【正文】 試驗(yàn)結(jié)果 焊錫溫度的影響相對(duì)于其在錫橋上的影響是不大的。而且，試驗(yàn)重復(fù)誤差對(duì)通孔滲透很小。圖四顯示對(duì)錫橋來說，每個(gè)控制參數(shù)影響的百分比；表五列出有關(guān)通孔熔濕的試驗(yàn)結(jié)果。 基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到對(duì)于錫橋最佳的設(shè)定是 A B C1和D2。 試驗(yàn)結(jié)果 運(yùn)行了十八塊板 (九塊九塊重復(fù)一次 )，得到需要用來作正交陣列分析的數(shù)據(jù)，達(dá)到如下目標(biāo)： 評(píng)估單個(gè)品質(zhì)影響因素的影響 得到對(duì)無鉛 (Pbfree)工藝的最佳條件 逼近最佳條件下的控制參數(shù)響應(yīng) 變異分析 (ANOVA, analysis of variance)，一種統(tǒng)計(jì)處理方法，評(píng)估正交陣列的結(jié)果和確認(rèn)每個(gè)因素的影響有多大。測試板的尺寸為 160 x 100 x mm。因此，水基助焊劑應(yīng)該仔細(xì)地配制表面特性，以得到一個(gè)與金屬和非金屬表面的流暢的接觸面。 %) 酸的數(shù)量 (mg KOH/g) (177。從板的頂面測量的助焊劑預(yù)熱范圍是 100 ~ 112176。 C) 表面張力 Nm1 (N2) 室溫下懦變強(qiáng)度 High 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 43 頁 共 55 頁 價(jià)格 per mass 177。 表二，試驗(yàn)合金 特性 單位 SACS 化學(xué)成分 Mass% Sn/熔點(diǎn) 176。 )OSP 是熱氣焊錫均涂 (HASL, hotair solder leveling)與其它金屬印刷電路板 (PCB)表面處理的替代方法。 C，在試驗(yàn)中使用過 (表二 )。銻的加入 (~% 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 42 頁 共 55 頁 Sb)，通過銻與銀 和銻 與銅的金屬間結(jié)構(gòu)，提供更高的溫度阻抗。 Sn/Cu, 最廉價(jià)的無鉛合金之一，具有高熔點(diǎn) (227176。 ) 對(duì)通孔滲透的影響，每個(gè)充滿焊錫的孔如圖二所示標(biāo)記。適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)設(shè)定可得到最可靠的數(shù)據(jù)。在只有九個(gè)試驗(yàn)運(yùn)行中，調(diào)查了三個(gè)級(jí)別的四個(gè)因素，如表一所示。必須作其它的試驗(yàn)來量化它們對(duì)過程噪音的反應(yīng)。 噪音因素是影響偏差的變量，但 是不可能控制或控制成本效率低的。 達(dá)柯試驗(yàn)使用一個(gè)專門構(gòu)造的表格或“正交陣列”來影響設(shè)計(jì)過程，因此品質(zhì)在其設(shè)計(jì)階段就嵌入產(chǎn)品內(nèi)部。 達(dá)柯方法 (Taguchi method)尋求將創(chuàng)新的品質(zhì)方法與傳統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法結(jié)合起來。這個(gè)工程也證明了，“人員素質(zhì)”哲學(xué)是可行的。 補(bǔ)焊是一個(gè)昂貴的過程，并損害焊接點(diǎn)。通孔元件安裝在SMT第二和三類型裝配的主面。不管板 的哪條邊通過波峰，另一邊的連接器拖尾引腳都將遭受錫橋。 選擇性和通用波峰焊接夾具 。測試板包括不同的 0603, 0805, 1206 的焊盤設(shè)計(jì)和不同的元件間隙。對(duì)一些交錯(cuò)的高引腳數(shù)連接器，增加虛設(shè)的吸錫焊盤給托尾引膠，也可以幫助防止錫橋。適當(dāng)?shù)臑椴ǚ搴附釉O(shè)計(jì) PCB，應(yīng)該包括正確的元件分布、波峰焊接焊盤設(shè)計(jì)，和在選擇性波峰夾具開口與鄰近元件之間有足夠的空余。最優(yōu)的浸錫深度 和駐留時(shí)間是在產(chǎn)生最低缺陷率的時(shí)間基礎(chǔ)上決定的。板與波的交互參數(shù)是使用一個(gè)波峰焊接優(yōu)化器來測量和控制的。表二和三列出了兩個(gè)試驗(yàn)的所有變量、響應(yīng)和變量范圍。為了將用于決定預(yù)熱器設(shè)定而所需要運(yùn)行的次數(shù)減到最少，使用了兩個(gè) 241 的部分工廠試驗(yàn)。最后，根據(jù)特征建立了六個(gè)不同的 PCB 類族。波峰焊助焊劑處理器設(shè)定和助焊劑選擇完成后，下一個(gè)改進(jìn)區(qū)域是控制波峰焊變量和建立電路板產(chǎn)品的溫度曲線。為了決定這些因素的設(shè)定，另外做了一個(gè)級(jí)別改變的241 的部分工廠試驗(yàn)。紙上改變顏色的百分比計(jì)算和記錄為每個(gè)板的助焊劑覆蓋百分比。 一個(gè)有四個(gè)因素的兩級(jí)工廠試驗(yàn)用來決定助焊劑覆蓋和它們之間的交互作用的主要影響。施于 PCB 的助焊劑數(shù)量和沉積物的均勻度是良好焊點(diǎn)的關(guān)鍵。產(chǎn)生的缺陷是錫橋、錫量過多、不熔濕、焊錫遺漏和錫球。四種助焊劑中，一種實(shí)際上沒通過離子色譜分離法測試，因?yàn)榘迕嫔?，其離子污染水平高于每平方英寸 1m g 的氯化物、溴化物和硫酸鹽。五種助焊劑被排除，因?yàn)樗鼈冊(cè)谶^程后產(chǎn)生要不更多的助焊劑殘留，要不更多的污染在板上。為了改進(jìn)波峰焊接質(zhì)量，第一步是找到一種可替換的助焊劑，它將提高焊錫的可熔濕性，和適合于免清洗過程。 助焊劑選擇 。 在 Deming 循環(huán)的研究階段，焊接性能被測量和繪成一種統(tǒng)計(jì)控制圖，以監(jiān)測改進(jìn)和發(fā)現(xiàn)過程的變化。 Pareto 圖表用于以圖形表示波峰焊接缺陷和原因的影響，幫助小組區(qū)分優(yōu)先次序，指引問題解決的努力 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 31 頁 共 55 頁 因果圖 (魚骨圖 Fishbone)也大量地使用，在集體討論的氣氛中建立。 如果改進(jìn)計(jì)劃如預(yù)期實(shí)施，改進(jìn)將標(biāo)準(zhǔn)化成為有關(guān)的規(guī)范，以確保日常地得到實(shí)施。 Deming 的 PDSA 循環(huán)的應(yīng)用 Deming 的 PDSA 循環(huán)可應(yīng)用于過程改進(jìn)的不同級(jí)別，對(duì)本應(yīng)用，計(jì)劃 (Plan)階段的組成為監(jiān)測現(xiàn)有過程、收集焊接缺陷數(shù)據(jù)、找出根本原因和實(shí)行改進(jìn)計(jì)劃。覆蓋的主題諸如波峰焊接理論、焊接缺陷分析、和波峰焊機(jī)的操作與維護(hù)?！? 由于人是任何改進(jìn)行動(dòng)的基礎(chǔ)，“人員素質(zhì)”的改進(jìn)結(jié)果將是過程的改進(jìn)。從波峰焊接改進(jìn)的前景，到每一件和焊接過程有關(guān)的事都可以改進(jìn)。小組采用 Deming 的計(jì)劃、干、研究和行動(dòng)循環(huán)(PDSA, Plan, Do, Study, Act)，這是問題解決的連續(xù)的逼近途徑。除此之外，修補(bǔ)也將不會(huì)改進(jìn)原來的焊接點(diǎn)。 近來，有些制造商企圖嘗試撇開波峰焊接，來做其 PCB 裝配流水線工藝流程，由于有許多涌現(xiàn)的技術(shù)和“更小、更快、更 便宜”的需求。 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 27 頁 共 55 頁 波峰焊接的持續(xù)改進(jìn)方法 By Joe Chu and Tony Huang 如果能夠使用適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備和支持來實(shí)施有效的過程控制系統(tǒng)，那么，波峰焊接過程中出現(xiàn)的大部分問題可以得到解決，或者至少減少到一個(gè)可以接受的水平。因?yàn)閾]發(fā)較慢，在焊錫波峰的剝離區(qū)域或出口還有助焊劑，來減少焊錫的表面張力，結(jié)果減少非隨機(jī)錫球和錫橋。畫圈的區(qū)域是比較的更關(guān)鍵區(qū)域。 TGA 測試從樣品的已知數(shù)量開始，用圖繪出隨著 `溫度與時(shí)間的增加樣品質(zhì)量的損失。這個(gè)能力保證助焊劑將在波峰出來時(shí)還有，以 減少焊錫的表面張力，大大地減少非隨機(jī)錫球與錫橋的發(fā)生?？墒?，這些 方法不總是可以辦到的，有時(shí)可能產(chǎn)生其它焊接問題。 解決片狀波峰的難題 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 25 頁 共 55 頁 有幾種選擇來解決片狀波峰的難題。這里，助焊劑發(fā)揮其在焊接工藝中最好的和關(guān)鍵的作用。 例如，對(duì)于 5 ft/，“ A”波比“ A”波加片狀波峰的接觸時(shí)間是 秒比 秒。當(dāng)使用雙波峰工藝時(shí)，表現(xiàn)差是常見的，因?yàn)槠瑺畈ǚ宕蟠蟮卦黾恿?PCB 與熔化的焊錫之間的接觸時(shí)間。它們的發(fā)生和焊錫與阻焊層之間的表面張 力有關(guān)。 如果使用片狀波峰，會(huì)出現(xiàn)過多的焊錫球和錫橋。 可是，當(dāng)片狀波峰要求用于底面 SMD 的適當(dāng)焊接和與傳統(tǒng)低固 (lowsolids)、免洗 (noclean)助焊劑一起使用時(shí)，其它的焊接問題是常見的。在這種波峰焊接機(jī)器類型中，片狀波峰 (chip wave)后面跟著傳統(tǒng)的焊接波峰，構(gòu)成雙波峰焊接工藝。因此，在許多情況下，這兩種波型不具有適當(dāng)?shù)慕佑|作用或動(dòng)力，來打破在底面 SMD的元件引腳與焊盤界面之間焊錫的表面張力。這兩種缺陷的頻率經(jīng)常伴隨片狀元件波峰焊接(wave solder)的使用而大大增加。 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 22 頁 共 55 頁 在過去十年里，電子裝配制造商已經(jīng)迅速地采用 了免洗助焊劑技術(shù)。日本電子產(chǎn)業(yè)開發(fā)協(xié)會(huì)和日本電子封裝研究所在 1998 年 1 月制定了無鉛方案的研究原則與計(jì)劃，有些 OEM 廠商已經(jīng)成功開發(fā)出回收利用方法，索尼、東芝、松下、日立和 NEC 等大公司也已承諾將遵守 日本的法律，于 2020 年在某些電子產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)無鉛化。由于電子業(yè)所用的鉛在人類鉛使用總量中僅占非常小的份額，而且電子業(yè)在國民生產(chǎn)總值中所占比例非常重要并呈增長趨勢，因此對(duì)電子工業(yè)限制用鉛會(huì)遇到很大阻力。 既然在電子工業(yè)中使用鉛的危險(xiǎn)如此之小，那么人們?yōu)槭裁催€在考慮徹底消除鉛的使用呢？其實(shí)主要的擔(dān)心是含鉛材料的處置問題，如印刷線路板等。 可以采用一些簡單的預(yù)防措施，包括在保養(yǎng)波峰焊錫爐和清理殘?jiān)鼤r(shí)戴上面罩，在有鉛區(qū)域禁止抽煙，盡可能減少在工作區(qū)攝入鉛的可能性。危害是指某物質(zhì)存在毒性以及食入、吸入或吸收后對(duì)人體的影響，危險(xiǎn)更多是指采取正確預(yù)防措施后材料的安全 性或者危害發(fā)生的可能性。 雖然上述方案還未能達(dá)到研究無鉛替代方案工程師們所確定的每項(xiàng)目標(biāo)，但基本上能令人滿意，該方案最大限制在于～30℃，因此回流焊對(duì)元件的要求也有所提高。 根據(jù)研究結(jié)果， Sn/Ag 和 Sn/Pb 在導(dǎo)電性、表面張力、導(dǎo)熱性和熱膨脹系數(shù)等各方面所取得結(jié)果大致相當(dāng) (見表 3)。 其它特性 選擇一種簡單普通二元合金的最大好處在于它已經(jīng)完成了大量測試且已被廣泛接受，如 域應(yīng)用了很長的時(shí)間。 潤濕和擴(kuò)散特性與 Sn/Pb 標(biāo)準(zhǔn)合金相同。 對(duì)測試板而言， ℃最高溫度是可以接受的。 回流焊采用 Electrovert Omniflo 七溫區(qū)回焊爐，在空氣環(huán)境下進(jìn)行焊接。另外如果在空氣中工作，回流焊溫度較高還可能使普通免清洗助焊劑變色，所以這種助焊劑對(duì)高溫要有很強(qiáng)的承 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 16 頁 共 55 頁 受能力。 ℃溫度條件下焊接非常成功，在245℃條件下也沒有問題。另外作為對(duì)照，將同樣的電路板在相同設(shè)備上采用相同條件進(jìn)行焊接，只是 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 15 頁 共 55 頁 焊料用傳統(tǒng) 63Sn/37Pb 合金。 這兩種合金都是較為合適的選擇并各具特點(diǎn)，相比之下Sn/Ag/Cu 合金的液 相溫度更低 (雖然只有 4℃ )，而 Sn/Ag 合金則表現(xiàn)出更強(qiáng)的一致性和可重復(fù)制造性，并已在電子業(yè)界應(yīng)用多年，一直保持很好的可靠性。 手工焊用錫線的要求與上面焊條應(yīng)用非常相似，成本考慮仍然居于優(yōu)先地位，同時(shí)也要求能夠提供較好的潤濕和焊接能 中國最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分版權(quán)歸原作者所有 ) 第 14 頁 共 55 頁 力 。 先考慮焊條 (波峰焊 )和焊線 (手工和機(jī)器焊接 )。 所 以多元合金將被排除在進(jìn)一步考慮范圍之外，除非某種多元合金成分具有比二元系統(tǒng)更好的特性。 四種和五種成分合金 由四種或五種金屬構(gòu)成的合金為我們提供了一系列合金成分組合形式，各種可能性不勝枚舉。鉍具有非常好的潤濕性質(zhì)和較好的物理性質(zhì)，但鉍的主要問題是錫 /鉍合金遇到鉛以后其形成的合金熔點(diǎn)會(huì)比較低，而在元件引腳或印刷電路板的焊盤上都會(huì)有鉛存在，錫 /鉛 /鉍的熔點(diǎn)只有 96℃，很容易造成焊點(diǎn)斷裂。 鋅 鋅非常便宜，幾乎與鉛的價(jià)格相同，并且隨時(shí)可以得到，同時(shí) 它在降低錫合金的熔點(diǎn)方面也具有非常高的效率。面對(duì)所有候選合金，我們采用一些技術(shù)規(guī)范將選擇縮到一個(gè)較小的范圍內(nèi)便于進(jìn)行挑選。 p 之所以選擇這些材料是因?yàn)樗鼈兣c錫組成合金時(shí)一般會(huì)降低熔點(diǎn)，得到理想的機(jī)械、電氣和熱性能 。 與鉛的兼容性 由于短期之內(nèi)不會(huì)立刻全面轉(zhuǎn)型為無鉛系統(tǒng)，所以鉛可能仍會(huì)用在某些元件的端子或印刷電路板焊盤上。 焊點(diǎn)外觀 焊點(diǎn)的外觀應(yīng)與錫 /鉛焊料接近，雖然這并非技術(shù)性要求，但卻是接受和實(shí)施替代方案的實(shí)際需要。由于對(duì)波峰進(jìn)行惰性處理的成本不太高，因此可以接受波峰焊加惰性環(huán)境的使用條件要求；但就 SMT 回流焊而言，合金最好要具備在空氣下進(jìn)行回流焊的能力，因?yàn)閷?duì)回流焊爐進(jìn)行惰性處理成本較高。 較小固液共存溫度范圍 非共晶合金會(huì)在介于液相溫度和固相溫度之間的某一溫度范圍內(nèi)凝固，大多數(shù)冶金專家建議將此溫度范圍控制在 10℃以內(nèi)，以便形成良