【正文】 * 本表為 SOLDERTEC 所準(zhǔn)許 所相有合金在得到接受之前都必須考慮下面的因素。該建議的替代金屬的金相圖如圖三所示。固化類似于在 Sn/Pb 共晶 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 10 頁 共 82 頁 合金系統(tǒng)中見到的。 規(guī)格 冶金學(xué)者很想知道當(dāng)各種金屬開始在熔化的焊錫鍋中累積的時(shí)候發(fā)生什么，集合體特性將受到怎樣的影響。有集團(tuán)已經(jīng)開始建議污染的限制，在這個(gè)限定之內(nèi)，還可以提供可接受的焊接結(jié)果，而不必完全理解在微結(jié)構(gòu)上發(fā)生 什么事情。不純凈可以和加入低三元素產(chǎn)生同樣的影響，人們發(fā)現(xiàn)這樣會(huì)降低焊錫的熔濕 (wetting)特性。對焊接應(yīng)用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共晶焊錫的研究已經(jīng)開展多時(shí)，大部分可以接受?；氐揭苯饘W(xué)基礎(chǔ)上面來是將來預(yù)測系統(tǒng)的方法，因?yàn)閷ふ腋h(huán)境友好材料的動(dòng)力是政府法規(guī)所追求 和所要求的。 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 11 頁 共 82 頁 波峰焊接 還是可行的 By Les Hymes 本文介紹，新的材料、設(shè)計(jì)、程序和態(tài)度正重新燃起對這個(gè)成熟工藝的興趣?？墒牵^續(xù)得到與其復(fù)雜性的克服一起而來的尊重，這個(gè)復(fù)雜性是通過所涉及的變量輸入數(shù)量與類型來權(quán)衡的。達(dá)到這個(gè)工藝表現(xiàn)是由于 新的材料、設(shè)計(jì)、程序和態(tài)度。 對該工藝的輸入 最近在現(xiàn)場遇到的特別關(guān)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(guān)的焊接問題。在許多情況中， 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 12 頁 共 82 頁 把焊盤從方形到圓形的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變可減少或解決該問題。 兩種方法都從熔化焊錫的表面張力與能力平衡著手。焊錫從平整的邊緣斷開，造成橋接。這個(gè)方法假設(shè)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(yù)熱和焊接工藝。與該方法的經(jīng)驗(yàn)表明，使用 PIH 工藝消除波峰焊接的溫度巡回通常是有好處的。 高密度安裝的混合技術(shù)裝配的增加，驅(qū)使許多工藝的創(chuàng)新。選擇性焊接托盤 (pallet)現(xiàn)在更廣泛地用于傳統(tǒng)的波峰焊接機(jī)器上。 對于進(jìn)化的和較舊的兩種 PWB 設(shè)計(jì)，新的不同的可焊性保護(hù)劑正得到波峰焊接和回流焊接工藝的親眛。在進(jìn)入的 PWB 中，可能在阻焊層 (solder resist)中吸收 HASL 助焊劑殘留物對免洗工藝是有問題的。這個(gè)不同可能導(dǎo)致在一些要焊接的表面特征上很薄的涂層。 為了達(dá)到在任何的焊接工藝中的低缺陷率， PWB 和元件端子的表面最終涂層都必須提供 持久的可焊性。在焊接工藝中短的熔濕 (wetting)時(shí)間要求用來表面元件損傷和一些焊接缺陷。 有機(jī)可焊性保護(hù)劑 (OSP, anic solderability preservative)和各種通過電解和浸鍍工藝施用的金屬涂料在許多情況中證明是最滿意的。 助焊劑、上助焊劑和預(yù)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。松香基助焊劑可能在侵蝕性上變化很大，取決于鹵化物類型與含量。有些松香基材料的殘留物可以留在焊接的裝配上。松香對活性劑含量的比率可決定活性劑的密封有多好。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。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。因此，免洗助焊劑可能是一個(gè)好的選擇，甚至是必須清洗。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。為了有效，助焊劑必須滲入孔內(nèi)和涂在引腳上?？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。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 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 15 頁 共 82 頁 助于助焊劑 /表面的反應(yīng)和更快速的焊接。第三、預(yù)熱加快揮發(fā)性物質(zhì)從裝配上的蒸發(fā)速度。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。保證助焊劑的出現(xiàn) 在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間正確地激發(fā)和保持直到裝配離開波峰 不能過度緊張。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。這些因素包括 板的設(shè)計(jì)、在波峰上的接觸長度、焊錫溫度、錫波的速度和形狀。其他的則推薦一個(gè)連續(xù)的升溫，這經(jīng)常與特殊助焊劑的固體含量有關(guān)。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(shí)的焊錫飛濺。過分的時(shí)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)。如果助焊劑失去，則可能的造成錫橋或冰柱 (icicle)。 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。在這些規(guī)定的和受控的元素出現(xiàn)的情況下，波峰動(dòng)態(tài)和需要形成連接的溫度現(xiàn)在是關(guān)鍵因素。事實(shí)上，在工藝開始之前，焊接工位需要相對的關(guān)注。在錫爐中，沒有夾住的錫渣造成的開口或屏障，一個(gè)平緩的水平主波峰是至關(guān)重要的。 當(dāng)使用熟悉的錫 /鉛共晶合金時(shí)，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。往這個(gè)范圍的較 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 17 頁 共 82 頁 低方向偏離有時(shí)是有幫助的。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。 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(jì)含義上培訓(xùn)員工。如果他們理解怎樣產(chǎn)生一個(gè)不可接受的條件，和怎樣產(chǎn)生一個(gè)可接受的條件，他們將獲得知識(shí)與信心，特別是如果允許他們?yōu)?了學(xué)習(xí)去做這兩種事情。 在使用點(diǎn)上測量工藝參數(shù)，并且觀察到偏離時(shí)馬上行動(dòng) 除了有溫度曲線工具可用于建立最佳的機(jī)器設(shè)定處理各個(gè)板的設(shè)計(jì)之外，其他工具可幫助整個(gè)波峰焊機(jī)的監(jiān)測與分析。這些數(shù)據(jù)的使用使得能夠計(jì)劃維護(hù)，以在情 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 18 頁 共 82 頁 況惡化、造成產(chǎn)品缺陷、干擾你的計(jì)劃和讓你顧客失望之前糾正變量。高度可焊性的表面不能指望用來補(bǔ)償差劣的設(shè)計(jì)或工藝 反之亦然。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。實(shí)行預(yù)防而不是發(fā)現(xiàn)，過程結(jié)果將自我保持：在這個(gè)運(yùn)行環(huán)境中將穩(wěn)定地得到可靠的產(chǎn)品?！? 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 19 頁 共 82 頁 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(shí)，導(dǎo)致了波峰焊接程序的戲劇性變化。得到了電路板品質(zhì)的即時(shí)與顯著的改善，推動(dòng)該技術(shù)的廣泛使用。你知道這個(gè)敘述是完全正確的，因?yàn)楫?dāng)你看看回流焊接爐里面時(shí)你沒有看到波峰 。 在波峰焊機(jī)內(nèi)，當(dāng)把板送到焊錫波峰上時(shí)，化學(xué)反應(yīng)與溫度是作用物。 引腳在焊錫波峰內(nèi)只是幾秒鐘或更少。由于這個(gè)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。 溫度曲線的限制 那些堅(jiān)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(jì)或溫度曲線。 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 20 頁 共 82 頁 沒有板與波的精確數(shù)據(jù)的波峰焊接可能造成連續(xù)的缺陷、生產(chǎn)危機(jī)和停機(jī)時(shí)間。 盡管有溫度管理的 Herculean 效應(yīng)、波峰焊機(jī)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。 因此，返 工人員每天、每班工作只是為了修整生產(chǎn)線上的缺陷。這個(gè)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。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。 浸錫深度 (immersion depth): 浸錫深度是板浸在焊錫波內(nèi)有 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 21 頁 共 82 頁 多深。用于本研究的設(shè)備使用 12mil的遞增量。 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。 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。 波峰形狀 我們許多人都有在兩臺(tái)不同的波峰焊機(jī)上運(yùn)行同一個(gè)裝配的經(jīng)驗(yàn)，看到的是兩個(gè)很不同的板的品質(zhì)的出現(xiàn)。”有些人責(zé)怪操作員。 圖二顯示波峰形狀對接觸長度的影響。 因此，駐留時(shí)間較長 以相同的浸錫深度。波峰焊機(jī)永遠(yuǎn)不能保證可重復(fù)性。同樣，板不知道泵的速度，但感受到浸錫深度。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(jī)的設(shè)定。波峰焊機(jī)不能測量板與波的相互作用；好的設(shè)備不是用 來補(bǔ)償一個(gè)不受控的工藝。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%。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)。下面是進(jìn)行的步驟： 測量與建立平行度。 測量現(xiàn)時(shí)板的浸錫深度，以前是 24mil。得出 312 ppm(parts per million)的缺陷率，這個(gè)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 4 是在每一班次結(jié)束時(shí)完成。另外作一些測量以證實(shí)發(fā)生所希望的板與波的相互作用。 在每班結(jié)束時(shí)，作百萬缺陷 (dpm, defects per million)記錄。因此，達(dá)到了電路板質(zhì)量的可重復(fù)性。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，駐留時(shí)間以半秒的遞增幅度從 秒增加到 秒，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。 圖三的藍(lán)線顯示該結(jié)果。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。波峰焊機(jī)的設(shè)定現(xiàn)在是非主要的，與使用的波峰焊機(jī)無關(guān)。 對于該消費(fèi)電子公司，這些結(jié)果就是對操作員的有意的波峰 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 25 頁 共 82 頁 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^任何波峰焊機(jī)。 其它觀察包括： 所發(fā)現(xiàn)的最佳駐留時(shí)間與以前發(fā)生的有很大的不同，但是那時(shí)沒有測量。 控制浸錫深度對本研究是關(guān)鍵的，因?yàn)榻a深度的變化意味著接觸長 度的變化，結(jié)果，駐留時(shí)間不受控。因此，上述研究也對第二種板進(jìn)行。研究發(fā)現(xiàn)，對這種板的最佳駐留時(shí)間是 秒，與第一種板的 秒形成對比。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(yùn)行。 浸錫深度 改變浸錫深度會(huì)改變接觸長度和駐留時(shí)間，這使得浸錫深度 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 26 頁 共 82 頁 的直接和準(zhǔn)確測量成為關(guān)鍵?？墒牵宓膶?shí)際浸錫深度決定于幾個(gè)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。另一個(gè)是決定在那個(gè)浸錫高度，板的品質(zhì)是最佳的。因此，不同板的類型最受益于不同浸錫深度。對板實(shí)際所經(jīng)歷的進(jìn)行直接測量與管理是關(guān)鍵的。 優(yōu)化要求對板上實(shí)際缺陷有關(guān)的調(diào)整。波峰焊機(jī)不一定是可重復(fù)的。該過程只要花幾分鐘，并且將馬上產(chǎn)生對你有幫助的信息： 象平時(shí)你對特定的板一樣設(shè)定波峰焊機(jī)。 處理其中一塊板，記錄其波峰焊接品質(zhì)。 再運(yùn)行相同板類型中的一個(gè)，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)對你的板給予所希望的、更好的經(jīng)驗(yàn)。 如果板的品質(zhì)惡化，那么增加傳送帶速度，重復(fù)相同的步驟。為了評估浸錫深度對波峰焊接品質(zhì)的影響，改變泵的速度，另外進(jìn)行相同的步驟。所有波峰焊機(jī)有其自己的 數(shù)據(jù)變化和可重復(fù)性的正常范圍，這個(gè)只有通過在機(jī)器保持在使用的每個(gè)設(shè)定時(shí)，對駐留時(shí)間和浸錫深度的 中國最龐大的下資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 28 頁 共 82 頁 直接測量來確定。 如果你的工廠一個(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。對于兩類工廠，在不同的波峰焊機(jī)之間，甚至工廠位置之間可靠地移動(dòng)一種特定板的靈活性也要增加。對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。生產(chǎn)效率不高，裝焊工藝水平低，質(zhì)量不穩(wěn)定，是產(chǎn)品各批次生產(chǎn)引起波動(dòng)的因素之一。切腳機(jī)是自制設(shè)備，操作不夠安全。當(dāng)時(shí)紡電大批量生產(chǎn)有 2/3 印制板電裝靠外協(xié)完成生產(chǎn)成本高，外協(xié)電裝質(zhì)量更難控制。印制板部件成品的參數(shù)離散性較大。 在市場經(jīng)濟(jì)形勢下，要求民用產(chǎn)品不斷提高質(zhì)量而且盡可能降低成本。 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。此工藝方法實(shí)施后可改變我廠電裝工藝面貌，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，提高操作工人技術(shù)水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)串，有利于開展規(guī)模生產(chǎn)， 中國最龐大的下資料庫 (整理 .