【正文】 侵蝕性水溶性強有機酸助焊劑的殘留物必須通過焊接之后的清洗來去掉。有些松香基材料的殘留物可以留在焊接的裝配上。松香包圍活性劑，因此防止反應(yīng)，這種反應(yīng)可能使裝配的可操作性降級。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。　　當(dāng)清洗裝配密度高的裝配時，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。　　在通過波峰焊接之前預(yù)熱裝配，有幾個理由。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可能被削弱或變成不能運行。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?！　】刂坪土私饧訜岬乃俾?、在波峰焊接各個階段的溫度、和在給定溫度或以上的時間長度對于達(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?！　τ谌魏窝b配，最佳的時間/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、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。其他的則推薦一個連續(xù)的升溫，這經(jīng)常與特殊助焊劑的固體含量有關(guān)?！　τ谌魏沃竸?，不足的預(yù)熱時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，這個情況在低揮發(fā)性有機化合物(VOC, volatile organic pound)的水基助焊劑上看到。過分的時間/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、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，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。往這個范圍的較低方向偏離有時是有幫助的。免洗助焊劑經(jīng)常以這個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。如果他們理解怎樣產(chǎn)生一個不可接受的條件，和怎樣產(chǎn)生一個可接受的條件，他們將獲得知識與信心，特別是如果允許他們?yōu)榱藢W(xué)習(xí)去做這兩種事情。使用一個已定義的控制系統(tǒng)和保持它盡可能簡單　　有時。在使用點上測量工藝參數(shù)，并且觀察到偏離時馬上行動　　除了有溫度曲線工具可用于建立最佳的機器設(shè)定處理各個板的設(shè)計之外，其他工具可幫助整個波峰焊機的監(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間和接觸長度。這些數(shù)據(jù)的使用使得能夠計劃維護(hù)，以在情況惡化、造成產(chǎn)品缺陷、干擾你的計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、零件、材料、工藝、設(shè)備功能和有知識的人員的一個函數(shù)。高度可焊性的表面不能指望用來補償差劣的設(shè)計或工藝 反之亦然。整個運行必須受控。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。因為你不能控制你不連續(xù)測量的東西，做足你的功課，限制材料和驗證工藝。實行預(yù)防而不是發(fā)現(xiàn)，過程結(jié)果將自我保持：在這個運行環(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，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)的即時與顯著的改善，推動該技術(shù)的廣泛使用。 板與波相互作用的中心　　制造波峰焊機的唯一目的是：讓板與焊錫波峰相互作用。你知道這個敘述是完全正確的，因為當(dāng)你看看回流焊接爐里面時你沒有看到波峰。在回流焊接爐中，當(dāng)板經(jīng)歷加熱溫度時，出現(xiàn)的是化學(xué)反應(yīng)，不象在波峰焊接中?！　≡诓ǚ搴笝C內(nèi)，當(dāng)把板送到焊錫波峰上時，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?！　∫_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)危機和停機時間。實際上，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。如果問一個制造工程師從哪里主要出現(xiàn)裝配缺陷，最常見，他或她會指向波峰焊機?！　∫虼耍倒と藛T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)失效的一個補償性活動，可以去掉的一樣事情，而是經(jīng)?？醋魃a(chǎn)線本身“可以接受的”部分。這個看法的直接結(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?！　±?，調(diào)節(jié)預(yù)熱器永遠(yuǎn)不能消除由于太長駐留時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清楚的同時發(fā)生的面，可以直接準(zhǔn)確地測量： 駐留時間(dwell time): 駐留時間是一個引腳在焊錫波內(nèi)的時間數(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，這個參數(shù)最好是通過其穿過一個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間，因為： 駐留時間 = 接觸長度 247。 傳送帶速度 　　傳送帶速度的設(shè)定將不能單獨控制在焊錫波峰上的駐留時間。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不同的波峰焊機上運行同一個裝配的經(jīng)驗，看到的是兩個很不同的板的品質(zhì)的出現(xiàn)。在兩臺波峰焊機設(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)計劃；以及顯示相同的溫度曲線的時候，為什么波峰焊機還會產(chǎn)生不同的結(jié)果？作為一個工業(yè)，我常常已經(jīng)退而接受“不同的波峰焊機有不同的個性?！庇行┤素?zé)怪操作員。但是這個答案是簡單的，可測量的：所有波峰焊機產(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。一個較寬的波意味著較長的接觸長度。 因此，駐留時間較長 以相同的浸錫深度。 機器設(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際所經(jīng)歷的。波峰焊機永遠(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，波峰焊機的設(shè)定不顯示波峰焊機的可變化性。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，而不是波峰焊機的設(shè)定?！　⊙b配工廠沒有必要責(zé)怪它們的波峰焊機，助焊劑或操作人員，因為實際的挑戰(zhàn)是波峰焊接工藝過程本身。波峰焊機不能測量板與波的相互作用；好的設(shè)備不是用來補償一個不受控的工藝。 用于研究的駐留時間基線　　一家主要的消費電子公司讓其北美的工廠完成為期一個月的研究，以評估駐留時間優(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@個用途，使用一臺電子設(shè)備和直接板與波峰接觸傳感器。由于能夠進(jìn)行每排四個運行，該設(shè)備可以在將數(shù)據(jù)卸載到PC之前記錄多個讀數(shù)。還有，該設(shè)備的LCD顯示器允許從波峰焊機出來時即時的數(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)時板的駐留時間，以前是 1 秒。 測量現(xiàn)時板的浸錫深度，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 對一排中的三個班次很容易地完成，每班兩次，因為所有數(shù)據(jù)都是在通過波峰焊機的設(shè)備一次運行中獲得的。步驟 4 是在每一班次結(jié)束時完成。 　　在運行裝配板之前，如果測量顯示不平行 或者駐留時間比 1 秒鐘超出 秒，或者浸錫深度不是 24mil 則對波峰焊機作出調(diào)整。另外作一些測量以證實發(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?！　≡诿堪嘟Y(jié)束時，作百萬缺陷(dpm, defects per million)記錄。這個板的 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。 駐留時間研究方法下一個目標(biāo)是決定是否板的缺陷率受到以不同駐留時間運行的影響。這個計劃涉及以不同的駐留時間運行相同類型 的板，并且涉及將每個駐留時間與其產(chǎn)生的缺陷率相聯(lián)系。對每個駐留時間進(jìn)行上述的 1~5 步?！　D三的藍(lán)線顯示該結(jié)果。對這個特定的板產(chǎn)生最低缺陷率的駐留時間是在 ~3 秒之間。然后進(jìn)行這個板的進(jìn)一步研究，在 秒時缺陷持續(xù)最低。因此該板現(xiàn)在只以 秒的駐留時間和 24mil 的浸錫深度運行。波峰焊機的設(shè)定現(xiàn)在是非主要的，與使用的波峰焊機無關(guān)。駐留時間的優(yōu)化已經(jīng)完成，同樣達(dá)到在實際任何的波峰焊機上以可預(yù)計的品質(zhì)裝配該板的靈活性?！　τ谠撓M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，因為該板可以可靠地通過任何波峰焊機。該公司也可以實現(xiàn)更少的過程控制圖表中的峰值，因為在板運行之前進(jìn)行了測量；更少的停機時間；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)的最佳駐留時間與以前發(fā)生的有很大的不同，但是那時沒有測量。缺陷率隨駐留時間的不同而顯著變化。 控制浸錫深度對本研究是關(guān)鍵的，因為浸錫深度的變化意味著接觸長度的變化，結(jié)果，駐留時間不受控。 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。　　圖三把結(jié)果記錄成紅線。研究發(fā)現(xiàn)，對這種板的最佳駐留時間是 秒，與第一種板的 秒形成對比。注意兩種板的“駐留時間曲線”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 秒運行。這些結(jié)果強烈地顯示諸如非最佳浸錫深度或設(shè)計問題等這些缺陷根源與駐 留時間沒有關(guān)系。 浸錫深度　　改變浸錫深度會改變接觸長度和駐留時間，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?？墒?，板的實際浸錫深度決定于幾個因素，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?？墒?，控制浸錫深度 測量和把它保持持續(xù)不變 只是這個難題中的一小部分。另一個是決定在那個浸錫高度，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