【正文】 須通過(guò)焊接之后的清洗來(lái)去掉。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。他們留下少數(shù)較良性的殘留物?！　?duì)于成功的波峰焊接，應(yīng)用的助焊劑涂層必須是均勻的，厚度上受控的?！　≡谕ㄟ^(guò)波峰焊接之前預(yù)熱裝配，有幾個(gè)理由。這些揮發(fā)性物質(zhì)主要來(lái)自于助焊劑，但也可能來(lái)自較早的操作、儲(chǔ)存條件和處理。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。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。當(dāng)在波峰前沒(méi)有提供足夠的預(yù)熱來(lái)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。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?！　〔ǚ褰?jīng)常被引證為許多與工藝有關(guān)的問(wèn)題的原因。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(lái)幫助焊接底面的表面貼裝元件。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(lái)幫助確保在波峰的出口處有助焊劑存在。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)。這些工具所檢測(cè)、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(zhǎng)度。整個(gè)運(yùn)行必須受控?！≡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(duì)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。 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。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。有頭腦的工程師已經(jīng)知道，似乎很小的板與波峰過(guò)程的變化可以導(dǎo)致很大的品質(zhì)變化。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。修理現(xiàn)在的水平不是看作對(duì)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)?？醋魃a(chǎn)線本身“可以接受的”部分。 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(cè)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。用于本研究的設(shè)備使用12mil的遞增量。 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?！庇行┤素?zé)怪操作員。 因此，駐留時(shí)間較長(zhǎng) 以相同的浸錫深度。同樣，板不知道泵的速度，但感受到浸錫深度。波峰焊機(jī)不能測(cè)量板與波的相互作用；好的設(shè)備不是用來(lái)補(bǔ)償一個(gè)不受控的工藝。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)。 測(cè)量現(xiàn)時(shí)板的浸錫深度，以前是 24mil。步驟 4 是在每一班次結(jié)束時(shí)完成?！　≡诿堪嘟Y(jié)束時(shí)，作百萬(wàn)缺陷(dpm, defects per million)記錄。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。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?！　?duì)于該消費(fèi)電子公司，這些結(jié)果就是對(duì)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^(guò)任何波峰焊機(jī)。 控制浸錫深度對(duì)本研究是關(guān)鍵的，因?yàn)榻a深度的變化意味著接觸長(zhǎng)度的變化，結(jié)果，駐留時(shí)間不受控。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)這種板的最佳駐留時(shí)間是 秒，與第一種板的 秒形成對(duì)比。 浸錫深度　　改變浸錫深度會(huì)改變接觸長(zhǎng)度和駐留時(shí)間，這使得浸錫深度的直接和準(zhǔn)確測(cè)量成為關(guān)鍵。另一個(gè)是決定在那個(gè)浸錫高度，板的品質(zhì)是最佳的。對(duì)板實(shí)際所經(jīng)歷的進(jìn)行直接測(cè)量與管理是關(guān)鍵的。波峰焊機(jī)不一定是可重復(fù)的。 處理其中一塊板，記錄其波峰焊接品質(zhì)。你現(xiàn)在可以每天在每一次運(yùn)行該類板之前記錄駐留時(shí)間讀數(shù)，以保證你的波峰焊機(jī)對(duì)你的板給予所希望的、更好的經(jīng)驗(yàn)。為了評(píng)估浸錫深度對(duì)波峰焊接品質(zhì)的影響，改變泵的速度，另外進(jìn)行相同的步驟?！　∪绻愕墓S一個(gè)產(chǎn)品高度混合的工廠，那么從最普通或最棘手的板開始。對(duì)于那些想要迅速降低成本和與波峰焊接品質(zhì)的工業(yè)規(guī)范保持步伐的工廠，這里所敘述的技術(shù)與程序值得調(diào)查研究。切腳機(jī)是自制設(shè)備，操作不夠安全。印制板部件成品的參數(shù)離散性較大。主管工藝的副總工程師組織工藝管理及工藝技術(shù)專業(yè)人員到幾家工藝先進(jìn)的企業(yè)調(diào)研后，參考外廠經(jīng)驗(yàn)結(jié)合我廠產(chǎn)品特點(diǎn)，決定開展印制板部件電裝“短插一次波峰焊”新工藝的研究與應(yīng)用。工作內(nèi)容涉及到工廠多個(gè)部門，在工藝試驗(yàn)及應(yīng)用過(guò)程中許多工作需相關(guān)部門密切配合，為此由工廠科技處牽頭成立QC小組，將有關(guān)部門的主要參與人員組織起來(lái)，為實(shí)現(xiàn)同一目標(biāo)、統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，共同研究課題內(nèi)容，訂出實(shí)施計(jì)劃，分工負(fù)責(zé)，開展工作，促進(jìn)電裝工藝上水平。 1．3按規(guī)范設(shè)計(jì)焊盤及孔徑尺寸，印制板布線等符合標(biāo)準(zhǔn)及工藝要求，減少垮接線，按尺寸系列設(shè)計(jì)垮接線距。 2．6按不同產(chǎn)品制訂插件及波峰焊每個(gè)崗位的操作工序卡片． 3．1按各產(chǎn)品元器件成形設(shè)計(jì)工藝要求推備元器件成形工裝模具。 4．2組織生產(chǎn)、交貨時(shí)間符合生產(chǎn)進(jìn)度要求。 5．4提高發(fā)貨質(zhì)量，規(guī)格品種正確不得料，數(shù)量不短缺。 7質(zhì)檢部門： 7．3對(duì)上線印制板質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，確保質(zhì)量。 8．1按樣機(jī)及操作要求，設(shè)計(jì)制造10套焊接夾具(設(shè)備只帶來(lái)4套夾具)，滿足生產(chǎn)線批量生產(chǎn)流轉(zhuǎn)需要。9 插件及焊接生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工作崗位： 9．1由線長(zhǎng)按工藝要求抓好插件崗位，對(duì)操作工進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)，明確工作質(zhì)量要求加強(qiáng)責(zé)任性，增強(qiáng)工藝質(zhì)量意識(shí)，確立“第一次就要把工作做好”的信念。 9．2波峰焊工作崗位要熟悉設(shè)備性能，按設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行操作。 9．6做好開機(jī)時(shí)數(shù)、焊接數(shù)量和質(zhì)量記錄等。 10．3促進(jìn)、推動(dòng)“短插一次波峰焊”工藝的推廣應(yīng)用，配合開展電裝受控生產(chǎn)線建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量受控，提高工廠工藝管理，生產(chǎn)技術(shù)，質(zhì)量管理等綜合水平。 為了使領(lǐng)導(dǎo)和參與工作人員更清楚，我們繪制了如何保證“短插一次波峰焊”成功要素分解圖：(附后)按節(jié)能角度來(lái)測(cè)算：新工藝一臺(tái)波峰焊機(jī)能完成的任務(wù)要等于老工藝二臺(tái)波峰焊機(jī)的工作量，按一臺(tái)機(jī)功率11KW計(jì)算，單班8小時(shí)作業(yè)，每年可節(jié)電2萬(wàn)多度，同時(shí)還節(jié)約大量焊錫，助焊劑等輔助材料。 　焊接材料的評(píng)測(cè)與認(rèn)定 本文討論如何進(jìn)行有效的焊料系統(tǒng)測(cè)定，包括供應(yīng)商的選擇和焊料質(zhì)量的測(cè)定方法。過(guò)去的三年里General Electric公司一直都是使用這種方法對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行評(píng)估與改進(jìn)，該方法中的統(tǒng)計(jì)工具及方法非常適合于作焊料系統(tǒng)評(píng)測(cè)分析。試驗(yàn)板涉及到細(xì)間距()、插入再流焊、雙面再流焊及點(diǎn)膠，通過(guò)對(duì)工藝作仔細(xì)分析并與多個(gè)供應(yīng)商討論以后，決定使用免清洗、低殘留物、可用針床測(cè)試以及90%金屬含量的焊膏。 確定了供應(yīng)商之后，就可開始準(zhǔn)備詢價(jià)函(RFQ)，此時(shí)通知采購(gòu)部門并由他們?cè)赗FQ上添加適當(dāng)?shù)纳虡I(yè)條款。這樣就留下了5個(gè)供應(yīng)商，將他們的產(chǎn)品再加上公司現(xiàn)用系統(tǒng)一起進(jìn)行評(píng)估。 為達(dá)到本次評(píng)測(cè)的目的，試驗(yàn)設(shè)計(jì)(DoE)按照統(tǒng)計(jì)要求進(jìn)行。 用DoE作底面試驗(yàn)時(shí)測(cè)兩個(gè)參數(shù)，作頂面試驗(yàn)時(shí)測(cè)試另外兩個(gè)。 試驗(yàn)過(guò)程 整個(gè)過(guò)程在真正試驗(yàn)之前都先設(shè)計(jì)好，而且在開始評(píng)測(cè)之前還將所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)，包括公司回流焊爐的溫度曲線和印刷機(jī)工藝參數(shù)等，都發(fā)給所有的焊膏供應(yīng)商，這樣做的目的是確保試驗(yàn)條件與實(shí)際情況沒(méi)有偏差。該試驗(yàn)用來(lái)測(cè)試剛印刷完焊膏的粘著力。 記錄結(jié)果與缺陷 下一步是將觀察到的缺陷記錄下來(lái)，包括錫珠、錫球、橋連、焊料不足、開路、光澤度不好以及潤(rùn)濕性和殘留物情況等，隨后作一表格，記下每塊板上的所有缺陷。在對(duì)使用不同焊膏的板子進(jìn)行測(cè)試時(shí)，ICT上的所有測(cè)針均要更換，因此留在上面的任何助焊劑殘留物都不會(huì)對(duì)后面的測(cè)試造成影響。當(dāng)數(shù)據(jù)符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律時(shí)用平均值，否則用中間值。所有的原始數(shù)據(jù)均采用方差分析(ANOVA)，以計(jì)算各制造商兩個(gè)批次間的統(tǒng)計(jì)偏差。 為得到精確的結(jié)果，我們對(duì)每種缺陷給一個(gè)加權(quán)值。結(jié)果也證明了公司一直使用的焊膏還算不錯(cuò)，但由于此項(xiàng)評(píng)測(cè)不是嚴(yán)密的科學(xué)論證，因此公司還考慮將4號(hào)焊膏加入到最后階段的評(píng)測(cè)中。最后，再對(duì)所有得分高于公司現(xiàn)有體系的供應(yīng)商進(jìn)行一次完全徹底的最終評(píng)估，以確定是否可作為合格的供應(yīng)商。從工藝角度上看，波峰焊機(jī)器只能提供很少一點(diǎn)最基本的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)調(diào)整。它還可以用來(lái)蒸發(fā)掉所有可能吸收的潮氣或稀釋助焊劑的載體溶劑，如果這些東西不被去除的話，它們會(huì)在過(guò)波峰時(shí)沸騰并造成焊錫濺射，或者產(chǎn)生蒸汽留在焊錫里面形成中空的焊點(diǎn)或砂眼。在這些方法中，強(qiáng)制熱風(fēng)對(duì)流通常被認(rèn)為是大多數(shù)工藝?yán)锊ǚ搴笝C(jī)最有效的熱量傳遞方法。 對(duì)于混和技術(shù)組裝件，一般在λ波前還采用了擾流波。但已有了一些行之有效的方法可用來(lái)解決這種問(wèn)題，其中一種方法是采用風(fēng)刀技術(shù)。 盡管焊接橋連或短路可在焊后測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，但要知道虛焊會(huì)在焊后的質(zhì)量檢查時(shí)測(cè)試合格，而在以后的使用中出現(xiàn)問(wèn)題。 錫渣的堆積對(duì)波峰焊接是有害的。 惰性焊接 氮?dú)夂附涌梢詼p少錫渣節(jié)省成本，但是用戶必須要承擔(dān)氮?dú)獾馁M(fèi)用以及輸送系統(tǒng)的先期投資。雖然會(huì)有一個(gè)初始設(shè)備投資，但在大多數(shù)情況下這是一個(gè)成本最低的方法，因?yàn)閺纳a(chǎn)線下來(lái)的都是高質(zhì)量而又無(wú)需返工的產(chǎn)品。如果一個(gè)系統(tǒng)采用了可以抬起的面板、可折起的后門以及完全操縱臺(tái)式檢修門而具有較高的易維護(hù)性，就可達(dá)到較低的MTTR。用戶仍然可以在空氣環(huán)境下處理復(fù)雜的板子，在這種情況下，可根據(jù)客戶的要求使用腐蝕性助焊劑，在焊接后再進(jìn)行清洗，或者使用低固態(tài)助焊劑。到90176。 機(jī)器的選擇 根據(jù)價(jià)格和產(chǎn)量，波峰焊機(jī)大致可以分為三類?？赡軟](méi)有對(duì)流式預(yù)熱裝置，但是大多數(shù)供應(yīng)商會(huì)提供兼有單波和雙波性能的機(jī)器?？梢缘玫?米/分鐘或更高的產(chǎn)量。 圖2：Speedline ELECTROVERT的Vectra系統(tǒng)是一種中型高速波峰焊系統(tǒng)，可以焊接各種PCB，包括元件密集和難于焊接的SMT板。紅外線感應(yīng)器作用是感應(yīng)有沒(méi)有電路底板進(jìn)入 ，如果有感應(yīng)器便會(huì)量出電路底板的寬度。 錫爐內(nèi)有發(fā)熱線，錫泵，Main Wave及Jet Wave。 雙波峰焊接系統(tǒng)圖33所示的是其中一種波峰焊系統(tǒng)(雙波峰焊接系統(tǒng))，其中第一個(gè)波是一個(gè)湍流波，作用是防止虛焊。波峰法其工作原理與波峰焊本身非常相似，PCB在焊劑形成的波峰上方通過(guò)，波峰的高度和電路板浸入波中的深度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)以保証適當(dāng)?shù)暮竸┩糠蠛穸入娐钒孱A(yù)熱焊劑的涂敷是成功焊接的先決條件。在預(yù)熱階段，焊料將達(dá)到能夠去 除電路板上氧化物的溫度。一、生產(chǎn)工藝過(guò)程 線路板通過(guò)傳送帶進(jìn)入波峰焊機(jī)以后，會(huì)經(jīng)過(guò)某個(gè)形式的助焊劑涂敷裝置，在這里助焊劑利用波峰、發(fā)泡或噴射的方法涂敷到線路板上。波峰焊機(jī)預(yù)熱段的長(zhǎng)度由產(chǎn)量和傳送帶速度來(lái)決定，產(chǎn)量越高，為使板子達(dá)到所需的浸潤(rùn)溫度就需要更長(zhǎng)的預(yù)熱區(qū)。在預(yù)熱之后，線路板用單波(λ波)或雙波(擾流波和λ波)方式進(jìn)行焊接。這種波比較窄，擾動(dòng)時(shí)帶有較高的垂直壓力，可使焊錫很好地滲入到安放緊湊的引腳和表面安裝元件(SMD)焊盤之間，然后用λ波完成焊點(diǎn)的成形。這是在PCB離開波峰時(shí)用一個(gè)風(fēng)刀向熔化的焊點(diǎn)吹出一束熱空氣或氮?dú)?，這種和PCB一樣寬的風(fēng)刀可以在整個(gè)PCB寬度上進(jìn)行完全質(zhì)量檢查，消除橋連或短路并減少運(yùn)行成本。使用中出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響制定的最低利潤(rùn)指標(biāo)，不僅僅是因?yàn)樽鳜F(xiàn)場(chǎng)更換時(shí)會(huì)產(chǎn)生的費(fèi)用，而且由于客戶發(fā)現(xiàn)到了質(zhì)量問(wèn)題，因而對(duì)今后的銷售也會(huì)有影響。如果在錫槽里聚集有錫渣，則錫渣進(jìn)入波峰里面的可能性會(huì)增加。通常需要折衷考慮上述兩個(gè)方面的因素，因此必須確定減少維護(hù)以及由于焊點(diǎn)浸潤(rùn)更好因而缺陷率降低所節(jié)省下來(lái)的成本。 四、生產(chǎn)率問(wèn)題 許多用戶使用自動(dòng)化在線式設(shè)備一周七天地進(jìn)行制造和組裝。類似地，考慮一下減少焊錫模塊的維護(hù)和減少助焊劑涂敷裝置的維護(hù)也可以取得較短的維護(hù)時(shí)間。 六、風(fēng)刀去橋接技術(shù) 在各種機(jī)器類型里，還有很多先進(jìn)的補(bǔ)充選項(xiàng)。它可以使所有在第一次由于留有空氣使得焊接不夠好的穿孔焊點(diǎn)重新填注焊錫，而不會(huì)影響到正常的焊點(diǎn)。 40,000到55,000美元可以買到一臺(tái)入門級(jí)、低或中等產(chǎn)量的立式機(jī)器。 48,000到80,000美元可以買到一臺(tái)中等產(chǎn)量的機(jī)器。它同時(shí)還包括很多先進(jìn)的特性，比如統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制和遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)裝置，以及在同一機(jī)器內(nèi)既有噴霧式、發(fā)泡式又有波峰式助焊劑涂敷系統(tǒng)，另外可能還有三波峰性能。 目前，最廣泛使用的焊接工藝主要有波峰焊接和再流焊接。換言之，這種工藝與焊接前的每一工藝步驟密切相關(guān)，其中包括資金投入、 PCB設(shè)計(jì)、元件可焊性、組裝操作、焊劑選擇、溫度/時(shí)間的控制、焊料及晶體結(jié)構(gòu)等。在230—240℃的范圍內(nèi)設(shè)置焊錫鍋溫度是很普遍的。 焊錫鍋中的焊料成份與時(shí)間有密切關(guān)系，即隨著時(shí)間而變化，這樣就導(dǎo)致了浮渣的形成，這就是要從焊接的組件上去除殘余物和其它金屬雜質(zhì)的原因及在焊接工藝中錫損耗的原因。除了對(duì)浮渣的限制外，對(duì)63％錫；37％％。由于焊錫鍋中的集聚的浮渣或組件自身固有的殘余物暗淡、粗糙的粒狀焊點(diǎn)也可能是錫含量低的征兆，不是局部的特種焊點(diǎn)，就是錫鍋中錫損耗的結(jié)果。由于焊錫鍋中有浮渣而“倒掉”焊錫鍋中的焊劑，通常來(lái)說(shuō)是不必要的，由于在常規(guī)的應(yīng)用中要求往錫鍋中添加焊料，使錫鍋中的焊料始終是滿的。 浮渣過(guò)多又是一個(gè)令人棘手的問(wèn)題。在焊接中，由于錫鍋中波峰的湍流和流動(dòng)而會(huì)產(chǎn)生更多的浮渣。有時(shí)，顆粒狀焊點(diǎn)會(huì)夾雜浮渣?？蓪㈩A(yù)熱的、涂有焊劑、無(wú)污物的金屬通過(guò)傳送帶送到焊接工作站，接觸具有一定溫度的焊料，而后加熱，這樣焊劑就會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，焊料合金通過(guò)波峰動(dòng)力形成互連，這是最關(guān)鍵的一步。在最掛的情況下，焊料的表面張力和最佳化的板的波峰運(yùn)行，在組件和出口端的波峰之間可實(shí)現(xiàn)零相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在板的底部裝上表面貼裝元件后，有時(shí)，補(bǔ)償焊劑或在后面形成的“苛刻的波峰”區(qū)域的氣泡，而進(jìn)行的波峰整平之前，使用湍流芯片波峰。