市售回焊爐(Reflow Oven)桌機選購指南
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回焊爐(Reflow Oven)的重要性並不亞於電烙鐵,是電子工作人員的重要主力設備之一。
面對SMD 的零件, 這更是必要的設備。
許多電子設計人員對回焊爐很 ...
市售回焊爐(ReflowOven)桌機選購指南
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PostedByHwangJameson12月28,2016in案例研究,綜論,評測|2comments
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功能介紹:市售選擇:
作者:JamesHwang
回焊爐(ReflowOven)的重要性並不亞於電烙鐵,是電子工作人員的重要主力設備之一。
面對SMD的零件,這更是必要的設備。
許多電子設計人員對回焊爐很陌生,事實上,我也是在有機會接觸工廠之後,才開始認識回焊爐,以及各項製程。
直到開始想要製作自己的電子裝置才明白,回焊爐是一個必要的設備。
市售回焊爐桌機的選擇並不多,而且都是一筆不小的投資(平均NTD20萬以上),因此更需要慎重選擇。
但相關資訊都相當分散,因此也只好靠跌跌撞撞的方式自學。
至於DIYKIT等的平價選擇當然也是有的,我會在之後的文章探討這部份。
首先分享相關經驗與使用者可能會需要考慮的功能,然後再來探討各廠牌的選擇。
功能介紹:
密閉烘箱/隧道烘箱
大部份桌上型回焊爐都是屬於密閉烘箱的形式,但也有少數隧道式的選擇。
隧道式就會比較接近一般工廠的作業流程,適合流水線的安排;密閉烘箱就比較沒辦法應付流水線的形式。
另外,隧道式也會多出許多其他考量點,例如溫區多寡與履帶速度等。
溫區(ThermalZone)
溫區的多寡是隧道式比較需要考慮的;密閉烘箱則可直接模擬溫度曲線,所以不會有溫區的考量。
溫區當然是越多越好,如此可以比較完整呈現回焊溫度曲線。
但隧道式桌機體積有限,通常以3個溫區為最基本,頂多提供5個溫區。
惰氣(InertGas)
比較常使用的惰氣有氮氣及二氧化碳,採購回焊爐時通常也會碰到惰氣的選項。
由於這功能需要做結構上的調整,因此是一開始就需要決定的功能。
惰氣環境可以增強錫的溶解力,並同時降低氧化的破壞;有時這也是需要的,尤其是加工BGA封裝的晶片,或是亮面的金屬件。
氣相烘箱(VaporPhase)
氣相烘箱並不是新科技,它沉寂了一陣子,由於電子零件越做越小,密度越來越高,所以近年氣相烘箱又再度興起。
氣相烘箱升溫速度快,熱轉移能力及溫度均勻度都非常好。
它在高密度的SMT應用特別佔優勢,尤其是0201或是更小的零件,因此普遍應用於高難度的焊接加工。
不過氣相烘箱需要惰性液體作為熱轉移的媒介,而這個媒介價格不低,又是消耗品,在成本上會是一大考量。
最高溫度(MaxTemperature)
溫度能力越高,越能加工一些複雜的機構件。
但溫度高低通常不是主要考量,反而是升溫的速度與降溫的速度是比較需要留意的。
功率(Watt)
功率大小通常代表它的加熱能力與加熱速度,這當然是越大越好,不過功率大就代表配電供應也需要大。
電壓電流需求(Voltage/Amp)
回焊爐的耗能頗大,往往可以輕易超越家裡/辦公室內的任何一台冷氣。
所以必須要先規劃好場所的供電能力,再來評估選擇。
電力需求跟功率大小有非常直接的關係,以桌機的角度來看,我們會希望這是110V的設備;然而110V一般規格限制到15A,如此也代表110V最高只能到1500W,若要更高就需要改用220V的供電。
但是無論在家中或辦公室,能接220V的地方都很有限。
實際有效面積(EffectiveArea)
實際有效面積當然是大一些比較好,代表可以加工較大的PCB。
在有效面積的範圍內,溫度分佈最好能維持在+/-3°C以內,倘若溫度分佈差異過大,就容易造成PCB局部燒焦,或局部焊接失敗、冷焊,有時也常會造成零件損毀。
而為何要強調「實際」?因為有不少平價的款式,規格寫的和實際落差太大。
加熱裝置(HeatingElement)
通常加熱的裝置有兩種,一是光熱能(如燈管類),二是電熱管。
燈管式光熱能:
加溫速度快,但使用壽命不長。
光熱能在SMT應用上有個致命的缺點,就是對顏色與物體反射影響頗大。
深色物體容易過溫或是超溫,淺色或金屬機構件就容易溫度過低。
另外,有光線就有影子,影子覆蓋的地方受熱必然不佳。
電熱管:
加溫速度較慢,但使用壽命較長。
以加熱空氣的方式來間接加熱物體,不受顏色與反射程度影響,這會是比較好的形式。
體積重量(Size/Weight)
體積與重量當然很重要,太大或太重的,一般桌子可能會放不下。
這是屬於空間規劃的考量。
自動開關門(AutoDoorOpen)
一般回焊爐桌機都需依靠外部的冷空氣來加速降溫,所以裝有自動門就能定時自動打開引入冷空氣降溫,如果沒有的話就需要以手動開啟了。
溫度擷取(Profiler)
溫度擷取是一個非常重要的功能,由於烘箱的溫度與PCB/零件的溫度很少會相同,因此有溫度擷取的功能才能實際量測表面溫度,以回饋資料調整溫度設定。
大致上來說,除了烘箱的溫度以外,還需要至少一個點的溫度擷取,如果都沒有的話,會完全無法掌握PCB與零件的實際溫度。
長時恆溫(Bake)
在電子製造的前置作業中,會有不少零件與PCB,都需要長時間的恆溫前置作業,從2小時到10天都有,這其實是很重要的前置作業。
市售回焊爐有些也會有加值恆溫的功能,以應付臨時的恆溫需求。
但由於市售回焊爐通常耗電也頗高,所以通常是會另外採購一個恆溫烘箱來搭配操作。
臨場調整(On-FlyTuning)
前期打樣時,往往溫度曲線都不是很確定,通常會先預設一個溫度曲線來執行,因此也常會遇到失敗的情況。
許多回焊爐都沒有臨場調整的能力,這代表一旦程序開始,即使中途發現問題,也只能眼睜睜看著它失敗;有些回焊爐烘箱則會提供臨場的設定調整,就能進行臨場補救。
在初期的製作中,這會是經常碰到的問題。
設定儲存(MemoryStorage)
不同的機種需要不同的曲線設定,而一旦完成不同的溫度設定後,如果可以馬上儲存設定,就可以減少日後的設定時間,在換線時也方便快速調整設定。
機種多的時候檔案選項就多,記憶空間大就可以多儲存一點。
但請記得,初次使用的確認與驗證仍然是需要的。
旋風風扇(ConvectionFan)
旋風風扇是個很重要的加值裝置,能協助烘箱內部熱空氣的循環,讓熱能分佈均勻。
降溫風扇(CoolingFan)
降溫風扇就是輔助快速降溫時使用。
檢視窗(InspectionWindow)
有個檢視窗可以方便觀察物體加溫的狀況,有的檢視窗非常大,可以涵蓋整個PCB的範圍,有的則是小小的,設在裝置側邊。
軌道(Track/Rails)
有些烘箱有軌道,有的沒有軌道。
有軌道時可以形成一個框架,把板子架高,配合雙面零件擺放與加溫。
沒有軌道的時候,常常是採用金屬盤來承載PCB,但金屬盤常有熱質量過高的問題,會造成溫度分佈不均;另外就是只能單面擺放零件,因此通常會需要使用一些頂腳來配合雙面零件擺放。
煙管(SmokeExtraction)
回焊操作時往往會產生一些煙霧或廢氣,如果可以有個排煙管道直接將廢氣帶走是最好的。
安全/防火(Fire/Safety)
這主要是針對隔溫、散熱的考量。
高溫回焊的操作溫度通常是250-260°C,時間也不長。
由於實際高溫時間不長,所以偶爾一兩次的操作通常不會造成太大的過溫過熱問題。
但如果是連續性的操作,就很容易整體溫度上升。
此時如果隔溫隔熱不好,就可能連外殼一起發燙;一旦產生高熱,烘箱內部的機電零件就可能會產生故障,導致加溫失控,因而產生失火等安全問題。
市售選擇:
LPKF
LPKFProtoflowS
ProtoflowS_Specifications:
PowerRating:220V/16A
HeatingElement:12xHeatPipe
EffectiveArea:230x305mm
Weight:22Kg
Auto-TrayOpen
InertGasOption
ProfilingOption
LPKFProtoflowE
ProtoflowE_Specifications:
PowerRating:220V/8A
HeatingElement:2 xIRTube
EffectiveArea:160x200mm
Weight:18Kg
ManualTrayOpen
LPKF是桌機中的大哥大,品質一流,價格也一等一。
它有兩種選擇:ProtoflowS與ProtoflowE。
S系列是屬於高階的專業款式,而E系列則是屬於入門簡易款式。
這兩台都需要220V的電力,由於台灣家電是以110V為主,所以此設備無法任意使用牆上的110V插座,必須要找到220V的電力插座,而這個……就是冷氣插座了。
但S系列需要16A的電流;E系列則需要8A左右。
這電流量非同小可,因為已超過一般家用冷氣的工作電流。
另外,S系列有惰氣的選擇、Profiler的擴充,但E系列就沒有了。
且S系列有可以臨場調整設定的功能,還可兼做恆溫烘烤,是一大優點。
S系列早期是以紅外線燈管作為加熱裝置,現在都改使用電熱管;E系列則是維持使用紅外線燈管。
兩種款式都不便宜,E系列的入門款式是NTD20萬以上,S系列當然就更高了。
LPKF的兩款唯一比較吃虧的就是廢氣處理方面,它們的廢氣處理是直接排到室內環境中,所以需要在通風的場所中操作。
至於煙霧量其實倒是還好,錫膏的使用量是很低的,所以廢氣再怎麼多也不會比電烙鐵操作產生的廢氣還要多。
當然如果可以,最好還是能夠將廢氣抽掉或排掉比較好。
ProtoFlow曲線呈現/擷取軟體
T962
T962
T962_Specification:
PowerRating:110V/8A
HeatingElement:IRTubex4
EffectiveArea:180x235mm
Weight:7.5kg
ManualTrayOpen
T962及其他中國製的類似款式,是比較平價款式的選擇,起價才NTD1-2萬,似乎很理想;且它只需要110V/800W的電力,代表可以在餐桌上作業。
但許多人在開始使用後,抱怨不斷,評價非常不好。
網路可以搜尋到非常多抱怨文,抱怨的原因可歸納如下:
實際有效面積不如預期,大約只有6x6cm
嚴重溫度分布不均,常有PCB局部燒焦的情形出現
會發出難聞的惡臭
長時間使用後,發生許多起火的案例
溫控誤差頗大
內部完全沒有任何循環流
即使問題如此多,它依然熱銷。
原因很簡單:大家都買它來改機。
就算再多花個一兩萬改裝,整體花費也仍然比20萬低很多。
但能改善的部分有限,只能補強到夠用而已,距離好用還有一段距離。
先天上的缺點是無法改善,譬如燈管的問題是無法改變的。
T962隔溫隔熱並不佳,所以改機後依然只能偶爾做一些回焊,無法兼做長時間的恆溫。
從圖片上看來,可以知道PCB是放置在條狀托盤上加溫,這種金屬托盤在高溫時段,會間接形成一個散熱體,導致加熱不均。
BokarX-Reflow306
BokarX-Reflow306
BokarX-Reflow306_Specification:
PowerRating:230V/21A
HeatElement:QuartzTubex4
EffectiveArea:305x305x45mm
Weight:40kg
ManualOpening
InertGasoption
ProfilingOption
這款回焊爐源自東歐,是一款非常特別的設計。
它的檢視窗在正上方,是上掀式的,回焊過程中可以觀看整個PCB;如果你的需求主要是在製程上的驗證,那這會是不錯的選擇。
它有惰氣輸入的選擇,也有RS485可以接到電腦擷取溫度曲線;廢氣處理的設備也是有的,只不過電力需求頗高,價格也是NTD20萬以上。
CIFFT06-SA
CIFFT06-SA
CIFFT06-SA_Specification:
PowerRating:230V/32A
HeatElement:QuartzTubex8
EffectiveArea:380x250mm
Weight:32kg
Auto-TrayOpen
ProfilingOption
這是一款法國製的回焊爐桌機,雖沒有很大的檢視窗,但升溫速度可是數一數二的快,非常合適配合金屬含量高的加工應用。
金屬含量高並不只針對PCB而已,還有機構零件;許多機構件是金屬製的,而金屬本身的散熱效果,常會導致升溫速度過慢。
它配備有自動門開關,也有惰氣的選擇、排煙管道、風扇強制降溫;同時也可以當作恆溫烘箱使用。
(責任編輯:小波)
AboutLatestPostsHwangJames投入電子業多年,曾任職於Motorola、3Com、LSI開發電信與網通系統;亦曾任職於英業達大溪廠,開發4-Way刀鋒伺服器。
喜好大自然、音樂、美食及動手實作;目前是個熱血職人,研製無線電子裝置與工具。
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Author:HwangJames
投入電子業多年,曾任職於Motorola、3Com、LSI開發電信與網通系統;亦曾任職於英業達大溪廠,開發4-Way刀鋒伺服器。
喜好大自然、音樂、美食及動手實作;目前是個熱血職人,研製無線電子裝置與工具。
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2Comments
楊先生
116月,2019
你好,想向你請教本篇介紹的回焊爐,台灣是否都有代理商嗎?
如果有不知是否方便告知,感謝!
PostaReply
關侃勝
309月,2017
我做了對流式迴流焊爐找專家請教,想與你聯絡
關侃勝0978557086
[email protected]
PostaReply
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