传统烙铁的焊接技术.ppt

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、 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-PACKARDINTELMOTOROLASOLECTRO

6、NSIEMENSHITACHIBOEINGGEC 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

7、 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

8、 = 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

9、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 -

10、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

11、 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

12、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 : Smart

13、Heat-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

14、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

15、 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

16、 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,

17、 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-class Customers,Many leading manufacturers enjoy the cost savings and process control available with SmartHeat technology:,HEWLETT-PACKARDINTELMOTOROLASOLECTRONSIEMENSHITACHIBOEINGGEC MARCONIFLUKE,IBMLORALFUJITSUCHRYSLERSEAGATEHUGHES AIRCRAFTU.S. ROBOTICSCOMPAQNOKIA,