传统烙铁的焊接技术

SMARTHEAT 智 能 型 烙 铁符合ISO9000过程控制标准符合航天部 QJ 195090标准,Metcal: 智能电烙铁,形成可靠的焊点的必要条件 取决于烙铁头与焊接工件的接触温度 美军标规定 焊接温度 不得高于焊锡熔点 38 (100 F)，停留时间为 15秒 焊点所需热量不应过量，防止热损伤发生 由于焊点负载的大小不同，达到恰当温度 的热量也不同,焊接,散热,加热,平衡点,传 统 烙 铁 的 焊 接 技 术功率恒定温度变化,Metcal 焊 接 技 术 培 训,传 统 烙 铁,烙 铁 头,储 存 能 量,温 度 传 感 器,连 接 控 制 部 分,加 热 体,传统电烙铁的示意结构加热体与焊点之间能量传递通过储能方式来实现，而无法自动控制能量转换,能量转换关系图,Qo 热 能 输 出 = Qs 储 存 + Qi 热 量 产 生,.,.,.,( 热 能 存 储 在 烙 铁 头),( 热 能 输 出 给 焊 点),( 加 热 体 产 生 热 能),焊 点,L,电热芯,T1,T2,烙铁头,Q0,QI,QS,TAV,烙铁头,加热器,热电偶TC,控制器,输入功率,焊点,Ta 实际温度,传统电烙铁温度控制图,设置温度 T （手动,传 统 型 焊 接 烙 铁,传 统 型 烙 铁 是 功 率 恒 定， 能 量 储 存 在 烙 铁 头 上 - 其 功 率 不 会 随 焊 点 所 需 热 量 不 同 而 相 应 变 化 温 度 需 要 手 动 调 节 - 操 作 者 会 改 变 其 焊 接 工 艺 由 于 电 路 板 所 需 热 量 变 化， 操 作 者 不 得 不 采 用 较 高 的 温 度 进 行 焊 接 - 造 成 对 电 路 板 和 元 器 件 的 过 热 损 坏,传 统 烙 铁,采 用热 电 偶 (TC) 或 传 感 器 来 监 测 电热芯 的 温 度; 由 于 烙 铁 头 与 电热芯之 间 的 距 离 - T 实 际 测 出 的 温 差 很 大当 烙 铁 头 接 触 到 焊 点 温 度 下 降, 电热芯 对 烙 铁 头进 行 温 度 补 偿 - 补 偿 温 度 会 超 过 预设 定 的 温 度 而 造 成 温 度 过 热 焊 接动 态 过 程 中 烙 铁 头 的 实 际 温 度 与 预 设 定 温 度 差 别 会 很 大 - 造 成 焊 接 时 损 坏 器 件 或 造 成 假焊,传 统 焊 接技 术: 焊 接不 安 全,控制的温度曲线呈正旋波振荡形 温度过高或过低 造成元器件和焊盘损 坏 过 热 损 伤 焊接缺乏过程控制,传统烙铁功率恒定，温度变化,功率,温度,设置温度,温度超调,温度超调,热量,升 温 慢 温 度 补 偿 慢不 宜更 换 烙 铁 头,传 统 烙 铁 采 用 储 能 型 技 术: 焊 接 速 度 慢,操 作 人 员 需 要 焊 接 技 术 培 训 烙 铁 手 柄 笨 重 烙 铁 系 统 需 要 定 期 校 准- 热 电 偶 或 传 感 器 长 期 使 用 造 成 误 差,传 统 烙 铁 采 用 储 能 型 技 术: 问 题？,SmartHeat Technology功率随负载变化温度恒定,Metcal 智 能 型 烙 铁,世 界 知 名 用 户,Many leading manufacturers enjoy the cost savings and process control available with SmartHeat technology:,HEWLETT-PACKARDINTELMOTOROLASOLECTRONSIEMENSHITACHIBOEINGGEC MARCONINOKIAFLUKE,IBMLORALFUJITSUCHRYSLERSEAGATEHUGHES AIRCRAFTU.S. ROBOTICSCOMPAQBELLLUCENT,智 能 型 烙 铁 的 技 术自适应系统，无外加温控电路,智 能 型 烙 铁 的 技 术,(r*Cp) * (Acs*L) * (Tav(Dt) - Tav)/Dt,(T2 (t) - T1 (t),(C1 + L(Acs*K) + C2),Qo热 量 输 出 = Q 储 存 + Qi热 量 产 生,.,.,.,烙铁头,感 应 线 圈,加 热 体,连 接 头,轻 巧 手 柄,自 适 应 的 烙 铁 头( 详 见 下 图),SmartHeat Technology,SmartHeat Technology- 导磁率, m,什么是导磁率? 将一非磁性材料插入线圈中，磁场不会受影响 如将一磁性材料棒插入磁场中，则磁场密度将增加 磁性材料的导磁率 m远大于非磁性材料的导磁率 m 导磁率定义为 材料改变磁通量的能力 B=磁通密度，H外磁场 非磁性材料的导磁率1,9,m = B / H,N,S,马蹄形磁铁,磁场, H,10,SmartHeat Technology- 导磁率, m,11,SmartHeat Technology - Permeability, m = B / H,H 磁场,磁性材料： 如铁镍合金 FeNi,m 1,B 磁场密度,H 磁场,非磁性材料： 如铜,m = 1,B 磁场密度,6,SmartHeat TechnologyElectrical Heating-交流,当交流电流I 通过导线时,其电阻值为 R. 由于导线内，外层的“磁屏蔽”效果，电流沿导线外表面流过 “magnetic shielding” 因为截面积A小于A, 所以导线加热大于直流电情况.,趋肤效应深度：ds = k ( / f ) = 被加热体的电阻率 该被加热体的相对导磁率f = 交流频率,当磁性材料 为 铁 磁 体 变成 顺 磁 体 时 材料 的 物 理 特 性 决 定会产生一特定的温度 这种材料转变时产生的温度称作 居 里 温 度, TC,SmartHeat Technology - Magnetic Materials,趋 肤 效 应 & 居 里 温 度 点,1. Metcal 的 烙 铁 头 包 括 了 采 用 专 利 技 术 设 计 的 加 热 体 。 加 热 体 是 由 内 层 为 非 产 生热 量 的金 属 铜 材(non-heating) 和 外 层 为 产 生 热 量 的 磁 性 合 金 材 料 heating) 组 成。,2. M 0 磁矩大于 0 时，趋肤深度 ds 很小,电阻 R增加, 温度上升M0 - 大 大 ds 小 - As 小 R 大 P 大 H (热量) 大 - T (温度)上升,激 励 线 圈,趋 肤 效 应 & 居 里 温 度 点,T ds 大 As 大 R 小 -P 小 H 小 T 下降温 度 升 高 至 某 一 点 即 磁 性 合 金 材 料 本 身 固 有 的 物 理 温 度 居 理 温 度 （Curie Point (TC), 磁 性 合 金 材 料 变 成 非 磁 性 材 料 时， 趋 肤 效 应 消 失， 这 是 电 流 将 会 通 过 低 阻 抗 的 内 层 非 产 生 热 能 的铜 质 材 料 (non-heating)。,T TC,趋 肤 效 应 & 居 里 温 度 点,4. 当 烙 铁 头 冷 却 温 使 其 度 低 于合 金 材 料 的 居 里 温 度 点 时， 合 金 材 料 将 恢 复 其 磁 性， 趋 肤 效 应 立 即 恢 复， 开 始 另 一 个 加 热 周 期。,T TC,趋 肤 效 应 & 居 里 温 度 点,5. 因 此， 烙 铁 头 的 自 适 应 的 温 度 变 化 范 围 非 常 接 近 居 里 温 度 点 Curie Point, 总 是 保 持 在 一 个 恒 定 的 温 度 范 围 ( 温 度 误 差+/- 2 C). 由 于 烙 铁 头 的 温 度 是 恒 定 的， 热 能 不 是 储 存 在 烙 铁 头 上 ( 不 同 于 传 统 式 烙 铁), 所 以SmartHeat 烙 铁 将 可 将 功 率 Direct Power 直 接送 到 焊 点 上 去。,激 励 线 圈,趋 肤 效 应 & 居 里 温 度 点,“SmartHeat-ing”,SmartHeat 智 能 型 烙 铁 头 一 但 接 触 到 焊 点 负 载 会 立 即 将 焊 点 所 需 的 能 量 马 上 输 送 给 焊 点 焊 点 所 需 的 温 度 确 定 了 整 个 焊 接 过 程 控 制。 这 是 与 传 统 烙 铁 通 过 对 烙 铁 头 采 取储 能 方 式 有 着 质 的 区 别。,19,SmartHeat Technology : SmartHeat-ing,The wire “switches” from heating to cooling and back again! “Switching” rate = frequency of the power supply!,导体趋于热平衡点 非常接近 居里温度.,试 验 数 据 I,电烙铁 类型 闲置温度 由闲置温度达到全部 焊接负载要求温度所需时间Metcal SP-200 智能型 330 150秒PACE ST20 传统型 330 204秒Weller EC2002 传统型 330 245秒Hakko 926 ESD 传统型 330 316秒,试 验 数 据 II,电烙铁 类型 达到全部焊接负载 闲置温度 需要温度的时间Metcal SP-200 智能型 150秒 330PACE ST20 传统型 150秒 350Weller EC2002 传统型 150秒 380Hakko 926 ESD 传统型 150秒 408,传统电烙铁温度需效准时间,3个月 6个月 9个月 12个月,合格范围,智能电烙铁温度需效准时间,2年 4年 6年 8年,合格范围,Metcal Direct Power,加 热 体,烙 铁 头: 本 身 就 是 传 感 器 和 加 热 体,安 全. 快 速. 简 单.,Metcal: 安 全,在 较 低 温 度 条 件 下 焊 接 输 出 功 率 与 焊 点 负 载 成 比 例 烙 铁 头 材 料 的居 里 温 度 决 定 了 焊 接不 会 过 热。 系 统 为 非 校 正 型， 稳 定 的 焊 接 过 程 控 制 减 少 操 作 人 员 的 焊 接 控 制 失 误,Metcal: 速 度 快,只 需 打 开 电 源 开 关- 无 其 它 控 制 钮 更 换 烙 铁 头 快 升 温 快， 温 度 补 偿 快 焊 接 速 度 快 - 生 产 效 率 高,使 用 简 易,系 统 体 积 小， 手 柄 轻 烙 铁 头 和 加 热 体 为 一 体 化 无 需 做 任 何 系 统 校 准- 没 温 度 补 偿 传 感 器 和 热 电 偶 容 易 更 换 烙 铁 头 焊 接 工 艺容 易 通 过 ISO 9000 认 证,产 品 概 述,Metcal 系 统 配 置,SmartHeat Soldering & Rework,MX500SMT 返 修 焊 接 解 焊 接,SP200 焊 接SMT 焊 接,SP440 解 焊 接,功 率 瓦 数: Metcal 的 功 率 标 定 是 表 示 输 出 功 率 瓦 数， 而 常 规 烙 铁 是 标 定 系 统 的 输 入 功 率。 例 如，40 瓦 的MX 系 统 相 当 于 常 规 的80100 瓦 烙 铁。,Power Supply Specifications,MX Series,40W, SMT 和 通 孔 焊 接 系 统 双 输 出 口 可 连 接 普 通 焊 接 手 柄， 镊 型 烙 铁 手 柄， 外 接 气 源 吸 锡 枪 30 分 钟 不 使 用 自 动 关 机 功 能,MX Handpieces,焊 接/ 返 修,外 接 气 源 吸 锡 枪,Talon 镊型烙铁,SP Series,32W 通 孔 焊 接 烙 铁 头 适 合 各 种 通 孔 焊 接 和SMT 的“touch up” 焊 接,SP200,50W 吸 锡 枪 低 噪 音， 升 温 快 轻 便 型 设 计 自 动 关 机 功 能,SP Series,SP440,World-