【正文】 降級(jí)。松香對活性劑含量的比率可決定活性劑的密封有多好。今天使用的大多數(shù)免洗波峰焊接助焊劑是基于弱有機(jī)酸配方，琥珀或脂肪酸用乙醇或水作溶劑。裝配的操作環(huán)境主要決定是否免洗助焊劑可以留在裝配上?！　‘?dāng)清洗裝配密度高的裝配時(shí)，從一些元件之間和下面清除所有助焊劑殘留物是困難的。低殘留物助焊劑由于留下的殘留物對電路危害的可能性很小。他們留下少數(shù)較良性的殘留物。因此，免洗助焊劑可能是一個(gè)好的選擇，甚至是必須清洗。注意，使用低殘留物助焊劑，可焊性特性必須是好的。這些助焊劑不提供較高活性的材料所具有的對可焊性差的幫助?！　τ诔晒Φ牟ǚ搴附?，應(yīng)用的助焊劑涂層必須是均勻的，厚度上受控的。為了有效，助焊劑必須滲入孔內(nèi)和涂在引腳上。一種噴霧上助焊劑的裝置，跟著空氣刀，提供保證在要焊接的表面均勻施用助焊劑正確數(shù)量的最有些的和受控的方法?？諝獾稁椭鷮⒅竸┝鞯娇變?nèi)，在裝配上更均勻地分布助焊劑，并幫助去掉過多的材料?！　≡谕ㄟ^波峰焊接之前預(yù)熱裝配，有幾個(gè)理由。第一，提升要焊接的表面的溫度，因此從波峰上要求較少的溫帶能量，這樣有助于助焊劑/表面的反應(yīng)和更快速的焊接。預(yù)熱也減少對元件的溫帶沖擊，當(dāng)元件暴露在突然的溫度梯度下時(shí)可能被削弱或變成不能運(yùn)行。第三、預(yù)熱加快揮發(fā)性物質(zhì)從裝配上的蒸發(fā)速度。這些揮發(fā)性物質(zhì)主要來自于助焊劑，但也可能來自較早的操作、儲(chǔ)存條件和處理。揮發(fā)物在波峰上的出現(xiàn)可能引起焊錫飛濺和在裝配上的錫球。　　控制和了解加熱的速率、在波峰焊接各個(gè)階段的溫度、和在給定溫度或以上的時(shí)間長度對于達(dá)到和在生產(chǎn)良好的焊接結(jié)果是關(guān)鍵的。保證助焊劑的出現(xiàn) 在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間正確地激發(fā)和保持直到裝配離開波峰 不能過度緊張。預(yù)熱必須將裝配帶到足夠高的溫度，以提供正在使用的特殊助焊劑的活性化。多數(shù)助焊劑供應(yīng)商發(fā)布推薦的溫度上升率和最大/最小頂面與底面預(yù)熱溫度。　　對于任何裝配，最佳的時(shí)間/溫度曲線是取決于許多因素，而不是助焊劑化學(xué)成分。這些因素包括板的設(shè)計(jì)、在波峰上的接觸長度、焊錫溫度、錫波的速度和形狀。一些助焊劑與兩步升溫表現(xiàn)最好，結(jié)合一個(gè)活性化和反應(yīng)的保溫或穩(wěn)定階段方式。其他的則推薦一個(gè)連續(xù)的升溫，這經(jīng)常與特殊助焊劑的固體含量有關(guān)。　　對于任何助焊劑，不足的預(yù)熱時(shí)間和溫度將造成較多的殘留物留下，或許活性不足，造成熔濕(wetting)差。預(yù)熱底也可從氣體放出造成錫球，和當(dāng)液體溶劑到達(dá)波峰時(shí)的焊錫飛濺。當(dāng)在波峰前沒有提供足夠的預(yù)熱來蒸發(fā)水分時(shí)，這個(gè)情況在低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC, volatile organic pound)的水基助焊劑上看到。過分的時(shí)間/溫度曲線將降低助焊劑和/或所有的助焊劑將在波峰之前失去/反應(yīng)。助焊劑在波峰上的出現(xiàn)幫助降低焊錫的表面張力。如果助焊劑失去，則可能的造成錫橋或冰柱(icicle)。最佳的溫度在波峰上留下足夠的助焊劑，以幫助在板退出波峰時(shí)焊錫從金屬表面的剝離和排泄。在錫波上　　在焊接工位，波峰焊接工藝的所有元素都一起來到。設(shè)計(jì)、元件、PWB、元件貼裝操作、可焊性特性、助焊劑、熱能的一部分和一個(gè)平穩(wěn)的材料輸送系統(tǒng)都應(yīng)該到位。在這些規(guī)定的和受控的元素出現(xiàn)的情況下，波峰動(dòng)態(tài)和需要形成連接的溫度現(xiàn)在是關(guān)鍵因素?！　〔ǚ褰?jīng)常被引證為許多與工藝有關(guān)的問題的原因。事實(shí)上，在工藝開始之前，焊接工位需要相對的關(guān)注。焊接工位要求關(guān)注與維護(hù)，作為一個(gè)可再生產(chǎn)的設(shè)備功能的良好工藝控制程序的部分。在錫爐中，沒有夾住的錫渣造成的開口或屏障，一個(gè)平緩的水平主波峰是至關(guān)重要的。崎嶇的波峰是用于片狀波峰的，較高速度的紊流提供垂直與水平的壓力，來幫助焊接底面的表面貼裝元件?！　‘?dāng)使用熟悉的錫/鉛共晶合金時(shí)，在板的底面使用的焊錫溫度應(yīng)該是連續(xù)一致的，在460~500176。F的范圍。往這個(gè)范圍的較低方向偏離有時(shí)是有幫助的。免洗助焊劑經(jīng)常以這個(gè)范圍的最低或稍微更低的溫度焊接，來幫助確保在波峰的出口處有助焊劑存在。一些使用其它助焊劑的工藝，通過提高預(yù)熱來達(dá)到較高的頂面與底面溫度和將波峰溫度減少到低至430176。F，在較厚的多層板上已經(jīng)取得成功。培訓(xùn)與工藝控制　　你不可能控制你不測量的東西！為了有效地測量，必須在工藝技術(shù)和對工藝輸出的可再生產(chǎn)性的過程變量統(tǒng)計(jì)含義上培訓(xùn)員工。理解你的工藝　　教育和培訓(xùn)有關(guān)人員，使他們理解所要求控制的基本知識(shí)。如果他們理解怎樣產(chǎn)生一個(gè)不可接受的條件，和怎樣產(chǎn)生一個(gè)可接受的條件，他們將獲得知識(shí)與信心，特別是如果允許他們?yōu)榱藢W(xué)習(xí)去做這兩種事情。使用一個(gè)已定義的控制系統(tǒng)和保持它盡可能簡單　　有時(shí)。在使用點(diǎn)上測量工藝參數(shù)，并且觀察到偏離時(shí)馬上行動(dòng)　　除了有溫度曲線工具可用于建立最佳的機(jī)器設(shè)定處理各個(gè)板的設(shè)計(jì)之外，其他工具可幫助整個(gè)波峰焊機(jī)的監(jiān)測與分析。這些工具所檢測、跟蹤、和分析的重要標(biāo)準(zhǔn)是板在焊錫波形上的駐留時(shí)間和接觸長度。這些數(shù)據(jù)的使用使得能夠計(jì)劃維護(hù)，以在情況惡化、造成產(chǎn)品缺陷、干擾你的計(jì)劃和讓你顧客失望之前糾正變量。結(jié)論　　低成本、低缺陷的焊接表現(xiàn)是配合設(shè)計(jì)、零件、材料、工藝、設(shè)備功能和有知識(shí)的人員的一個(gè)函數(shù)。高度可焊性的表面不能指望用來補(bǔ)償差劣的設(shè)計(jì)或工藝 反之亦然。整個(gè)運(yùn)行必須受控。工藝控制，不是一次搞好的，和對細(xì)節(jié)的關(guān)注是關(guān)鍵。因?yàn)槟悴荒芸刂颇悴贿B續(xù)測量的東西，做足你的功課，限制材料和驗(yàn)證工藝。實(shí)行預(yù)防而不是發(fā)現(xiàn)，過程結(jié)果將自我保持：在這個(gè)運(yùn)行環(huán)境中將穩(wěn)定地得到可靠的產(chǎn)品?！≡诓ǚ搴附觾?yōu)化中的關(guān)鍵參數(shù)By Martin Ingall, Gustavo Jimenez, Pete Michela, Monica Taylor and Nissim Sasson 　　本文介紹：“對駐留時(shí)間和浸錫深度的研究，揭示了波峰焊接的可重復(fù)性與缺陷減少的重大機(jī)遇。” 　　在過去幾年中，生產(chǎn)與工藝工程師對板與波峰的相互作用又有新的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致了波峰焊接程序的戲劇性變化。例如，已經(jīng)采用直接測量PCB在波峰焊接中經(jīng)歷的技術(shù)。得到了電路板品質(zhì)的即時(shí)與顯著的改善，推動(dòng)該技術(shù)的廣泛使用。 板與波相互作用的中心　　制造波峰焊機(jī)的唯一目的是：讓板與焊錫波峰相互作用。你知道這個(gè)敘述是完全正確的，因?yàn)楫?dāng)你看看回流焊接爐里面時(shí)你沒有看到波峰。在回流焊接爐中，當(dāng)板經(jīng)歷加熱溫度時(shí)，出現(xiàn)的是化學(xué)反應(yīng)，不象在波峰焊接中?！　≡诓ǚ搴笝C(jī)內(nèi)，當(dāng)把板送到焊錫波峰上時(shí)，化學(xué)反應(yīng)與溫度是作用物。其結(jié)果，與表面貼裝的爐相比較，波峰焊機(jī)內(nèi)溫度的工藝窗口是寬松的，并且板與波峰相互作用的精確控制產(chǎn)生很大好處。　　引腳在焊錫波峰內(nèi)只是幾秒鐘或更少。焊接應(yīng)該可以在一次過中達(dá)到，不出現(xiàn)缺陷。由于這個(gè)過程是如此簡單，今天的板是如此復(fù)雜，使得電路板必須精確地通過波峰。有頭腦的工程師已經(jīng)知道，似乎很小的板與波峰過程的變化可以導(dǎo)致很大的品質(zhì)變化。 溫度曲線的限制　　那些堅(jiān)持認(rèn)為波峰焊接控制主要是溫度的人，通常選擇嚴(yán)格地依賴溫度粘結(jié)劑、高溫計(jì)或溫度曲線。雖然溫度是重要的，但它不能說明板與焊錫波峰的相互作用?！　]有板與波的精確數(shù)據(jù)的波峰焊接可能造成連續(xù)的缺陷、生產(chǎn)危機(jī)和停機(jī)時(shí)間。實(shí)際上，生產(chǎn)管理人員了解這樣的結(jié)果，看到工位上需要修理工人，承受產(chǎn)量與品質(zhì)的壓力?！　”M管有溫度管理的Herculean效應(yīng)、波峰焊機(jī)品質(zhì)的驚奇進(jìn)步、以及助焊劑與焊錫化學(xué)成分的不斷發(fā)展，波峰焊接還可能是有問題的。如果問一個(gè)制造工程師從哪里主要出現(xiàn)裝配缺陷，最常見，他或她會(huì)指向波峰焊機(jī)?！　∫虼?，返工人員每天、每班工作只是為了修整生產(chǎn)線上的缺陷。修理現(xiàn)在的水平不是看作對生產(chǎn)失效的一個(gè)補(bǔ)償性活動(dòng)，可以去掉的一樣事情，而是經(jīng)常看作生產(chǎn)線本身“可以接受的”部分。這個(gè)看法的直接結(jié)果就是允許生產(chǎn)成本的大幅增加和波峰焊接嚴(yán)重的表現(xiàn)不佳?！　±纾{(diào)節(jié)預(yù)熱器永遠(yuǎn)不能消除由于太長駐留時(shí)間引起的錫橋或者由于浸錫深度太淺所引起的不焊(skipping)。這里所陳述的研究結(jié)果將表明，現(xiàn)有的波峰焊接缺陷的大多數(shù)只能通過對板與錫波相互作用的精確、直接的測量與控制才能 消除。 板與錫波的相互作用　　假設(shè)板與波峰是平行的，板與波峰相互作用有三個(gè)清楚的同時(shí)發(fā)生的面，可以直接準(zhǔn)確地測量： 駐留時(shí)間(dwell time): 駐留時(shí)間是一個(gè)引腳在焊錫波內(nèi)的時(shí)間數(shù)量。 浸錫深度(immersion depth): 浸錫深度是板浸在焊錫波內(nèi)有多深。由于最好的波峰具有10~20mil 之間的波峰高度變化，這個(gè)參數(shù)最好是通過其穿過一個(gè)過程窗口的通道來測量。用于本研究的設(shè)備使用12mil的遞增量。 接觸長度(contact length): 接觸長度是一個(gè)引腳通過波峰的距離。 　　圖一解釋了板的浸錫深度與接觸長度的相互關(guān)系，顯示浸錫深度直接決定接觸長度。接觸長度又直接影響駐留時(shí)間，因?yàn)椋?駐留時(shí)間 = 接觸長度 247。 傳送帶速度 　　傳送帶速度的設(shè)定將不能單獨(dú)控制在焊錫波峰上的駐留時(shí)間。必須有精確測量與控制浸錫深度的方法。 波峰形狀　　我們許多人都有在兩臺(tái)不同的波峰焊機(jī)上運(yùn)行同一個(gè)裝配的經(jīng)驗(yàn)，看到的是兩個(gè)很不同的板的品質(zhì)的出現(xiàn)。在兩臺(tái)波峰焊機(jī)設(shè)定成相同的泵的速度、傳送帶速度、傳送帶角度、錫缸高度、預(yù)熱與焊接溫度；使用相同的化學(xué)品；相同的維護(hù)計(jì)劃；以及顯示相同的溫度曲線的時(shí)候，為什么波峰焊機(jī)還會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果？作為一個(gè)工業(yè)，我常常已經(jīng)退而接受“不同的波峰焊機(jī)有不同的個(gè)性。”有些人責(zé)怪操作員。但是這個(gè)答案是簡單的，可測量的：所有波峰焊機(jī)產(chǎn)生的波峰是不同形狀的?！　?圖二顯示波峰形狀對接觸長度的影響。一個(gè)較寬的波意味著較長的接觸長度。 因此，駐留時(shí)間較長 以相同的浸錫深度。 機(jī)器設(shè)定的限制　　控制波峰焊接過程涉及直接測量板在波峰上實(shí)際所經(jīng)歷的。波峰焊機(jī)永遠(yuǎn)不能保證可重復(fù)性。板看不到傳送帶速度；但感受到駐留時(shí)間。同樣，板不知道泵的速度，但感受到浸錫深度。還有，波峰焊機(jī)的設(shè)定不顯示波峰焊機(jī)的可變化性。因此，波峰焊接的參數(shù)必須主要基于板與波峰的相互作用，而不是波峰焊機(jī)的設(shè)定?！　⊙b配工廠沒有必要責(zé)怪它們的波峰焊機(jī)，助焊劑或操作人員，因?yàn)閷?shí)際的挑戰(zhàn)是波峰焊接工藝過程本身。波峰焊機(jī)不能測量板與波的相互作用；好的設(shè)備不是用來補(bǔ)償一個(gè)不受控的工藝。 用于研究的駐留時(shí)間基線　　一家主要的消費(fèi)電子公司讓其北美的工廠完成為期一個(gè)月的研究，以評估駐留時(shí)間優(yōu)化與可重復(fù)性的重要性。選擇了最大批量的裝配來用作研究，它代表在該地生產(chǎn)的所有電路板的19%?！　榱诉@個(gè)用途，使用一臺(tái)電子設(shè)備和直接板與波峰接觸傳感器。由于能夠進(jìn)行每排四個(gè)運(yùn)行，該設(shè)備可以在將數(shù)據(jù)卸載到PC之前記錄多個(gè)讀數(shù)。還有，該設(shè)備的LCD顯示器允許從波峰焊機(jī)出來時(shí)即時(shí)的數(shù)據(jù)讀數(shù)，并提供浸錫高度的直接測量。下面是進(jìn)行的步驟： 測量與建立平行度。 測量現(xiàn)時(shí)板的駐留時(shí)間，以前是 1 秒。 測量現(xiàn)時(shí)板的浸錫深度，以前是 24mil。 評估板的質(zhì)量。得出 312 ppm(parts per million)的缺陷率，這個(gè)被認(rèn)為在工廠內(nèi)是正常的，按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也是很好的，盡管有一定量的返工數(shù)量。 步驟 1 ~3 對一排中的三個(gè)班次很容易地完成，每班兩次，因?yàn)樗袛?shù)據(jù)都是在通過波峰焊機(jī)的設(shè)備一次運(yùn)行中獲得的。步驟 4 是在每一班次結(jié)束時(shí)完成。 　　在運(yùn)行裝配板之前，如果測量顯示不平行 或者駐留時(shí)間比 1 秒鐘超出 秒，或者浸錫深度不是 24mil 則對波峰焊機(jī)作出調(diào)整。另外作一些測量以證實(shí)發(fā)生所希望的板與波的相互作用。始終保持那些與板波相互作用無關(guān)的地方，包括，如，助焊劑類型、預(yù)熱設(shè)定和焊錫溫度。　　在每班結(jié)束時(shí)，作百萬缺陷(dpm, defects per million)記錄。這個(gè)板的 dpm 持續(xù)地在312范圍。因此，達(dá)到了電路板質(zhì)量的可重復(fù)性。 駐留時(shí)間研究方法下一個(gè)目標(biāo)是決定是否板的缺陷率受到以不同駐留時(shí)間運(yùn)行的影響。這個(gè)計(jì)劃涉及以不同的駐留時(shí)間運(yùn)行相同類型 的板，并且涉及將每個(gè)駐留時(shí)間與其產(chǎn)生的缺陷率相聯(lián)系。對每個(gè)駐留時(shí)間進(jìn)行上述的 1~5 步?！　D三的藍(lán)線顯示該結(jié)果。對這個(gè)特定的板產(chǎn)生最低缺陷率的駐留時(shí)間是在 ~3 秒之間。然后進(jìn)行這個(gè)板的進(jìn)一步研究，在 秒時(shí)缺陷持續(xù)最低。因此該板現(xiàn)在只以 秒的駐留時(shí)間和 24mil 的浸錫深度運(yùn)行。波峰焊機(jī)的設(shè)定現(xiàn)在是非主要的，與使用的波峰焊機(jī)無關(guān)。駐留時(shí)間的優(yōu)化已經(jīng)完成，同樣達(dá)到在實(shí)際任何的波峰焊機(jī)上以可預(yù)計(jì)的品質(zhì)裝配該板的靈活性?！　τ谠撓M(fèi)電子公司，這些結(jié)果就是對操作員的有意的波峰焊接工藝文件、更清晰的工作指示，更大的靈活性，因?yàn)樵摪蹇梢钥煽康赝ㄟ^任何波峰焊機(jī)。該公司也可以實(shí)現(xiàn)更少的過程控制圖表中的峰值，因?yàn)樵诎暹\(yùn)行之前進(jìn)行了測量；更少的停機(jī)時(shí)間；較高的產(chǎn)量，減少對工藝工程師的壓力；以及更愉快的管理?！　∑渌^察包括： 所發(fā)現(xiàn)的最佳駐留時(shí)間與以前發(fā)生的有很大的不同，但是那時(shí)沒有測量。缺陷率隨駐留時(shí)間的不同而顯著變化。 控制浸錫深度對本研究是關(guān)鍵的，因?yàn)榻a深度的變化意味著接觸長度的變化，結(jié)果，駐留時(shí)間不受控。 逐板的優(yōu)化　　正如每鐘板在表面貼裝爐中使用其自己的溫度曲線一樣，每種板也在波峰焊機(jī)中使用其自己的板與波峰的參數(shù)。因此，上述研究也對第二種板進(jìn)行?！　D三把結(jié)果記錄成紅線。研究發(fā)現(xiàn)，對這種板的最佳駐留時(shí)間是 秒，與第一種板的 秒形成對比。注意兩種板的“駐留時(shí)間曲線”是不同的。雖然不太象第一種板所獲得的新基線那么低，但該工藝過程得到所研究的第二種板的顯著更低的缺陷率，這種板以前也是以 1 秒運(yùn)行。這些結(jié)果強(qiáng)烈地顯示諸如非最佳浸錫深度或設(shè)計(jì)問題等這些缺陷根源與駐 留時(shí)間沒有關(guān)系。 浸錫深度　　改變浸錫深度會(huì)改變接觸長度和駐留時(shí)間，這使得浸錫深度的直接和準(zhǔn)確測量成為關(guān)鍵。泵速產(chǎn)生波峰高度，它隨著錫缸的焊錫變空而消失。可是，板的實(shí)際浸錫深度決定于幾個(gè)因素，包括錫缸高度、PCB怎樣座落在傳送帶的指爪上、彎曲、破裂或變鉤的指爪、傳送帶角度、以及是否使用托盤。可是，控制浸錫深度 測量和把它保持持續(xù)不變 只是這個(gè)難題中的一小部分。另一個(gè)是決定在那個(gè)浸錫高度，板的品質(zhì)是最佳的。在圖四中，注意由藍(lán)條形所代表的板的缺陷率，在不同范圍上比由黃色條形所代表的板更優(yōu)化：48 mil 或甚至 36~60 mil 分別比 24~36 mil。因此，不同板的類型最受益于不同浸錫深度。 結(jié)論　　板與波峰優(yōu)化的好處是很大的，當(dāng)決定波峰焊接工作指示時(shí)，需要進(jìn)行逐個(gè)電路板地評估。對板實(shí)際所經(jīng)歷的進(jìn)行直接測量與管理是關(guān)鍵的。對所有的板使用相同的波峰焊機(jī)設(shè)定將永遠(yuǎn)不會(huì)產(chǎn)生對各種裝配類型最佳的波峰焊接結(jié)果，對波峰焊機(jī)設(shè)