分析無(wú)鉛波峰焊接缺陷

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1、分析無(wú)鉛波峰焊接缺陷?全球最大文檔庫(kù)!–豆丁DocIn.comByGerjanDiepstraten　　一個(gè)歐洲協(xié)會(huì)和其它的協(xié)會(huì)已經(jīng)得出結(jié)論，無(wú)鉛(Pb-free)焊接在技術(shù)上是可能的，但首先必須解決實(shí)施的問(wèn)題，包括無(wú)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC-free)的助焊劑技術(shù)和是否必須修改工藝來(lái)接納所要求的更高焊接溫度。　　達(dá)柯(Taguchi)試驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE,design-of-experiment)方法和統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC,statisticalprocesscontrol)是評(píng)估波峰焊接中無(wú)鉛工藝的有效方法。其目的是要為特定應(yīng)用的最佳設(shè)置確定基本的

2、控制參數(shù)?！　∵_(dá)柯方法(Taguchimethod)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(lái)。研究出一系列相關(guān)的技術(shù)來(lái)最大限度的減少不想要的可變性，減少生產(chǎn)損耗和提供更大的顧客滿意。例如，達(dá)柯方法用于減少生產(chǎn)變量有兩個(gè)步驟：1.制造產(chǎn)品，以“最佳的”方式達(dá)到與目標(biāo)的最小背離。2.盡可能同樣地生產(chǎn)所有產(chǎn)品，達(dá)到產(chǎn)品之間的最小背離?！　∵_(dá)柯試驗(yàn)使用一個(gè)專門構(gòu)造的表格或“正交陣列”來(lái)影響設(shè)計(jì)過(guò)程，因此品質(zhì)在其設(shè)計(jì)階段就嵌入產(chǎn)品內(nèi)部。正交陣列是一項(xiàng)允許對(duì)影響試驗(yàn)的因素進(jìn)行獨(dú)立地?cái)?shù)學(xué)評(píng)估的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。　　試驗(yàn)準(zhǔn)備　　達(dá)柯試驗(yàn)準(zhǔn)備從一個(gè)集思廣益的會(huì)議開始

3、，在這里一個(gè)結(jié)合不同學(xué)科的小組建立清楚的報(bào)告書，為設(shè)計(jì)合理的試驗(yàn)，列出問(wèn)題、目標(biāo)、所希望的輸出特性和測(cè)量方法。然后，確定所有的過(guò)程參數(shù)和定義影響結(jié)果的有關(guān)因素：1.可控制因素：C1=對(duì)過(guò)程作用很大的并可直接控制的因素；C2=如果C1因素改變，需要停止過(guò)程的因素這個(gè)試驗(yàn)中，選擇了三個(gè)C1因素：B=接觸時(shí)間C=預(yù)熱溫度D=助焊劑數(shù)量錫溫度是一個(gè)C2因素，由于需要用來(lái)增加/減少溫度的時(shí)間。2.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。例如在生產(chǎn)/試驗(yàn)期間，室內(nèi)溫度、濕度、灰塵等的變化。由于實(shí)際原因，沒(méi)有把“噪音”成分列入試驗(yàn)的因素。相反

4、，主要目標(biāo)是評(píng)估單個(gè)品質(zhì)影響因素的所起的作用。必須作其它的試驗(yàn)來(lái)量化它們對(duì)過(guò)程噪音的反應(yīng)。最后，要求選擇需要測(cè)量的輸出特性。首選兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：沒(méi)有錫橋的引腳數(shù)和通孔充滿的合格性?！　≡囼?yàn)規(guī)劃與設(shè)計(jì)　　與其它方法比較(通常使用每次一個(gè)因素的研究，以確定可控制參數(shù))，這個(gè)試驗(yàn)使用了一個(gè)L9正交陣列。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。表一、過(guò)程因素級(jí)別一級(jí)別二級(jí)別三A焊接溫度(°C)250260275B接觸時(shí)間(sec)1.83.04.2C預(yù)熱溫度PCB頂面(°C)13090110D熔濕助焊劑數(shù)量(mg/dm2)355474639　

5、　輸出特性。適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)設(shè)定可得到最可靠的數(shù)據(jù)。例如，控制參數(shù)范圍必須象實(shí)際一樣趨于極端，以使問(wèn)題明顯化—；在這個(gè)情況下，錫橋與通孔滲透不良(圖一)。為了量化錫橋的影響，對(duì)沒(méi)有錫橋的上錫引腳計(jì)數(shù)。(每個(gè)板有200個(gè)引腳，因此最高分是200。)　　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。每個(gè)板最大總數(shù)為4662個(gè)點(diǎn)。　　試驗(yàn)中的材料　　無(wú)鉛合金。最常用的波峰焊接無(wú)鉛合金是Sn/Cu和Sn/Ag/Cu。Sn/Cu,最廉價(jià)的無(wú)鉛合金之一，具有高熔點(diǎn)(227°C)，除此之外比其它無(wú)鉛合金的機(jī)械性能差。Sn/Ag/Cu是在Sn/Ag基礎(chǔ)上的改進(jìn)。Sn

6、/Ag3.8/Cu0.7焊錫形成較高可靠性的焊接點(diǎn)，而且可焊性比Sn/Ag和Sn/Cu都好。銻的加入(0.25~0.50%Sb)，通過(guò)銻與銀和銻與銅的金屬間結(jié)構(gòu)，提供更高的溫度阻抗?？墒?，有對(duì)銻的毒性的關(guān)注，盡管有毒的氧化銻只是在600°C以上的溫度才產(chǎn)生。Sn/Ag3.8/Cu0.7/Sb0.25(SACS)，熔點(diǎn)溫度217°C，在試驗(yàn)中使用過(guò)(表二)。表二，試驗(yàn)合金特性單位SACS化學(xué)成分Mass-%Sn/Ag3.8/Cu0.8/Sb0.25熔點(diǎn)°C217密度Kgm-37300(solid/250°C)7000(liquid/250°C)溫度膨

7、脹系數(shù)ppm21黏度Mpas(250°C)2.0表面張力Nm-10.46(N2)室溫下懦變強(qiáng)度?High價(jià)格permass±4xSn/Pb　　板的表面情況。試驗(yàn)板選擇了有機(jī)可焊性保護(hù)層(OSP,organicsolderabilitypreservative)，一種高性能的銅板涂層，它保護(hù)和維持通孔的可焊性。(較早的研究表明，Sn/Ag/Cu與OSP表面是兼容的。)OSP是熱氣焊錫均涂(HASL,hot-airsolderleveling)與其它金屬印刷電路板(PCB)表面處理的替代方法。由于更高的預(yù)熱設(shè)定，這薄薄的有機(jī)涂層(0.2~0.5μm厚度

8、)失去活性。由于OSP與水溶性助焊劑兼容，包含在助焊劑中的酸和溶劑迅速溶解OSP涂層，變成助焊劑的一部分，當(dāng)熔化的焊錫接觸