【正文】 的殘留物必須通過焊接之后的清洗來去掉。任何使用的可焊性保護劑都必須持續(xù)地滿足裝配與焊接工藝的需求和所要求的產品可靠性。涂層必須經(jīng)受焊接之前的儲存時間和環(huán)境，以及多次溫度巡回而不退化。要求用來從小的通孔中清除過量焊錫的空氣壓力，或者在涂鍍的兩個表面上的壓力差，有時引起面與面之間HASL涂層的厚度不同。這些托盤針對那些在裝配的底面上有已經(jīng)焊接的、大型、溫度敏感有源元件、球柵陣列(BGA, ball grid array)和QFP(quad flat pack)的通孔元件。其中一個優(yōu)點是消除了大的通孔(throughhole)連接器所出現(xiàn)的橋接。掠錫焊盤為焊錫提供一個“斷開”的地方，或許防止了危害。另一種方法，使用非活性的、靠近在線最后焊盤后面的“掠錫”焊盤經(jīng)常達到目的。結果，對問題和由這個“陳舊但良好的”工藝所提供的解決方案的興趣還在 繼續(xù)。　　波峰焊接，作為批量焊接技術的長期伙伴，可能已經(jīng)不會得到象回流焊接那么多的注意了?？墒?，這似乎對那些不可避免要出現(xiàn)的新時期焊接合金不一定是正確的?！　“l(fā)現(xiàn)引起大多數(shù)負作用的不純凈金屬是那些金屬，它們或者與Sn在合金中形成金屬間化合物的或者以特性改變的方式來改變合金成分。銅和錫兩種金屬都是來源豐富的，該二元系統(tǒng)減少當使用三元合金成分時出現(xiàn)的低熔化相。 在制造產品中使用的材料 當在運行中使用產品時的材料消耗 在制造產品與過程中使用的能量 在產品壽命終結時的可再生性和重復利用性 在包括材料提取、制造和報廢/再生的整個生命周期中的輻射 在制造廢料流中的可再生性 　　Sn/，主要是由于其低金屬成本和來源。 工藝上關注的問題　 國際錫研究協(xié)會(ITRI, International Tin Research Institute)開辦了SOLDERTEC，一個無鉛焊接技術中心，來傳播前緣信息和收縮可利用的選擇。　　對要接受的無鉛替代品，必須提供下列： 有足夠數(shù)量的來源 與現(xiàn)有的工藝可兼容 足夠的熔化溫度 良好的焊點強度 熱和電的傳導性類似Sn/Pb 容易修理 非毒性 低成本 　　許多公司正在開發(fā)合適的替代合金，作為“插入式”的替代品，以遵守歐洲和日本的法令。轉換到無鉛不是被工業(yè)所廣泛接受。氧化和金屬間化合的形成隨著時間改變著焊錫鍋中的成分，也改變了特性。這些溶質輪廓可產生結構過冷，盡管這個現(xiàn)象不是平面不穩(wěn)性的充分條件5。轉換固相的轉化動能被固體轉變遠遠超過。有實例證明，沒有樹枝狀晶體出現(xiàn)的固化是可能的，整體的微結構符合共晶。其合金圖是二元合金系統(tǒng)的典型圖，適用于基本的冶金學原理。這個 差異來自于早期對共晶成分的錯誤計算。產量的增強要求使用快速固化的和可以在幾秒鐘內形成數(shù)百焊接點的材料。因此，自擴散系數(shù)和更大的擴散控制特性的穩(wěn)定性是強鍵結合和有序結構的結果4。m的Cu6Sn5。 金屬間化合的形成與增長　　直到連接冷卻到可以處理，金屬間化合層還在增長?！? 進入焊點的流動速度隨著表面分開的減少而減少。如果固體的表面能量相當高于液態(tài)和固體/液態(tài)界面表面能量的總和，那么液態(tài)熔濕并流走。加熱PCB來補償溫差差，不對元件引起傷害。焊錫合金加熱到其液相線區(qū)域，以提高焊接點的熔濕(wetting)。傳送帶系統(tǒng)通常在一個角度上，因此當板通過波峰時，不會夾住任何東西在PCB下面。1　　最早的浸焊方法有一些問題：很難重新產生所希望的合格率；將板放在熔化的焊錫上在底下夾住氣體，干擾熱傳導與焊錫接觸；焊錫只能熔濕(wet)到金屬表面；錫渣(氧化物與燃燒的助焊劑的化合物)必須撇去，不斷地阻礙生產2。在一個裝配上發(fā)現(xiàn)的材料包括：塑料、陶瓷、金屬、涂料、化學品及其廣泛不同的化學成分。焊接形成只是變化來滿足設備的要求；可是，化學成分和理論動力學還是基本的和簡單的。最早的大規(guī)模焊接概念是在英國的浸焊(dip soldering)。為了決定與理解對波峰焊接工藝中被廣泛接受的焊錫作“插入式”替代的理論基礎，作一些研究是必要的?；A冶金學與波峰焊接趨勢簡介作者：日期：基礎冶金學與波峰焊接趨勢　　本文介紹，為了使波峰焊接在電子工業(yè)中完全被接受，冶金學者、工業(yè)與主管機構必須一起工作，進行廣泛的研究。因此在這里有必要回顧一下基礎的冶金學原理，開發(fā)和理解為將來建議使用的替代材料。在八十年代，開發(fā)出被稱為波峰焊接的概念。附著方法基本上只需要助焊劑，熱和焊錫，以形成冶金連接。大規(guī)模的波峰焊接的使用為元件的可焊性提出一個關注的問題，因為需要第一次就產生適當?shù)倪B接，并在裝配上不進行返修，今天的產品不如過去那些較不復雜裝配那么寬容。這一整套問題導致波峰焊接的引入。這樣傾斜也允許熔化的焊錫脫落進入錫鍋，減少相鄰焊接點之間的橋接。氧化物從金屬表面去掉，以保證焊接點與帶有助焊劑的熔化焊錫之間的清潔接觸。PCB有必要的暴露金屬區(qū)域，從波峰上通過。毛細管作用使焊錫達到PCB的圓形電鍍孔的頂面?！　∫苯饘W的因素對焊錫連接有重要的和經(jīng)常是主要的影響3。增長速度是與在特定溫度的時間的平方根和溫度的指數(shù)成線性。Cu來自于PCB的連接面，而Sn來自于焊錫合金。這個接合對連接是好的，直到其增長完全支配焊接點的特性；這時，這樣的焊點對裝配就是有害的。給共晶焊錫的普通名稱是令人誤解的。更高Sn含量的合成物不能調節(jié)成本增加與電子裝配性能改善之間的關系。正如所料，當偏離共晶時，各種合金的特性是不同的。合成物是一個平均的成分。當室內空氣冷卻固溶體時，剩下的液體可能經(jīng)歷共晶反應，在室溫下在非共晶成分中給出共晶微結構。在微結構中，有時使用名詞微組元(microconstituent)是方便的，即，具有可確認和有特征結構的微結構元素。溫度設定點必須改變和監(jiān)測，以控制可能由于錫鍋合金成分的冶金變化而出現(xiàn)的缺陷。在電子裝配中消除鉛的主要理由 是機器操作員的環(huán)境暴露。這些法令建議到2002年在裝配中減少鉛，到2004年消除鉛。 表一列出合金和幾種選擇，分別以一到十來表示好壞。該建議的替代金屬的金相圖如圖三所示。 規(guī)格　　冶金學者很想知道當各種金屬開始在熔化的焊錫鍋中累積的時候發(fā)生什么，集合體特性將受到怎樣的影響。不純凈可以和加入低三元素產生同樣的影響，人們發(fā)現(xiàn)這樣會降低焊錫的熔濕(wetting)特性。回到冶金學基礎上面來是將來預測系統(tǒng)的方法，因為尋找更環(huán)境友好材料的動力是政府法規(guī)所追求和所要求的?？墒?，它繼續(xù)得到與其復雜性的克服一起而來的尊重，這個復雜性是通過所涉及的變量輸入數(shù)量與類型來權衡的。對該工藝的輸入　　最近在現(xiàn)場遇到的特別關注是與底面裝配的表面貼裝電阻元件和頂面安裝的連接器的橋接有關的焊接問題?！　煞N方法都從熔化焊錫的表面張力與能力平衡著手。這個方法假設了足夠的元件和印制線路板(PWB, printed wiring board)的可焊性和受控的上助焊劑、預熱和焊接工藝?！　「呙芏劝惭b的混合技術裝配的增加，驅使許多工藝的創(chuàng)新?！　τ谶M化的和較舊的兩種PWB設計，新的不同的可焊性保護劑正得到波峰焊接和回流焊接工藝的親眛。這個不同可能導致在一些要焊接的表面特征上很薄的涂層。在焊接工藝中短的熔濕(wetting)時間要求用來表面元件損傷和一些焊接缺陷。助焊劑、上助焊劑和預熱　　如圖一中所說明的，助焊劑用來提高能量水平，改善要焊接的表面的可熔濕性。有些松香基材料的殘留物可以留在焊接的裝配上。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。因此，免洗助焊劑可能是一個好的選擇，甚至是必須清洗。為了有效，助焊劑必須滲入孔內和涂在引腳上。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/表面的反應和更快速的焊接。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。多數(shù)助焊劑供應商發(fā)布推薦的溫度上升率和最大/最小頂面與底面預熱溫度。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。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。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。事實上，在工藝開始之前，焊接工位需要相對的關注?！　‘斒褂檬煜さ腻a/鉛共晶合金時，在板的底面使用的焊錫溫度應該是連續(xù)一致的，在460~500176。一些使用其它助焊劑的工藝，通過提高預熱來達到較高的頂面與底面溫度和將波峰溫度減少到低至430176。如果他們理解怎樣產生一個不可接受的條件，和怎樣產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習去做這兩種事情。這些數(shù)據(jù)的使用使得能夠計劃維護，以在情況惡化、造成產品缺陷、干擾你的計劃和讓你顧客失望之前糾正變量。工藝控制，不是一次搞好的，和對細節(jié)的關注是關鍵?！?　　在過去幾年中，生產與工藝工程師對板與波峰的相互作用又有新的認識，導致了波峰焊接程序的戲劇性變化。你知道這個敘述是完全正確的，因為當你看看回流焊接爐里面時你沒有看到波峰?！　∫_在焊錫波峰內只是幾秒鐘或更少。 溫度曲線的限制　　那些堅持認為波峰焊接控制主要是溫度的人，通常選擇嚴格地依賴溫度粘結劑、高溫計或溫度曲線?！　”M管有溫度管理的Herculean效應、波峰焊機品質的驚奇進步、以及助焊劑與焊錫化學成分的不斷發(fā)展，波峰焊接還可能是有問題的。這個看法的直接結果就是允許生產成本的大幅增加和波峰焊接嚴重的表現(xiàn)不佳。 接觸長度(contact length): 接觸長度是一個引腳通過波峰的距離。必須有精確測量與控制浸錫深度的方法。但是這個答案是簡單的，可測量的：所有波峰焊機產生的波峰是不同形狀的。 機器設定的限制　　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。還有，波峰焊機的設定不顯示波峰焊機的可變化性。 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)化與可重復性的重要性。還有，該設備的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。 評估板的質量。 　　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整。這個板的 dpm 持續(xù)地在312范圍。對每個駐留時間進行上述的 1~5 步。因此該板現(xiàn)在只以 秒的駐留時間和 24mil 的浸錫深度運行。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行了測量；更少的停機時間；較高的產量，減少對工藝工程師的壓力；以及更愉快的管理。 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)。注意兩種板的“駐留時間曲線”是不同的。泵速產生波峰高度，它隨著錫缸的焊錫變空而消失。在圖四中，注意由藍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。對所有的板使用相同的波峰焊機設定將永遠不會產生對各種裝配類型最佳的波峰焊接結果，對波峰焊機設定的依賴不包裝板與波峰相互作用的可重復性?！　∫_始是簡單的。 作為確定最佳駐留時間的第一步，再運行設備，得到新的駐留時間讀數(shù)。因此，你可用該數(shù)據(jù)來保證可重復性和最佳效果?！　∫斫獾牧硪粋€重要方面是工藝窗口(process window)。對于大批量、的混合的運作，你有機會來優(yōu)化你運行的每一個板。 電裝工藝改進—“短插一次波峰焊”工藝實踐作者：唐經(jīng)球 胡明昌 周紅(七二一廠) 我廠在八十年代研制生產的海鷹牌清紗器等紡織電子產品，海底牌 B超類醫(yī)用電子產品，生產過程中印制板部件的裝聯(lián)工藝主要是采用手工操作方式。對尺寸較大的元器件板，由于基板變形及壓緊裝置等原因切腳不整齊，高度不容易控制，裝焊質量、生產效率不理想。所以電裝工藝成為影響產品大批量生產及提高質量的關鍵。 (元器件加工成短腳→插裝上印制板→自動波峰焊)。 為實現(xiàn)“短插一次波峰焊”工藝，必須要設計、工藝、工裝、設備、檢驗、元器件配套、生產管理等各類專業(yè)人員緊密配合、共同努力，各職能部門的具體分工如下： 1．1產品印制板設計貫徹廠標準化室制訂的Q/KF3792企業(yè)標推文件。 1．2印制板元器件排列成形垮距規(guī)范化，減少成形尺寸品種，便于機械化及模具操作加工。 2工藝部門產品工藝人員： 2．3根據(jù)產品設計資料開展工藝設計，提出元器件預成形模具要求，對每一只元器件明確跨距，成形形式，及引線切腳長短尺寸。 2．5制訂波峰焊的工藝規(guī)范：明確錫槽溫度，助焊劑品種及濃度，傳送帶速度等。 4印制板外協(xié)制造及保管部門： 4．1抓好工作質量：圖形符號符合設計文件，孔位不錯鉆漏鉆，孔徑符合工藝，RC等符號印字清晰，可焊性等符合要求。 5元器件供應、庫存、保管部門： 5．3供應交貨與生產批汰安排盡可能協(xié)調，入庫元器件做到先進庫先發(fā)貨，控制貯存期為6 個月。 6 動力設備部門： 6．3對波峰機上的易損件(發(fā)泡管等)及時提供備件，以便縮短維修停機時間。 7．2對上流水線的元器件質量(成形質量、可焊性、交貨正確性等)進行檢驗，確保上線元器件符合質量要求。 8．2對夾具上的框架材料，結構形式，簧片材料進行工藝試驗，使工裝夾具在錫溫高工作條件下反復使用的變形能滿足使用質量要求。嚴格執(zhí)行工藝紀律，保證工藝質量。 9．5工裝夾具排放整齊，工作場地周圍清潔，印制板配件裝入工位器具。 10科技處： 10．2抓好QC小組活動，不斷總結經(jīng)驗。 我們先后對10多種批量生產的產品20多種印制板分別進行設計規(guī)范化→小批工藝試驗→中批投產工藝試驗→組織技術鑒定→完善設計工藝文件→進入工藝穩(wěn)定的大批量生產?，F(xiàn)工廠其它波峰焊機也都應用了這項新工藝，新工藝實施5年多來為企業(yè)產品質量提高、節(jié)能降耗、節(jié)約外協(xié)費用、降低制造成本