【正文】 熔濕性，和適合于免清洗過程。它除去氧化物，清潔金屬表面，以幫助熔濕。 助焊劑選擇。 波峰焊接的優(yōu)化 基本上，波峰焊接由三個子過程組成：過助焊劑、預(yù)熱和焊接。 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。 基于波峰焊接監(jiān)測的結(jié)果和焊接缺陷的因果分析，小組訂立一個由各種子計(jì)劃組成的全面計(jì)劃。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 因果圖(魚骨圖Fishbone)也大量地使用，在集體討論的氣氛中建立。不管改進(jìn)采用或放棄，Deming循環(huán)要從新開始，直到可以排除所有的根源。 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。也在研究(Study)階段，進(jìn)一步的問題或機(jī)會得到檢驗(yàn)。 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)的不同級別，對本應(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。　小組不斷進(jìn)展，識別和排除所有的波峰焊接缺陷的可控制的根源，找出波峰焊接缺陷的不可控制根源，并把不可控制根源轉(zhuǎn)換成可控制的。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)。把“人員素質(zhì)”哲學(xué)應(yīng)用到波峰焊接改進(jìn)的計(jì)劃中，必須對小組成 員進(jìn)行兩個正式的培訓(xùn)階段。” 由于人是任何改進(jìn)行動的基礎(chǔ)，“人員素質(zhì)”的改進(jìn)結(jié)果將是過程的改進(jìn)。 連續(xù)改進(jìn)策略 改進(jìn)過程包括四個主要階段：定義目標(biāo)、建立和培訓(xùn)集中小組、采用Deming的PDSA循環(huán)、和評估由于改進(jìn)效果的所發(fā)生的變化。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)。如果人的素質(zhì)得到改進(jìn)，那么過程改進(jìn)隨之而來。小組采用Deming的計(jì)劃、干、研究和行動循環(huán)(PDSA, Plan, Do, Study, Act)，這是問題解決的連續(xù)的逼近途徑。 一個波峰焊接改進(jìn)小組在Adaptec的Proto Assembly Center成立。除此之外，修補(bǔ)也將不會改進(jìn)原來的焊接點(diǎn)。 波峰焊接改進(jìn)的目的是在第一時間生產(chǎn)出完美的波峰焊接點(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?？墒牵ǚ搴附右灿捎谄洳贿B續(xù)的性能和復(fù)雜性，被人們不接受。 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可以接受的水平。較新的助焊劑技術(shù)，結(jié)合了更溫度穩(wěn)定的活性劑系統(tǒng)，可用來大量減少這些缺陷。 結(jié)論　　片狀元件焊接波峰(chip wave)要求用來提供在底面SMD的元件引腳與焊盤界面處的適當(dāng)熔濕(wetting)。正如所顯示的，含有一個更溫度穩(wěn)定活性劑系統(tǒng)的助焊劑比傳統(tǒng)的助焊劑揮發(fā)較慢。該圖的每一部分都類似于在與焊錫波峰接觸期間助焊劑對焊接熱量的暴露。這個急下坡對波峰焊接工藝中預(yù)熱區(qū)期間助焊劑載體的揮發(fā)是類似的。其結(jié)果對一種助焊劑在波峰焊接工藝中所經(jīng)歷的溫度暴露是相似的，可幫助預(yù)測一種助焊劑在這兩個缺陷區(qū)域的表現(xiàn)?！　囟戎亓Ψ治?TGA)是對一種材料在溫度與時間上怎樣揮發(fā)的定量測量。　　溫度重力分析(TGA, thermogravimetric analysis)在檢查溫度穩(wěn)定性時是有幫助的。溫度更穩(wěn)定允許助焊劑忍受在雙波峰工藝中所遇到的溫度暴露時間的增加?！　≡诘凸獭⒚庀粗竸┘夹g(shù)中的最新進(jìn)步提供了一個解決這類問題的方法。增加了助焊劑沉積、加快傳送帶速度、或降低錫缸的溫度也可幫助減少錫球或錫橋10~40%，這是基于工業(yè)的經(jīng)驗(yàn)。電路板設(shè)計(jì)的改變，如虛設(shè)焊盤(dummy pad)的使用，可幫助減少一排引腳端的錫橋。如果當(dāng)板從波峰出來時助焊劑完全沒有了，這些缺陷可能會戲劇性地增加。剩下的助焊劑必須減少焊錫與阻焊層折舊的表面張力，以減少錫球頻率。它們不能經(jīng)受得住在使用片狀波峰時所遇到的延長的駐留時間，傾向于在板到達(dá)第二波峰出處的剝離區(qū)域之前就蒸發(fā)了。這個數(shù)據(jù)表示板與熔化的焊錫接觸的時間增加40%。圖一說明PCB與焊錫波峰接觸時間是對不同波峰類型的傳送帶速度的函數(shù)。事實(shí)上，當(dāng)使用片狀波峰(chip wave)時，PCB花在與460~500176。 傳統(tǒng)助焊劑與片狀波峰　 傳統(tǒng)的低固、免洗助焊劑經(jīng)常在單波峰焊接工藝中表現(xiàn)滿意?；旧?，如果這個表面張力足夠大的話，錫球與PCB之間的粘力將大于重力向下的力。非隨機(jī)錫球在一塊板的底面上相同的位置上找到，一塊板接著一塊板都有，通常在突出引腳的托尾邊。 哪一種方法都會造成缺陷。因此，將這類助焊劑用于含有底面SMD裝配的電子裝配制造商面對片狀波峰的難題： 如果不使用片狀波峰，在底面SMD焊盤上出現(xiàn)漏焊。一種傳統(tǒng)的低固、免洗助焊劑通常含有大約2%的活性劑(activator)，或固體，但可以高達(dá)4%的固體。因此，片狀波峰的使用是減少漏焊缺陷發(fā)生所需要的。片狀波峰是專門設(shè)計(jì)的發(fā)出消除底面SMD經(jīng)歷的陰影效果所要求的適當(dāng)作用或動力。　　為了解決這個問題，大多數(shù)波峰焊接設(shè)備制造商已經(jīng)開發(fā)，并且現(xiàn)在提供裝備有“紊流(turbulent)”或者“適于片狀元件的(chip)”波峰的機(jī)器。如果焊錫的表面張力不打破，那么焊錫不能適當(dāng)?shù)厝蹪?wet)界面，并形成焊接點(diǎn)。這兩種波峰類型設(shè)計(jì)更適合焊接傳統(tǒng)的通孔(throughhole)元件。這個問題已經(jīng)刺激了在助焊劑技術(shù)中的最新發(fā)展。要克服的最新的困難是兩種麻煩的缺陷的發(fā)生：錫球和錫橋。今天，在北美，超過60%的所有電子裝配都是使用免洗助焊劑工藝生產(chǎn)的。] 片狀元件波峰焊接的難題By Brian Lynch 　　本文介紹，較新的助焊劑技術(shù)可幫助戰(zhàn)勝片狀元件波峰焊接的缺陷。 電子業(yè)是否正在實(shí)施無鉛工藝？ 許多跨國電子公司已經(jīng)開始啟動無鉛技術(shù)項(xiàng)目，對無鉛替代方案進(jìn)行評估，以做好準(zhǔn)備在限制性法律生效后實(shí)施無鉛系統(tǒng)方案。 亞洲方面已有國家就電子廢料的回收利用問題發(fā)表聲明。此外所有無鉛焊料的替代品都會增加電子制造成本，一些地區(qū)關(guān)于無鉛焊料的研究還沒有開始，所以從某種意義上說對此的立法可能會削弱本國電子制造業(yè)的競爭力。 無鉛立法是否即將出臺？ 立法過程的政策性很強(qiáng)，因此很難預(yù)知，例如目前美國國會就尚未采取積極的立法措施來限制在電子工業(yè)中使用鉛。之所以有這種擔(dān)心，是因?yàn)槟切┍蛔鳛槔幚淼膹U印刷電路板在埋入地下后，其中所含的鉛可能會從電路板滲出進(jìn)入地下水，繼而流入我們的飲用水之中。事實(shí)證明，只要采取了正確的預(yù)防措施，在工作場所使用鉛還是相對較為安全的。另外當(dāng)接觸焊錫膏、焊條、焊線等含鉛物體后，務(wù)必在吃飯、飲水和抽煙之前清洗雙手，徹底消除攝入鉛的可能途徑。就電子業(yè)而言，一般正常條件下鉛不會達(dá)到使其氣化的溫度，因此這方面的危險(xiǎn)無法定量測出，只能通過監(jiān)測確定。 鉛是一種有毒物質(zhì)，人體吸收了過量的鉛會引起鉛中毒，攝入低劑量的鉛則可能對人的智力、神經(jīng)系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)造成影響。在考察更加復(fù)雜的系統(tǒng)之前，應(yīng)多問下面一些可以定量回答的問題： 焊錫膏 1. 新的合金系統(tǒng)是否能將回流焊溫度降至與Sn/Ag合金差不多的程度(Sn/Ag合金最低回流焊溫度為240℃，℃)？ 2. 與Sn/Ag或Sn/Ag/Cu合金相比，金屬和焊錫膏的成本如何？ 3. 合金中各材料有沒有技術(shù)參數(shù)限制？各材料在技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi)變化時其固相和液相溫度的變化情況如何？ 焊條 1. 合金的成本如何？與Sn/Cu合金比較哪一個更貴？ 2. 合金是否具有Sn/Cu合金所沒有的優(yōu)點(diǎn)？ 為什么要采用無鉛方案？ 在談?wù)摻】岛桶踩珕栴}時，人們一般考慮兩個因素——危害和危險(xiǎn)。元器件供應(yīng)商應(yīng)與電子裝配廠密切合作以解決高溫回流焊帶來的種種問題。 對手工/機(jī)器焊接而言。 本文結(jié)論 通過上述討論，我們可以得到一個實(shí)際可行的標(biāo)準(zhǔn)無鉛焊接工藝，其基本內(nèi)容包括： 對焊錫膏應(yīng)用而言。摩托羅拉公司也已經(jīng)完成了Sn/Ag和Sn/Pb合金的熱循環(huán)和振動研究，測試表明Sn/Ag合金完全合格，其它OEM廠商在各自的Sn/Ag和Sn/Ag/Cu合金研究中也得到了類似的結(jié)論。并在一些地方顯示出非常相似的性能和優(yōu)點(diǎn)。 ，只是回流溫度提高了3～5℃。 當(dāng)使用沒有阻焊膜的裸FR4板子時，過高的回流焊溫度會使線路板出現(xiàn)嚴(yán)重變色(變深)，淺綠色阻焊膜會使變色看起來較輕，中/深綠色阻焊膜則使變色基本上看不出來。 助焊劑殘留物外觀(顏色及透明度)比采用Sn/Pb合金及普通助焊劑在標(biāo)準(zhǔn)熱風(fēng)回流焊(峰值溫度220℃，高于183℃的時間為45秒)后的情形好得多。 回流焊無需氮?dú)庖材苋〉煤芎眯Ч? 無鉛焊錫膏能提供良好的粘力且能保持足夠的時間?；睾盖€如圖1，從圖中可看出溫度在200秒時間里以近似線性的速率上升到240℃，溫度高于熔點(diǎn)(221℃)的時間為45秒。另外這種焊錫膏在中止印刷后(停放超過一小時)再開始使用時無需進(jìn)行攪拌，其網(wǎng)板使用壽命在8小時以上，粘性也可保持8小時。即使空氣溫度達(dá)到240℃，它也不會變?yōu)樽厣蜱晟? 印制和回流焊評測 針對Sn/Ag和Sn/Ag/Cu合金開發(fā)了一種新的助焊劑，以便在更高回流焊溫度下得到較好的潤濕效果，因?yàn)榛亓骱笢囟容^高時(比常規(guī)回流焊溫度高20℃)要求助焊劑中的活性劑應(yīng)具備更高的熱穩(wěn)定性。 采用Sn/Cu合金的幾個星期內(nèi)銅的含量沒有發(fā)生變化，之所以關(guān)注這一問題，是因?yàn)殂~在錫中的溶解度很低，而且與溫度有很大關(guān)系。 與Sn/Pb合金相比，Sn/Cu合金的橋接現(xiàn)象較少，但由于測試的條件有限，因此對這一點(diǎn)還需要作更進(jìn)一步的研究。 通過實(shí)驗(yàn)可得出以下結(jié)論： ，則有必要對波峰焊機(jī)進(jìn)行惰性處理以確保得到適當(dāng)?shù)臐櫇穸?，但不需要對波峰焊機(jī)或風(fēng)道進(jìn)行完全惰性處理，用CoN2tour公司的邊界惰性焊接系統(tǒng)即已足夠。測試在兩種無鉛印刷電路板上進(jìn)行：帶OSP涂層的裸銅板和采用浸銀拋光的裸銅板(Alpha標(biāo)準(zhǔn))，兩種電路板都采用固態(tài)含量2%且不含VOC的免清洗助焊劑(NR300A2)。有些主要跨國公司已經(jīng)選擇共晶Sn/Ag合金進(jìn)行評估作為無鉛替代方案，大多數(shù)大型跨國公司也開始對Sn/Ag/Cu合金作初步高級測試?？疾毂碇兴泻辖?，(熔點(diǎn)217～218℃)(熔點(diǎn)221℃)。焊線用合金必須能夠很容易地拉成絲線，而且能用345～370℃的烙鐵頭進(jìn)行焊接。比較而言，℃。 對波峰焊用焊條的要求包括：a. 能在最高260℃錫爐溫度下進(jìn)行連續(xù)焊接；b. 焊接缺陷(漏焊、橋接等)少；c. 成本盡可能低；d. 不會產(chǎn)生過多焊渣?，F(xiàn)根據(jù)每種焊接應(yīng)用的特殊要求分別選出合適的合金。但就目前來看，業(yè)界還沒有找到哪種四或五金屬合金比二元或三元替代方案更好(無論在成本上還是性能上)。由三種金屬組成的合金很難在焊錫膏內(nèi)的錫粉中實(shí)現(xiàn)“同批”和“逐批”一致，在四種和五種金屬組成的合金中實(shí)現(xiàn)同樣的一致性其復(fù)雜和困難程度更大。與雙金屬合金系統(tǒng)相比，大多數(shù)四或五金屬合金可以大幅降低固相溫度，但對降低液相溫度卻可能無所作為，因?yàn)榇蟛糠炙幕蛭褰饘俸辖鸲疾皇枪簿Р牧?，這意味著在不同的溫度下會形成不同的金相形式，其結(jié)果就是回流焊溫度不可能比簡單雙金屬系統(tǒng)所需的低。基于這些原因，鉍合金也被排除在外。另外鉍的供貨能力可能會因鉛產(chǎn)量受到限制而下降，因?yàn)楝F(xiàn)在鉍主要還是從鉛的副產(chǎn)品中提煉出來，如果限制使用鉛，則鉍的產(chǎn)量將會大大減少。 鉍 鉍在降低錫合金固相溫度方面作用比較明顯，但對液相溫度卻沒有這樣的效果，因此可能會造成較大的固液共存溫度范圍，而凝固溫度范圍太大將導(dǎo)致焊腳提升。就鋅而言，其主要缺點(diǎn)在于它會與氧氣迅速發(fā)生反應(yīng)，形成穩(wěn)定的氧化物，在波峰焊過程中，這種反應(yīng)的結(jié)果是產(chǎn)生大量錫渣，而更嚴(yán)重的是所形成的穩(wěn)定氧化物將導(dǎo)致潤濕性變得非常差。雖然銦合金可能在某些特定場合是一個比較好的選擇，但就整個業(yè)界范圍而言則不太合適，只有114℃，所以也不太適合某些應(yīng)用。 銦 銦可能是降低錫合金熔點(diǎn)的最有效成分，同時它還具有非常良好的物理和潤濕性質(zhì)，但是銦非常稀有，因此大規(guī)模應(yīng)用太過昂貴。備選方案總數(shù)超過75個，但是主要方案則可以歸納為不到15個。表1列出了各種金屬的成本、密度、年生產(chǎn)能力和供貨方面的情況，另外在考察材料的供貨能力時，將用量因素加在一起作綜合考慮得出的結(jié)果會更加清晰，例如現(xiàn)在電子業(yè)界每年63S