分析無鉛波峰焊接缺陷

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1、天馬行空官方博客：http://t.qq.com/tmxk_docin；QQ:1318241189；QQ群：175569632分析無鉛波峰焊接缺陷　　一個歐洲協(xié)會和其它的協(xié)會已經(jīng)得出結論，無鉛(Pb-free)焊接在技術上是可能的，但首先必須解決實施的問題，包括無揮發(fā)性有機化合物(VOC-free)的助焊劑技術和是否必須修改工藝來接納所要求的更高焊接溫度。　　達柯(Taguchi)試驗設計(DOE,design-of-experiment)方法和統(tǒng)計過程控制(SPC,statisticalprocesscontrol)是

2、評估波峰焊接中無鉛工藝的有效方法。其目的是要為特定應用的最佳設置確定基本的控制參數(shù)。　　達柯方法(Taguchimethod)尋求將創(chuàng)新的品質方法與傳統(tǒng)的試驗設計方法結合起來。研究出一系列相關的技術來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，達柯方法用于減少生產(chǎn)變量有兩個步驟：1.制造產(chǎn)品，以“最佳的”方式達到與目標的最小背離。2.盡可能同樣地生產(chǎn)所有產(chǎn)品，達到產(chǎn)品之間的最小背離?！　∵_柯試驗使用一個專門構造的表格或“正交陣列”來影響設計過程，因此品質在其設計階段就嵌入產(chǎn)品內(nèi)部。正交陣列是一項

3、允許對影響試驗的因素進行獨立地數(shù)學評估的試驗設計?！　≡囼灉蕚洹　∵_柯試驗準備從一個集思廣益的會議開始，在這里一個結合不同學科的小組建立清楚的報告書，為設計合理的試驗，列出問題、目標、所希望的輸出特性和測量方法。然后，確定所有的過程參數(shù)和定義影響結果的有關因素：1.可控制因素：C1=對過程作用很大的并可直接控制的因素；C2=如果C1因素改變，需要停止過程的因素這個試驗中，選擇了三個C1因素：B=接觸時間C=預熱溫度D=助焊劑數(shù)量錫溫度是一個C2因素，由于需要用來增加/減少溫度的時間。2.噪音因素是影響偏差的變量，但是不可

4、能控制或控制成本效率低的。例如在生產(chǎn)/試驗期間，室內(nèi)溫度、濕度、灰塵等的變化。由于實際原因，沒有把“噪音”成分列入試驗的因素。相反，主要目標是評估單個品質影響因素的所起的作用。必須作其它的試驗來量化它們對過程噪音的反應。最后，要求選擇需要測量的輸出特性。首選兩個標準：沒有錫橋的引腳數(shù)和通孔充滿的合格性?！　≡囼炓?guī)劃與設計　　與其它方法比較(通常使用每次一個因素的研究，以確定可控制參數(shù))，這個試驗使用了一個L9正交陣列。在只有九個試驗運行中，調(diào)查了三個級別的四個因素，如表一所示。表一、過程因素級別一級別二級別三A焊接溫度(

5、°C)250260275B接觸時間(sec)1.83.04.2C預熱溫度PCB頂面(°C)13090110D熔濕助焊劑數(shù)量(mg/dm2)355474639　　輸出特性。適當?shù)脑囼炘O定可得到最可靠的數(shù)據(jù)。例如，控制參數(shù)范圍必須象實際一樣趨于極端，以使問題明顯化—；在這個情況下，錫橋與通孔滲透不良(圖一)。為了量化錫橋的影響，對沒有錫橋的上錫引腳計數(shù)。(每個板有200個引腳，因此最高分是200。)　　對通孔滲透的影響，每個充滿焊錫的孔如圖二所示標記。每個板最大總數(shù)為4662個點?！　≡囼炛械牟牧稀　o鉛合金。最常用的波峰焊

6、接無鉛合金是Sn/Cu和Sn/Ag/Cu。Sn/Cu,最廉價的無鉛合金之一，具有高熔點(227°C)，除此之外比其它無鉛合金的機械性能差。Sn/Ag/Cu是在Sn/Ag基礎上的改進。Sn/Ag3.8/Cu0.7焊錫形成較高可靠性的焊接點，而且可焊性比Sn/Ag和Sn/Cu都好。銻的加入(0.25~0.50%Sb)，通過銻與銀和銻與銅的金屬間結構，提供更高的溫度阻抗?？墒?，有對銻的毒性的關注，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)，熔點溫度217°C，在試驗

7、中使用過(表二)。表二，試驗合金特性單位SACS化學成分Mass-%Sn/Ag3.8/Cu0.8/Sb0.25熔點°C217密度Kgm-37300(solid/250°C)7000(liquid/250°C)溫度膨脹系數(shù)ppm21黏度Mpas(250°C)2.0表面張力Nm-10.46(N2)室溫下懦變強度?High價格permass±4xSn/Pb　　板的表面情況。試驗板選擇了有機可焊性保護層(OSP,organicsolderabilitypreservative)，一種高性能的銅板涂層，它保護和維持通孔的可焊性。(

8、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。由于更高的預熱設定，這薄薄的有機涂層(0.2~0.5μm厚度)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O