回流焊炉的结构

目前市场上主流使用的回流焊炉以全热风+红外加热方式为主，本文将以这款回流焊炉为例叙述回流焊炉的结构。回流焊炉结构如图4-13所示，回流焊炉展开图如图4-14所示，回流焊炉结构设计主要有空气流动系统、加热系统、传动系统、冷却系统、氮气保护系统、助焊剂回收装置、废气处理与回收装置、顶盖气压升起装置、排风装置、传感器控制系统、计算机中央处理系统及外形结构等。

1．空气流动的结构设计目前回流焊的品种很多，各个不同厂家的回流焊炉的气流设计也不一样，有垂直气流、水平气流、大回风、小回风等，无论采用哪一种方式，都要气流对流效率高，包括速度、流量、流动性和渗透能力，气流应有好的覆盖面，气流过大、过小都不好。

空气或氮气从风机的人口进入炉体，被加热器加热后由顶部强制热风发送器将热空气的热量传递到PCB上，降温后的热气流经过通道从出口排出，热风回流焊是热空气按照设计的流动方向不断循环流动，与被加热的印制电路板产生热交换的过程。

2．加热系统设计热风回流焊炉至少3个独立控温的加热区段[预热区(preheat)、回流焊接区(reflow)、冷却区(cooling)]，加热区段，即加热温区的乡少与加热长度有直接关系，加热系统结构。

回流焊炉加热系统主要由热风电动机、加热管或加热板、热电偶、固态继电器、温度控制装置等部分组成。回流焊炉炉膛被划分为IC61LV12816-8T.html" target="_blank" title="IC61LV12816-8T">IC61LV12816-8T若干独立控温的温区，每个温区内装有加热管，均采用强制独立循环、独立控制、上下加热方式，使炉腔温度能准确、均匀，且热容量大、升温迅速（从室温升到工作温度最多20min），热风电动机带动风轮转动，形成的热风通过特殊结构的风道，经整流板吹出，使热气均匀分布在温区内。

现代回流焊炉的最高温度可达3500C，基本可以适应无铅工艺的要求。加热方式采用热风强制冲击对流循环，各加热区采用独立结构的上、下加热器，可用程序分别设定温度和静压，并采用先进的PID运算方法闭环控制，可连续控制加热电动机的转速，控温精度很高(±0.5℃)。采用边对边气体循环，避免各区温度和气氛干扰，优良的区与区之间温差性能。

加热器由三相电机、开放式加热丝、控温热电偶、过热保护热电偶及气体分配系统组成，系统温度响应非常快，温度均匀、重现性好。采用开放式加热元器件（电阻丝）加热，，强制对流、3600环绕排列，具有表面积大、热容量小的特点，响应速度最快，热效卒高，因此温度恒定、均匀。加热电动机和加热元器件终身保修。

温度控制精度是由设备温控系统决定的，传统的温度控制器是利用热电偶线在温度变气机械，其控制温度多在0～400qC之间，所以，传统的温度控制器进行温度控制期间，当被加热器件温度升高至设定温度时，温度控制器会发出信号停止加热，新的技术是采用PID温度控制技术，如图4-16所示。

PID控制温度控制器原理采用PID模糊控制技术，运用先进的数码技术通过Pvar、Ivar、Dvar(比例、积分、微分)3个方面的结合调整形成一个模糊控制来解决惯性温度误差问题。在很多情况下，由于传统的温度控制器温控方式存在较大的惯性温度误差，往往在要求精确的温控时，很多人会放弃自动控制而采用调压器来代替温度控制器。当然，在电压稳定、工作的速度不变、外界气温不变和空气流动速度不变的情况下，这样做是完全可以的，但是以上环境因素往往是不断改变的。此外，用调压器来代替温度控制器时，必须在很大程度上靠人力调节，随着工作环境的变化而用人手调好所需温度的度数，然后靠相对稳定的电压来通电加热，勉强运作，但这绝不是自动控温，当需要控温的关键点很多时，就会手忙脚乱，这样，调压器就派不上用场，因为靠人手不能同时调节那么多需要温控的关键点，只有采用PID模糊控制技术才能解决这个问题，使操作得心应手、运行畅顺。

3。传动系统传动系统是将电路板从回流焊炉人口按照一定速度输送到回流焊炉出口的传动装置，包括导轨、网带（中央支承）、链条、运输电动机、轨道宽度调节结构、运输速度控制机构等部分。传动系统主要包括传送方式、传送方向及调速范围。回流焊炉的传送方式主要有：链传动(chain)；链传动+网传动(mesh)；网传动；双导轨运输系统；链传动+中央支承系统。其中比较常用的传动方式为链传动+网传动、链传动+中央支承系统两种。

网带式传送可任意放置印制板，适用于单面板的焊接。它克服了印制板受热可能引起凹陷的缺陷，但对双面板焊接及设备的配线使用有局限性。链条式是将PCB放置于不锈钢链条加长销轴上进行传输，可应用于单／双面板的焊接及配线使用，其链条宽度可调节，以适应不同印制板宽度的要求。其缺点是，对于宽型或超薄印制板受热后可能引起凹陷。但是这可以通过加入印制板中心支承系统来弥补，网带式传送与链条式传送结构。

链式+网式传动结构具有很强的适应性，这种传动方式导轨为特制的优质铝合金，具有高强度、高硬度、变形小、精度高的特点，采用计算机全闭环控制的自动调节轨道宽度，PCB放在链条导轨上，可实现SMC/SMD昀双面焊接，不锈钢网可以防止PCB脱落。传送方向的选择主要视单机使用还是配线使用，传送速度的调节范围一般为0.Im/min～化的情况下，产生变化的电流作为控制信号，对电器元件作定点的开关控制。传统的温度控制器的电热元件一般以电热棒、发热圈为主，两者里面都用发热丝制成。发热丝通过电流加热时，通常达到1000℃以上，所以发热棒、发热圈内部温度都很高。一般进行温度控制的电1.2．n/min，采用无级闭环式控制调节速度，速度精度可达±5mm/min，可以满足回流焊设备的要求，如图4-18所示。链传动+中央支承系统的传动方式一般用于传送大尺寸的多拼板，防止PCB在链式导轨传输过程中PCB受炉温加热而变形。

为了保证链条、网带（中央支承）等传动部件速度一致，传动系统中装有同步链条，运输电动机通过同步链条带动运输链条、网带（中央支承）的传动轴的不同齿轮结构。

传动系统的运输速度和导轨的轨距都可以进行调节和控制，传输速度控制普遍采用的“变频器+全闭环控制”方式，轨道间距根据所生产PCB的不同宽度进行相应的调整，回流焊机的加工尺寸范围就是由设备所能调整到的最大轨距决定的。

’此外，如果选择氮气保护装置，为了节省氮气，氮气炉的两边需要封闭起来，用网带封闭没有意义，因此氮气炉一般不建议用网带式。

4．冷却系统冷却区是在加热区的后面，起到对加热完成的PCB进行快速冷却的作用。回流炉的冷却效率与设备的配置有关，通常有风冷、水冷两种方式，冷却速度与时间不能随便确定，必须根据温度曲线结合冷却装置选择合适的冷却斜率，一般电子产品选择风冷就可以了，无铅氮气保护焊接设备可以选择水冷。

5．氦气保护装置在回流焊中使用惰性气体保护已有较久历史了，并已得到较大范围的应用，一般都是选择氮气保护，PCB在预热区、焊接区及冷却区进行全制程氮气保护，可杜绝焊点及铜箔在高温下的氧化，增强融化钎料的润湿能力，减少内部空洞，提高焊点质量。

氮气通过一个电磁阀分给几个流量计，由流量计把氮气分配给各区，氮气通过风机吹到炉膛，保证气体的流动均匀性。

目前很多电子产品均采用免清洗工艺，这种工艺所用锡膏必须采用供氮系统，否则必然导致大量氧化物出现，目前先进的回流焊设备都具有空气、氮气两种工作方式。在氮气工作方式下，设备含氧量及耗氮量是两个重要指标。其中，含氧量指标应小于lOOppm;耗氧量直接影响生产成本，选购时应注意设备处理进出口尺寸大小的措施及调整对流水平的手段。

如果现在采购回流焊炉时考虑暂时还在做有铅产品，但今后肯定需要这台炉子生产无铅产品，可以选择“氮气预留炉”，但是这种选择的升级改造费用往往很高，为了安装加热区的附件，需要将旧炉体全部卸掉，重新排氮气传输管道和密封装置；吹风电动机也要全部换掉；PCB传送系统也可能需要改造，对于一两条生产线可以选择液氮，规模比较大的企业可以选择氮气发生器系统，氮气发生器需要前期投资。

6．助焊剂废气回收系统助焊剂废气回收系统中一般设有蒸发器，通过蒸发器将废气（助焊剂挥发物）加温到450℃以上，使助焊剂挥发物气化，然后冷水机把水冷却后循环经过蒸发器，助焊剂通过上层风机抽出，通过蒸发器冷却形成的液体流到回收罐中。

废气（助焊剂挥发物）处理的目的主要有3点：环保要求，不能让助焊剂挥发物直接排放到空气中；废气在炉中的凝固沉淀会影响热风流动，降低对流效率，由于无铅锡膏中助焊剂量比较多，因此更加需要回收；如果选择氮气炉，为了节省氮气，要循环使用氮气，所以必须配置助焊剂废气回收系统。

目前空气炉一般很少配备助焊剂回收系统，大多在排风口安装一个助焊剂过滤网，然后直接通过管道抽到室外，助焊剂过滤网需要定期清洗或更换。

7．抽风系统强制抽风可保证助焊剂排放良好，特殊的废气过滤、抽风系统，可保证工作环境的空气清洁，减少废气对排风管道的污染。

8．顶盖升起系统上炉体可整体开启，便于炉膛清洁，当需要对回流焊机进行清洁维护，或生产时发生调板等状况时，需将上炉体开启，动作时拨劫上炉体升降开关，由电动机带动升降杆完成，动作同时，蜂鸣器呜叫提醒人注意，当碰到上、下限位开关时，开启或关闭动作停止。

9．外形结构外形结构包括设备的外形、加热区段和加热长度。加热长度是根据所焊印制板的规格、设备负载因子的大小、生产效率的高低及产品工艺性的要求等来确定的，加热长度过短，只能靠牺牲传送速度来保证。

此外，现在很多回流炉还包括PCB自动跟踪系统、温度超差检测系统、风机异常报警装置、氮气回收处理系统、自动温度曲线测试装置等先进装置等。