基礎(chǔ)冶金學(xué)與波峰焊接趨勢簡介

1、基礎(chǔ)冶金學(xué)與波峰焊接趨勢本文介紹，為了使波峰焊接在電子工業(yè)中完全被接受，冶金學(xué)者、工業(yè)與主管機(jī)構(gòu)必須一起工作，進(jìn)行廣泛的研究。 自從開始，波峰焊接一直在不斷地進(jìn)化。在焊接中涉及的基本冶金學(xué)原理已經(jīng)被許多非冶金人士所忽視，他們?yōu)榱藢ふ覞M足今天要求和更加環(huán)境友好的適當(dāng)材料。為了決定與理解對波峰焊接工藝中被廣泛接受的焊錫作“插入式”替代的理論基礎(chǔ)，作一些研究是必要的。因此在這里有必要回顧一下基礎(chǔ)的冶金學(xué)原理，開發(fā)和理解為將來建議使用的替代材料。 波峰焊接的進(jìn)化從二十年代到四十年代，連接是使用焊接烙鐵連線方法。印刷電路板(PCB)的發(fā)展需要一個(gè)更加經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)健的形成焊接連接的方法。最早的大規(guī)模焊接概念是

2、在英國的浸焊(dip soldering)。在八十年代，開發(fā)出被稱為波峰焊接的概念。這個(gè)方法今天還廣泛使用，但是機(jī)器和操作員控制已經(jīng)變得更好了。焊接的基礎(chǔ)仍然是相同的。焊接形成只是變化來滿足設(shè)備的要求；可是，化學(xué)成分和理論動力學(xué)還是基本的和簡單的。附著方法基本上只需要助焊劑，熱和焊錫，以形成冶金連接。助焊劑用來清潔需要焊接的、已被氧化的表面。加熱去掉助焊劑載體和減少溫度沖擊，將增加的熱量加給構(gòu)成電路裝配的非類似的材料。在一個(gè)裝配上發(fā)現(xiàn)的材料包括：塑料、陶瓷、金屬、涂料、化學(xué)品及其廣泛不同的化學(xué)成分。大規(guī)模的波峰焊接的使用為元件的可焊性提出一個(gè)關(guān)注的問題，因?yàn)樾枰谝淮尉彤a(chǎn)生適當(dāng)?shù)倪B接，并在裝配

3、上不進(jìn)行返修，今天的產(chǎn)品不如過去那些較不復(fù)雜裝配那么寬容。需要第一次就正確形成的可靠焊接點(diǎn)來經(jīng)受PCB所暴露的環(huán)境。在保證適當(dāng)信號傳輸、消除串音和不可接受的垂直波比的同時(shí)，必須分析每一種情況中引發(fā)的溫度與機(jī)械應(yīng)力。1最早的浸焊方法有一些問題：很難重新產(chǎn)生所希望的合格率；將板放在熔化的焊錫上在底下夾住氣體，干擾熱傳導(dǎo)與焊錫接觸；焊錫只能熔濕(wet)到金屬表面；錫渣(氧化物與燃燒的助焊劑的化合物)必須撇去，不斷地阻礙生產(chǎn)2。這一整套問題導(dǎo)致波峰焊接的引入。該方法使用從錫鍋升起的熔化焊錫波或大塊表面來匯合PCB，然后PCB從波上傳送過去。波峰焊接縮短一半以上的接觸時(shí)間。傳送帶系統(tǒng)通常在一個(gè)角度上，

4、因此當(dāng)板通過波峰時(shí)，不會夾住任何東西在PCB下面。這樣傾斜也允許熔化的焊錫脫落進(jìn)入錫鍋，減少相鄰焊接點(diǎn)之間的橋接。因?yàn)槿刍慕饘偈菑娜刍乇砻嬷卤贸龅?，只有清潔、無氧化的金屬引入裝配。 焊接動力學(xué)當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)焊接點(diǎn)時(shí)所發(fā)生的反應(yīng)在原理上是基本的。焊錫合金加熱到其液相線區(qū)域，以提高焊接點(diǎn)的熔濕(wetting)。氧化物從金屬表面去掉，以保證焊接點(diǎn)與帶有助焊劑的熔化焊錫之間的清潔接觸。然后助焊劑預(yù)熱從PCB去掉助焊劑溶劑(一般為水或酒精)。需要增加的熱量來克服PCB與熔化焊錫池之間的溫度差。加熱PCB來補(bǔ)償溫差差，不對元件引起傷害。PCB有必要的暴露金屬區(qū)域，從波峰上通過。焊錫以適當(dāng)?shù)慕雍吓c熔濕角

5、度熔濕到金屬。表面能量與接觸角度決定熔化的焊錫對暴露金屬的附著。如果固體的表面能量相當(dāng)高于液態(tài)和固體/液態(tài)界面表面能量的總和，那么液態(tài)熔濕并流走。毛細(xì)管作用使焊錫達(dá)到PCB的圓形電鍍孔的頂面。在一些系統(tǒng)中，氮?dú)舛栊曰暮附迎h(huán)境用來提高熔濕/毛細(xì)管作用。這些孔通常連接裝配中等電路層，表明：1、液體在毛細(xì)管空間的上升高度隨著表面分開減少而增加。 2、進(jìn)入焊點(diǎn)的流動速度隨著表面分開的減少而減少。冶金學(xué)的因素對焊錫連接有重要的和經(jīng)常是主要的影響3。熔化的焊錫在焊錫鉛與加入形成連接的熔化焊錫之間形成金屬間化合層。在冷卻之后，保持焊接點(diǎn)。 金屬間化合的形成與增長直到連接冷卻到可以處理，金屬間化合層還在增長

6、。增長速度是與在特定溫度的時(shí)間的平方根和溫度的指數(shù)成線性。這說明增長是通過交互原子向界面擴(kuò)散來控制的。這個(gè)金屬間化合層通常是 1 µm的Cu6Sn5。Cu來自于PCB的連接面，而Sn來自于焊錫合金。金屬間化合物具有從金屬與共價(jià)鍵的混合物升起的特性。這些鍵由于有高分子而強(qiáng)度高。因此，自擴(kuò)散系數(shù)和更大的擴(kuò)散控制特性的穩(wěn)定性是強(qiáng)鍵結(jié)合和有序結(jié)構(gòu)的結(jié)果4。這個(gè)接合對連接是好的，直到其增長完全支配焊接點(diǎn)的特性；這時(shí)，這樣的焊點(diǎn)對裝配就是有害的。焊接材料今天，波峰焊接工藝首選的合金是共晶(eutectic)合金： Sn63/Pb37，因?yàn)槠鋬r(jià)格與可獲得的量。Sn提供連接的特性，而Pb是作為填充材

7、料使用的。產(chǎn)量的增強(qiáng)要求使用快速固化的和可以在幾秒鐘內(nèi)形成數(shù)百焊接點(diǎn)的材料。給共晶焊錫的普通名稱是令人誤解的。指定的組成成分不是真正的共晶成分。共晶成分按重量百分比是61.9%Sn，如圖一所示。這個(gè) 差異來自于早期對共晶成分的錯(cuò)誤計(jì)算。更高Sn含量的合成物不能調(diào)節(jié)成本增加與電子裝配性能改善之間的關(guān)系。只有當(dāng)裝配使用在腐蝕性環(huán)境時(shí)，成本才調(diào)節(jié)過來。在冶金學(xué)上，焊錫可看作是構(gòu)成二元合金的純金屬的簡單混合。其合金圖是二元合金系統(tǒng)的典型圖，適用于基本的冶金學(xué)原理。正如所料，當(dāng)偏離共晶時(shí)，各種合金的特性是不同的。隨著合金中Sn含量減少，液化溫度增加、密度增加、硬度減少、溫度膨脹系數(shù)(CTE)增加、溫度與

8、電氣傳導(dǎo)性減少。非共晶成分當(dāng)考慮非共晶合金時(shí)，假設(shè)由+共晶組成，從圖二的扛桿定律支配比值。有實(shí)例證明，沒有樹枝狀晶體出現(xiàn)的固化是可能的，整體的微結(jié)構(gòu)符合共晶。合成物是一個(gè)平均的成分。怎樣在非共晶合成物中獲得共晶結(jié)構(gòu)？固化的冷卻速率快于轉(zhuǎn)化動能。當(dāng)超過固體可溶性極限的成分在室溫下冷卻時(shí)，相的平均成分結(jié)核。轉(zhuǎn)換固相的轉(zhuǎn)化動能被固體轉(zhuǎn)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過。當(dāng)室內(nèi)空氣冷卻固溶體時(shí)，剩下的液體可能經(jīng)歷共晶反應(yīng)，在室溫下在非共晶成分中給出共晶微結(jié)構(gòu)。當(dāng)共晶成分的純二元液體冷凍時(shí)，形成的固體平均成分與液體是一致的。據(jù)報(bào)道，在片之前沒有溶質(zhì)集結(jié)和結(jié)構(gòu)的集結(jié)，在片之前溶質(zhì)的耗損。這些溶質(zhì)輪廓可產(chǎn)生結(jié)構(gòu)過冷，盡管這個(gè)現(xiàn)象不

9、是平面不穩(wěn)性的充分條件5。在微結(jié)構(gòu)中，有時(shí)使用名詞微組元(microconstituent)是方便的，即，具有可確認(rèn)和有特征結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)元素。在圖二中，主要微組元的顆粒結(jié)核，形成的共晶微組元的百分率大于焊錫合金當(dāng)量條件。隨著波峰焊接機(jī)器中的焊錫鍋長時(shí)機(jī)運(yùn)行，暴露給所有金屬的焊錫可能具有與原來的不同的作用。氧化和金屬間化合的形成隨著時(shí)間改變著焊錫鍋中的成分，也改變了特性。溫度設(shè)定點(diǎn)必須改變和監(jiān)測，以控制可能由于錫鍋合金成分的冶金變化而出現(xiàn)的缺陷。 無鉛波峰焊接世界上，大約每年使用60,000噸的焊錫。雖然電子裝配不是主要使用者，但還是有世界范圍的日益增加的對減少鉛使用的關(guān)注，由于其毒性和再生利用

10、的處理不當(dāng)6。轉(zhuǎn)換到無鉛不是被工業(yè)所廣泛接受。在電子裝配中消除鉛的主要理由 是機(jī)器操作員的環(huán)境暴露。錫渣副產(chǎn)品的處理可能對環(huán)境有嚴(yán)重影響，如果處理、運(yùn)輸、再生不當(dāng)?shù)脑?。如果不遵循適當(dāng)?shù)男l(wèi)生要求，對鉛的煙霧的呼吸和手工焊接時(shí)的直接接觸也有重要影響。對要接受的無鉛替代品，必須提供下列： 有足夠數(shù)量的來源 與現(xiàn)有的工藝可兼容 足夠的熔化溫度 良好的焊點(diǎn)強(qiáng)度 熱和電的傳導(dǎo)性類似Sn/Pb 容易修理 非毒性 低成本 許多公司正在開發(fā)合適的替代合金，作為“插入式”的替代品，以遵守歐洲和日本的法令。這些法令建議到2002年在裝配中減少鉛，到2004年消除鉛。 在北美的國家電子制造協(xié)會(NEMI, Natio

11、nal Electronics Manufacturing Initiative)的目標(biāo)是到2001年用生產(chǎn)無鉛替代品的能力裝備北美。該組織正打算與其它機(jī)構(gòu)聯(lián)合為其可制造性開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，其它機(jī)構(gòu)的方向集中在選擇替代品，編寫世界范圍的數(shù)據(jù)庫和收集材料特性數(shù)據(jù)。 工藝上關(guān)注的問題 國際錫研究協(xié)會(ITRI, International Tin Research Institute)開辦了SOLDERTEC，一個(gè)無鉛焊接技術(shù)中心，來傳播前緣信息和收縮可利用的選擇。 表一列出合金和幾種選擇，分別以一到十來表示好壞。 表一、焊錫合金比較*   Sn/3.5Ag Sn/Ag/Cu Sn/Ag/Cu/

12、Sb Sn/0.7Cu Sn/Bi/Ag Sn/Zn/Bi 過程溫度 5 3.5 3.5 6 2 1 焊角聳立阻力 2.5 2.5 2.5 2.5 5.5 5.5 可焊性 4 2 3 5 1 10 可處理性 3 1.5 1.5 5 4 10 可靠性 3 1.5 1.5 4 5 6 可再生性 2.5 2.5 2.5 2.5 5 6 成本 4.5 4.5 4.5 1.5 4.5 1.5 可利用性 1.5 3 4 1.5 5 6 總分 26 21 23 28 32 46 * 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。 在制造產(chǎn)品中使用的材料 當(dāng)在運(yùn)行中使用產(chǎn)品時(shí)的

13、材料消耗 在制造產(chǎn)品與過程中使用的能量 在產(chǎn)品壽命終結(jié)時(shí)的可再生性和重復(fù)利用性 在包括材料提取、制造和報(bào)廢/再生的整個(gè)生命周期中的輻射 在制造廢料流中的可再生性 Sn/0.7Cu合金選作波峰焊接工藝應(yīng)用的材料，主要是由于其低金屬成本和來源。該建議的替代金屬的金相圖如圖三所示。在極度富錫的區(qū)域，0.7%重量的的銅有一個(gè)共晶點(diǎn)，這使得這種合金與用于當(dāng)今裝配中的現(xiàn)有材料兼容。固化類似于在Sn/Pb共晶合金系統(tǒng)中見到的。銅和錫兩種金屬都是來源豐富的，該二元系統(tǒng)減少當(dāng)使用三元合金成分時(shí)出現(xiàn)的低熔化相。 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。很高

14、量的污染可看作第三元素。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。發(fā)現(xiàn)引起大多數(shù)負(fù)作用的不純凈金屬是那些金屬，它們或者與Sn在合金中形成金屬間化合物的或者以特性改變的方式來改變合金成分。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)這樣會降低焊錫的熔濕(wetting)特性。 結(jié)論在對所建議的焊錫替代合金的冶金學(xué)研究方面有許多工作要做。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?？墒?，這似乎對那些不可避免要出現(xiàn)的新時(shí)期焊接合金不一定是正確的?；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

15、料的動力是政府法規(guī)所追求和所要求的。冶金學(xué)者、工業(yè)與政府機(jī)構(gòu)必須攜手合作，找出更穩(wěn)健的解決方案。 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。波峰焊接，作為批量焊接技術(shù)的長期伙伴，可能已經(jīng)不會得到象回流焊接那么多的注意了?？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。隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)與技術(shù)的進(jìn)化，作為對新工藝需求的反應(yīng)，波峰焊接繼續(xù)以良好的結(jié)果適應(yīng)和完成新的任務(wù)。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。結(jié)果，對問題和由這個(gè)“陳舊但良好的”工藝所提供的解決方案的興趣

16、還在 繼續(xù)。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。在焊接方向線上的間隔近的焊盤橋接是存在多時(shí)的一個(gè)問題。在許多情況中，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。另一種方法，使用非活性的、靠近在線最后焊盤后面的“掠錫”焊盤經(jīng)常達(dá)到目的。兩種方法都從熔化焊錫的表面張力與能力平衡著手。對于方形焊盤，當(dāng)焊盤離開熔化的焊錫時(shí)，焊錫不能夠呈現(xiàn)一個(gè)低能量的外形。焊錫從平整的邊緣斷開，造成橋接。掠錫焊盤為焊錫提供一個(gè)“斷開”的地方，或許防止了危害。這個(gè)方法假設(shè)了足夠的元件和印制線路板(PWB, printed wiring board

17、)的可焊性和受控的上助焊劑、預(yù)熱和焊接工藝。錫膏-通孔(PIH, pin/paste-in-hole)工藝是用來減少在制造一些混合技術(shù)裝配中的工藝步驟的一種方法。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。其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是消除了大的通孔(through-hole)連接器所出現(xiàn)的橋接。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。特制的“點(diǎn)”或“面”波峰焊接設(shè)備的數(shù)量越來越多。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。這些托盤針對那些在裝配的底面上有已經(jīng)焊接的、大型、溫度敏感有源元件、球柵陣列(BGA, ball grid array)和

18、QFP(quad flat pack)的通孔元件。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。傳統(tǒng)的熱風(fēng)焊錫均涂(HASL, hot air solder leveling)工藝，雖然一般對焊接性能有好處，但與進(jìn)化的設(shè)計(jì)和工藝存在一個(gè)問題。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。要求用來從小的通孔中清除過量焊錫的空氣壓力，或者在涂鍍的兩個(gè)表面上的壓力差，有時(shí)引起面與面之間HASL涂層的厚度不同。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?？赡芑卦斐刹蛔愕目珊感院筒粷M意的焊

19、接表現(xiàn)，甚至當(dāng)使用有侵蝕性的焊接助焊劑。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。涂層必須經(jīng)受焊接之前的儲存時(shí)間和環(huán)境，以及多次溫度巡回而不退化。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。因?yàn)镻WB為每個(gè)焊接的連接提供表面的一半，它必須表現(xiàn)出持續(xù)和足夠的可焊性特征。有機(jī)可焊性保護(hù)劑(OSP, organic 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。任何使用的可焊性保護(hù)劑都必須持續(xù)地滿足裝配與焊接工藝的需求和所要求的產(chǎn)品可靠性。助焊

20、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。用來焊接電子的助焊劑范圍從侵蝕性強(qiáng)的有機(jī)酸到傳統(tǒng)的松香基材料到弱有機(jī)酸，低殘留物、低活性、免清洗助焊劑。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。侵蝕性水溶性強(qiáng)有機(jī)酸助焊劑的殘留物必須通過焊接之后的清洗來去掉。有些松香基材料的殘留物可以留在焊接的裝配上。松香包圍活性劑，因此防止反應(yīng)，這種反應(yīng)可能使裝配的可操作性降級。松香對活性劑含量的比率可決定活性劑的密封有多好。今天使用的大多數(shù)免洗波峰焊接助焊劑是基于弱有機(jī)酸配方，琥珀或脂肪酸用乙醇或水作溶劑。裝配的操作環(huán)境主要決定是否免洗助焊劑可以留在

21、裝配上。當(dāng)清洗裝配密度高的裝配時(shí)，從一些元件之間和下面清除所有助焊劑殘留物是困難的。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。他們留下少數(shù)較良性的殘留物。因此，免洗助焊劑可能是一個(gè)好的選擇，甚至是必須清洗。注意，使用低殘留物助焊劑，可焊性特性必須是好的。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。對于成功的波峰焊接，應(yīng)用的助焊劑涂層必須是均勻的，厚度上受控的。為了有效，助焊劑必須滲入孔內(nèi)和涂在引腳上。一種噴霧上助焊劑的裝置，跟著空氣刀，提供保證在要焊接的表面均勻施用助焊劑正確數(shù)量的最有些的和受控的方法?？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

22、多的材料。在通過波峰焊接之前預(yù)熱裝配，有幾個(gè)理由。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，這樣有助于助焊劑/表面的反應(yīng)和更快速的焊接。預(yù)熱也減少對元件的溫帶沖擊，當(dāng)元件暴露在突然的溫度梯度下時(shí)可能被削弱或變成不能運(yùn)行。第三、預(yù)熱加快揮發(fā)性物質(zhì)從裝配上的蒸發(fā)速度。這些揮發(fā)性物質(zhì)主要來自于助焊劑，但也可能來自較早的操作、儲存條件和處理。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?？刂坪土私饧訜岬乃俾?、在波峰焊接各個(gè)階段的溫度、和在給定溫度或以上的時(shí)間長度對于達(dá)到和在生產(chǎn)良好的焊接結(jié)果是關(guān)鍵的。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

23、能過度緊張。預(yù)熱必須將裝配帶到足夠高的溫度，以提供正在使用的特殊助焊劑的活性化。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。對于任何裝配，最佳的時(shí)間/溫度曲線是取決于許多因素，而不是助焊劑化學(xué)成分。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。一些助焊劑與兩步升溫表現(xiàn)最好，結(jié)合一個(gè)活性化和反應(yīng)的保溫或穩(wěn)定階段方式。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)。對于任何助焊劑，不足的預(yù)熱時(shí)間和溫度將造成較多的殘留物留下，或許活性不足，造成熔濕(wetting)差。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。當(dāng)在波

24、峰前沒有提供足夠的預(yù)熱來蒸發(fā)水分時(shí)，這個(gè)情況在低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC, volatile organic compound)的水基助焊劑上看到。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)。助焊劑在波峰上的出現(xiàn)幫助降低焊錫的表面張力。如果助焊劑失去，則可能的造成錫橋或冰柱(icicle)。最佳的溫度在波峰上留下足夠的助焊劑，以幫助在板退出波峰時(shí)焊錫從金屬表面的剝離和排泄。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。設(shè)計(jì)、元件、PWB、元件貼裝操作、可焊性特性、助焊劑、熱能的一部分和一個(gè)平穩(wěn)的材料輸送系統(tǒng)都應(yīng)該到位。在這些規(guī)定的和受控的元素出現(xiàn)的情況下，

25、波峰動態(tài)和需要形成連接的溫度現(xiàn)在是關(guān)鍵因素。波峰經(jīng)常被引證為許多與工藝有關(guān)的問題的原因。事實(shí)上，在工藝開始之前，焊接工位需要相對的關(guān)注。焊接工位要求關(guān)注與維護(hù)，作為一個(gè)可再生產(chǎn)的設(shè)備功能的良好工藝控制程序的部分。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。崎嶇的波峰是用于片狀波峰的，較高速度的紊流提供垂直與水平的壓力，來幫助焊接底面的表面貼裝元件。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460500°F的范圍。往這個(gè)范圍的較低方向偏離有時(shí)是有幫助的。免洗助焊劑經(jīng)常以這個(gè)范圍的最低或稍微更低的溫度焊接，來幫助確保在波峰的

26、出口處有助焊劑存在。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430°F，在較厚的多層板上已經(jīng)取得成功。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。理解你的工藝教育和培訓(xùn)有關(guān)人員，使他們理解所要求控制的基本知識。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，他們將獲得知識與信心，特別是如果允許他們?yōu)榱藢W(xué)習(xí)去做這兩種事情。使用一個(gè)已定義的控制系統(tǒng)和保持它盡可能簡單有時(shí)，在開始了解1.67的Cpk比1.33的Cpk大約好10倍這一點(diǎn)已經(jīng)足夠了

27、。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。這些工具所檢測、跟蹤、和分析的重要標(biāo)準(zhǔn)是板在焊錫波形上的駐留時(shí)間和接觸長度。這些數(shù)據(jù)的使用使得能夠計(jì)劃維護(hù)，以在情況惡化、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。結(jié)論低成本、低缺陷的焊接表現(xiàn)是配合設(shè)計(jì)、零件、材料、工藝、設(shè)備功能和有知識的人員的一個(gè)函數(shù)。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。整個(gè)運(yùn)行必須受控。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。因?yàn)槟悴荒芸刂颇悴贿B續(xù)測量的東西，做足你的功課，

28、限制材料和驗(yàn)證工藝。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。在波峰焊接優(yōu)化中的關(guān)鍵參數(shù)By Martin Ingall, Gustavo Jimenez, Pete Michela, Monica Taylor and Nissim Sasson 本文介紹：“對駐留時(shí)間和浸錫深度的研究，揭示了波峰焊接的可重復(fù)性與缺陷減少的重大機(jī)遇。” 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，導(dǎo)致了波峰焊接程序的戲劇性變化。例如，已經(jīng)采用直接測量PCB在波峰焊接中經(jīng)歷的技術(shù)。得到了電路板品質(zhì)的即時(shí)與顯著的改善，推動該技術(shù)的廣泛使用。 板與波相互作用

29、的中心制造波峰焊機(jī)的唯一目的是：讓板與焊錫波峰相互作用。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。在回流焊接爐中，當(dāng)板經(jīng)歷加熱溫度時(shí)，出現(xiàn)的是化學(xué)反應(yīng)，不象在波峰焊接中。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。其結(jié)果，與表面貼裝的爐相比較，波峰焊機(jī)內(nèi)溫度的工藝窗口是寬松的，并且板與波峰相互作用的精確控制產(chǎn)生很大好處。引腳在焊錫波峰內(nèi)只是幾秒鐘或更少。焊接應(yīng)該可以在一次過中達(dá)到，不出現(xiàn)缺陷。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。有頭腦的工程師已經(jīng)知道，似乎很小的板與波峰過程的變化可以導(dǎo)致很大的品質(zhì)變化。 溫度

30、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。雖然溫度是重要的，但它不能說明板與焊錫波峰的相互作用。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。實(shí)際上，生產(chǎn)管理人員了解這樣的結(jié)果，看到工位上需要修理工人，承受產(chǎn)量與品質(zhì)的壓力。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。如果問一個(gè)制造工程師從哪里主要出現(xiàn)裝配缺陷，最常見，他或她會指向波峰焊機(jī)。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。修理現(xiàn)在的水平不是看作對生產(chǎn)失效的一個(gè)補(bǔ)

31、償性活動，可以去掉的一樣事情，而是經(jīng)?？醋魃a(chǎn)線本身“可以接受的”部分。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。例如，調(diào)節(jié)預(yù)熱器永遠(yuǎn)不能消除由于太長駐留時(shí)間引起的錫橋或者由于浸錫深度太淺所引起的不焊(skipping)。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。 板與錫波的相互作用假設(shè)板與波峰是平行的，板與波峰相互作用有三個(gè)清楚的同時(shí)發(fā)生的面，可以直接準(zhǔn)確地測量： 駐留時(shí)間(dwell time): 駐留時(shí)間是一個(gè)引腳在焊錫波內(nèi)的時(shí)間數(shù)量，需要以0.10秒的遞增來控制。   浸錫深

32、度(immersion depth): 浸錫深度是板浸在焊錫波內(nèi)有多深。由于最好的波峰具有1020-mil 之間的波峰高度變化，這個(gè)參數(shù)最好是通過其穿過一個(gè)過程窗口的通道來測量。用于本研究的設(shè)備使用12-mil的遞增量。 接觸長度(contact length): 接觸長度是一個(gè)引腳通過波峰的距離。 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。接觸長度又直接影響駐留時(shí)間，因?yàn)椋?駐留時(shí)間 = 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。必須有精確測量與控制浸錫深度的方法。 波峰形狀我們許多人都有在兩臺不同的波峰焊機(jī)上運(yùn)

33、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)。在兩臺波峰焊機(jī)設(shè)定成相同的泵的速度、傳送帶速度、傳送帶角度、錫缸高度、預(yù)熱與焊接溫度；使用相同的化學(xué)品；相同的維護(hù)計(jì)劃；以及顯示相同的溫度曲線的時(shí)候，為什么波峰焊機(jī)還會產(chǎn)生不同的結(jié)果？作為一個(gè)工業(yè)，我常常已經(jīng)退而接受“不同的波峰焊機(jī)有不同的個(gè)性?！庇行┤素?zé)怪操作員。但是這個(gè)答案是簡單的，可測量的：所有波峰焊機(jī)產(chǎn)生的波峰是不同形狀的。 圖二顯示波峰形狀對接觸長度的影響。一個(gè)較寬的波意味著較長的接觸長度。 因此，駐留時(shí)間較長 - 以相同的浸錫深度。 機(jī)器設(shè)定的限制控制波峰焊接過程涉及直接測量板在波峰上實(shí)際所經(jīng)歷的。波峰焊機(jī)永遠(yuǎn)不能保證可重復(fù)性

34、。板看不到傳送帶速度；但感受到駐留時(shí)間。同樣，板不知道泵的速度，但感受到浸錫深度。還有，波峰焊機(jī)的設(shè)定不顯示波峰焊機(jī)的可變化性。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。裝配工廠沒有必要責(zé)怪它們的波峰焊機(jī)，助焊劑或操作人員，因?yàn)閷?shí)際的挑戰(zhàn)是波峰焊接工藝過程本身。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。 用于研究的駐留時(shí)間基線一家主要的消費(fèi)電子公司讓其北美的工廠完成為期一個(gè)月的研究，以評估駐留時(shí)間優(yōu)化與可重復(fù)性的重要性。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%。為了這個(gè)用途，使用一臺電子設(shè)備和直接板與波峰

35、接觸傳感器。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)。還有，該設(shè)備的LCD顯示器允許從波峰焊機(jī)出來時(shí)即時(shí)的數(shù)據(jù)讀數(shù)，并提供浸錫高度的直接測量。下面是進(jìn)行的步驟： 測量與建立平行度。 測量現(xiàn)時(shí)板的駐留時(shí)間，以前是 1 秒。 測量現(xiàn)時(shí)板的浸錫深度，以前是 24-mil。 評估板的質(zhì)量。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 1 3 對一排中的三個(gè)班次很容易地完成，每班兩次，因?yàn)樗袛?shù)據(jù)都是在通過波峰焊機(jī)的設(shè)備一次運(yùn)行中獲得的。步驟 4 是在每一班次結(jié)束時(shí)完成。

36、 在運(yùn)行裝配板之前，如果測量顯示不平行 - 或者駐留時(shí)間比 1 秒鐘超出 0.1 秒，或者浸錫深度不是 24-mil - 則對波峰焊機(jī)作出調(diào)整。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。始終保持那些與板-波相互作用無關(guān)的地方，包括，如，助焊劑類型、預(yù)熱設(shè)定和焊錫溫度。在每班結(jié)束時(shí)，作百萬缺陷(dpm, defects per million)記錄。這個(gè)板的 dpm 持續(xù)地在312范圍。因此，達(dá)到了電路板質(zhì)量的可重復(fù)性。 駐留時(shí)間研究方法下一個(gè)目標(biāo)是決定是否板的缺陷率受到以不同駐留時(shí)間運(yùn)行的影響。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0.5秒增加到5.

37、0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。對每個(gè)駐留時(shí)間進(jìn)行上述的 15 步。圖三的藍(lán)線顯示該結(jié)果。對這個(gè)特定的板產(chǎn)生最低缺陷率的駐留時(shí)間是在 2.53 秒之間。然后進(jìn)行這個(gè)板的進(jìn)一步研究，在 2.8 秒時(shí)缺陷持續(xù)最低。因此該板現(xiàn)在只以 2.8 秒的駐留時(shí)間和 24-mil 的浸錫深度運(yùn)行。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)。駐留時(shí)間的優(yōu)化已經(jīng)完成，同樣達(dá)到在實(shí)際任何的波峰焊機(jī)上以可預(yù)計(jì)的品質(zhì)裝配該板的靈活性。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)。該公司也可以實(shí)現(xiàn)更少的過程

38、控制圖表中的峰值，因?yàn)樵诎暹\(yùn)行之前進(jìn)行了測量；更少的停機(jī)時(shí)間；較高的產(chǎn)量，減少對工藝工程師的壓力；以及更愉快的管理。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。缺陷率隨駐留時(shí)間的不同而顯著變化。 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。 逐板的優(yōu)化正如每鐘板在表面貼裝爐中使用其自己的溫度曲線一樣，每種板也在波峰焊機(jī)中使用其自己的板與波峰的參數(shù)。因此，上述研究也對第二種板進(jìn)行。圖三把結(jié)果記錄成紅線。研究發(fā)現(xiàn)，對這種板的最佳駐留時(shí)間是 3.6 秒，與第一種板的 2.8 秒形成對比。注意兩種板的“駐留時(shí)間曲線”是

39、不同的。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。這些結(jié)果強(qiáng)烈地顯示諸如非最佳浸錫深度或設(shè)計(jì)問題等這些缺陷根源與駐 留時(shí)間沒有關(guān)系。 浸錫深度改變浸錫深度會改變接觸長度和駐留時(shí)間，這使得浸錫深度的直接和準(zhǔn)確測量成為關(guān)鍵。泵速產(chǎn)生波峰高度，它隨著錫缸的焊錫變空而消失?？墒?，板的實(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?？墒?，控制浸錫深度 - 測量和把它保持持續(xù)不變 - 只是這個(gè)難題中的一小部分。另一個(gè)是決定在那個(gè)浸錫高度，板的品質(zhì)是

40、最佳的。在圖四中，注意由藍(lán)條形所代表的板的缺陷率，在不同范圍上比由黃色條形所代表的板更優(yōu)化：48 mil 或甚至 3660 mil 分別比 2436 mil。因此，不同板的類型最受益于不同浸錫深度。 結(jié)論板與波峰優(yōu)化的好處是很大的，當(dāng)決定波峰焊接工作指示時(shí)，需要進(jìn)行逐個(gè)電路板地評估。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。對所有的板使用相同的波峰焊機(jī)設(shè)定將永遠(yuǎn)不會產(chǎn)生對各種裝配類型最佳的波峰焊接結(jié)果，對波峰焊機(jī)設(shè)定的依賴不包裝板與波峰相互作用的可重復(fù)性。優(yōu)化要求對板上實(shí)際缺陷有關(guān)的調(diào)整。只記錄機(jī)器設(shè)定和/或注重板與波的數(shù)據(jù)將不會產(chǎn)生所希望的結(jié)果。波峰焊機(jī)不一定是可重復(fù)的。要開始是簡單的。該

41、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)。 一旦你已經(jīng)建立板對波的平行度，記錄駐留時(shí)間和浸錫深度讀數(shù)。 處理其中一塊板，記錄其波峰焊接品質(zhì)。 作為確定最佳駐留時(shí)間的第一步，將傳送帶速度減少到每分鐘0.75英尺，再運(yùn)行設(shè)備，得到新的駐留時(shí)間讀數(shù)。 再運(yùn)行相同板類型中的一個(gè)，記錄其波峰焊接品質(zhì)。 如果板的質(zhì)量已經(jīng)改善，那么你已經(jīng)得到一個(gè)比你現(xiàn)在用于運(yùn)行板的駐留時(shí)間更優(yōu)越的駐留時(shí)間。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)。因此，你可用該數(shù)據(jù)來保證可重復(fù)性和最佳效果。如果板的品質(zhì)惡化，那么增

42、加傳送帶速度，重復(fù)相同的步驟。你將很快找到最佳的板與波相互作用參數(shù)。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。要理解的另一個(gè)重要方面是工藝窗口(process window)。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)間和浸錫深度的直接測量來確定。理解波峰焊機(jī)的對駐留時(shí)間、浸錫深度和平行度的工藝窗口，將幫助你優(yōu)化對每個(gè)板的波峰焊接工藝。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。對于大批量、的混合的運(yùn)作，你有機(jī)會來優(yōu)化你運(yùn)行的每一個(gè)板。對于兩類工廠，在不同的波峰焊機(jī)之間，甚至工廠位置

43、之間可靠地移動一種特定板的靈活性也要增加。許多工廠已經(jīng)將可得到的技術(shù)與簡單的程序相結(jié)合，以優(yōu)化其電路板的駐留時(shí)間、控制浸錫深度和得到其波峰焊接工藝的真正可重復(fù)性。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。 電裝工藝改進(jìn)“短插一次波峰焊”工藝實(shí)踐作者：唐經(jīng)球 胡明昌 周紅(七二一廠) 我廠在八十年代研制生產(chǎn)的海鷹牌清紗器等紡織電子產(chǎn)品，海底牌 B超類醫(yī)用電子產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中印制板部件的裝聯(lián)工藝主要是采用手工操作方式。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)引起波動的因素之一。   

44、60;九十年代初，工廠為提高產(chǎn)品印制板部件裝焊水平，購置了24工位回轉(zhuǎn)式插件臺，引進(jìn)一臺西德產(chǎn)波峰焊機(jī)，采用當(dāng)時(shí)電裝工藝普遍使用的“長插切腳二次焊”工藝(元器件長腳插入印制板、一次波峰焊或浸焊切腳二次波蜂焊)，由于生產(chǎn)線布局不夠合理，產(chǎn)品插件板往返搬運(yùn)，工作效率低。切腳機(jī)是自制設(shè)備，操作不夠安全。對尺寸較大的元器件板，由于基板變形及壓緊裝置等原因切腳不整齊，高度不容易控制，裝焊質(zhì)量、生產(chǎn)效率不理想。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。醫(yī)電產(chǎn)品電裝安排了較多人員。印制板部件成品的參數(shù)離散性較大。所以電裝工藝成為影響產(chǎn)品大批量生產(chǎn)及提高質(zhì)量的關(guān)鍵。

45、60;    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。企業(yè)主管領(lǐng)導(dǎo)要求當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)全廠工藝技術(shù)歸口管理的科技處極好改進(jìn)產(chǎn)品電裝工藝及管理水平，使產(chǎn)品在可靠性、一致性、穩(wěn)定性等質(zhì)量方面提高一步，改進(jìn)電裝工藝方法，提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本，拿出物美價(jià)廉的產(chǎn)品供應(yīng)用戶，提高產(chǎn)品市場占有串，為企業(yè)的發(fā)展多作貢獻(xiàn)。     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。(元器件加工成短腳插裝上印

46、制板自動波峰焊)。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，提高勞動生產(chǎn)串，有利于開展規(guī)模生產(chǎn)，挖掘企業(yè)潛力，在不增加電裝工人數(shù)的前提下將因工作量大而擴(kuò)散外協(xié)電裝印制板部件收回來，節(jié)約外協(xié)費(fèi)用，且有利于改善生產(chǎn)現(xiàn)場管理，提高裝焊生產(chǎn)線的綜合管理水平。     電裝工藝改進(jìn)是一項(xiàng)綜合工程，列入九三年工藝技術(shù)措施計(jì)劃主要項(xiàng)目。工作內(nèi)容涉及到工廠多個(gè)部門，在工藝試驗(yàn)及應(yīng)用過程中許多工作需相關(guān)部門密切配合，為此由工廠科技處牽頭成立QC小組，將有關(guān)部門的主要參與人員組織起來，為實(shí)現(xiàn)同一目標(biāo)、統(tǒng)一認(rèn)識，共同研究課題內(nèi)容，訂出實(shí)施

47、計(jì)劃，分工負(fù)責(zé)，開展工作，促進(jìn)電裝工藝上水平。     為實(shí)現(xiàn)“短插一次波峰焊”工藝，必須要設(shè)計(jì)、工藝、工裝、設(shè)備、檢驗(yàn)、元器件配套、生產(chǎn)管理等各類專業(yè)人員緊密配合、共同努力，各職能部門的具體分工如下：   1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門：   11產(chǎn)品印制板設(shè)計(jì)貫徹廠標(biāo)準(zhǔn)化室制訂的Q/KF37-92企業(yè)標(biāo)推文件。(設(shè) 計(jì)、工藝參數(shù)與該廠標(biāo) 制訂)。    12印制板元器件排列成形垮距規(guī)范化，減少成形尺寸品種，便于機(jī)械化及模具操作加工。    13按規(guī)范設(shè)計(jì)焊盤及孔徑尺寸，印制板布線等符合

48、標(biāo)準(zhǔn)及工藝要求，減少垮接線，按尺寸系列設(shè)計(jì)垮接線距。    14對不同廠家生產(chǎn)外形尺寸有差異的同規(guī)格元器件，標(biāo)明定點(diǎn)供應(yīng)廠家，做到來料尺才一致，便于工藝生產(chǎn)成形安裝。    15按工藝及小批生產(chǎn)成功的產(chǎn)品，修改印制板等設(shè)計(jì)文件。   2工藝部門產(chǎn)品工藝人員：    21提出“短插一次波峰焊”工藝實(shí)施計(jì)劃初步意見，供領(lǐng)導(dǎo)參考。    22配合設(shè)計(jì)師貫徹Q/KF37-92廠標(biāo)，逐項(xiàng)進(jìn)行工藝性審查，符合波峰焊工藝要求。    23根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)資料開展工藝設(shè)計(jì)，提出元器件預(yù)成形模具要

49、求，對每一只元器件明確跨距，成形形式，及引線切腳長短尺寸。      24 配合元器件預(yù)成形定點(diǎn)單位華立公司，協(xié)作、制造元器件加工成形工裝，負(fù)責(zé)技術(shù)問題的處理。    25制訂波峰焊的工藝規(guī)范：明確錫槽溫度，助焊劑品種及濃度，傳送帶速度等。    26按不同產(chǎn)品制訂插件及波峰焊每個(gè)崗位的操作工序卡片   3 元器件、垮接線預(yù)加工單位華立公司：    31按各產(chǎn)品元器件成形設(shè)計(jì)工藝要求推備元器件成形工裝模具。    32抓好工作質(zhì)量：元器件引線成形形狀尺寸準(zhǔn)

50、確，外觀不損壞，包裝計(jì)數(shù)正確，交貨不絕料，無廢次品，可焊性等符合工藝要求。    33組織生產(chǎn)、交貨時(shí)間符合生產(chǎn)進(jìn)度要求。       4印制板外協(xié)制造及保管部門：      41抓好工作質(zhì)量：圖形符號符合設(shè)計(jì)文件，孔位不錯(cuò)鉆漏鉆，孔徑符合工藝，RC等符號印字清晰，可焊性等符合要求。   42組織生產(chǎn)、交貨時(shí)間符合生產(chǎn)進(jìn)度要求。    43交貨要求塑料密封包裝。    44庫房保管要求通風(fēng)干燥，控制保管貯存期為二個(gè)月

51、，先進(jìn)庫先發(fā)貨。   5元器件供應(yīng)、庫存、保管部門：    51采購元器件品種、規(guī)格、性能、外形尺寸、可焊性等符合質(zhì)量要求。    52設(shè)計(jì)規(guī)定定點(diǎn)供應(yīng)的元器件按要求選購，如有變化應(yīng)事先通知有關(guān)設(shè)計(jì)工藝人員。    53供應(yīng)交貨與生產(chǎn)批汰安排盡可能協(xié)調(diào)，入庫元器件做到先進(jìn)庫先發(fā)貨，控制貯存期為6 個(gè)月。    54提高發(fā)貨質(zhì)量，規(guī)格品種正確不得料，數(shù)量不短缺。    55庫房保存要防氧化措施(通風(fēng)干燥)   6 動力設(shè)備部門：    6

52、1定期檢查維修波峰焊機(jī)，確保正常工作。    62制訂波峰焊機(jī)操作規(guī)程和保養(yǎng)規(guī)則。    63對波峰機(jī)上的易損件(發(fā)泡管等)及時(shí)提供備件，以便縮短維修停機(jī)時(shí)間。   7質(zhì)檢部門：    71配合元器件訂貸，要與供貸方簽訂6個(gè)月內(nèi)可焊性好的保證協(xié)議，并做好進(jìn)廠檢驗(yàn)。    72對上流水線的元器件質(zhì)量(成形質(zhì)量、可焊性、交貨正確性等)進(jìn)行檢驗(yàn)，確保上線元器件符合質(zhì)量要求。    73對上線印制板質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，確保質(zhì)量。    74做好生產(chǎn)過程抽查及裝焊成品質(zhì)量

53、檢驗(yàn)。   8工裝制造部門：    81按樣機(jī)及操作要求，設(shè)計(jì)制造10套焊接夾具(設(shè)備只帶來4套夾具)，滿足生產(chǎn)線批量生產(chǎn)流轉(zhuǎn)需要。      82對夾具上的框架材料，結(jié)構(gòu)形式，簧片材料進(jìn)行工藝試驗(yàn)，使工裝夾具在錫溫高工作條件下反復(fù)使用的變形能滿足使用質(zhì)量要求。   9 插件及焊接生產(chǎn)現(xiàn)場工作崗位：      91由線長按工藝要求抓好插件崗位，對操作工進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)，明確工作質(zhì)量要求加強(qiáng)責(zé)任性，增強(qiáng)工藝質(zhì)量意識，確立“第一次就要把工作做好”的信念。嚴(yán)格執(zhí)行工

54、藝紀(jì)律，保證工藝質(zhì)量。    92波峰焊工作崗位要熟悉設(shè)備性能，按設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行操作。    93根據(jù)工藝文件撐握好焊接工藝參數(shù)，定時(shí)做好記錄，內(nèi)容包括錫槽溫度，室內(nèi)溫度，傳送帶速度，傾斜角度，錫波寬度，助焊劑型號，助焊劑比重等。    94做好設(shè)備的正常維護(hù)保養(yǎng)，定期檢查記錄，內(nèi)容包括：各加油點(diǎn)是否缺油，助焊劑發(fā)泡管是否有堵塞現(xiàn)象，各導(dǎo)軌面、傳動件是否清潔、潤滑、預(yù)熱器溫度是否正常、鏈條運(yùn)行是否平穩(wěn)、焊劑自動濃度調(diào)節(jié)儀工作是否正常、波峰錫泵工作是否正常、設(shè)備照明是否完好等。    95工裝夾具排放整齊，工作場地

55、周圍清潔，印制板配件裝入工位器具。    96做好開機(jī)時(shí)數(shù)、焊接數(shù)量和質(zhì)量記錄等。 10科技處：   101深入現(xiàn)場及時(shí)做好各有關(guān)部門的技術(shù)協(xié)調(diào)工作。    102抓好QC小組活動，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。    103促進(jìn)、推動“短插一次波峰焊”工藝的推廣應(yīng)用，配合開展電裝受控生產(chǎn)線建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量受控，提高工廠工藝管理，生產(chǎn)技術(shù)，質(zhì)量管理等綜合水平。    104及時(shí)組織技術(shù)評審，項(xiàng)目簽定及推廣應(yīng)用，提出項(xiàng)目完成后的獎(jiǎng)勵(lì)建議等。      為了使領(lǐng)導(dǎo)和參與

56、工作人員更清楚，我們繪制了如何保證“短插一次波峰焊”成功要素分解圖：(附后)      我們先后對10多種批量生產(chǎn)的產(chǎn)品20多種印制板分別進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)范化小批工藝試驗(yàn)中批投產(chǎn)工藝試驗(yàn)組織技術(shù)鑒定完善設(shè)計(jì)工藝文件進(jìn)入工藝穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)。經(jīng)過一年多努力，使工廠研制生產(chǎn)的民品及部分軍品基本上全部實(shí)現(xiàn)“短插一次波峰焊”新工藝。達(dá)到了國內(nèi)同類產(chǎn)品電裝工藝先進(jìn)水平。按節(jié)能角度來測算：新工藝一臺波峰焊機(jī)能完成的任務(wù)要等于老工藝二臺波峰焊機(jī)的工作量，按一臺機(jī)功率11KW計(jì)算，單班8小時(shí)作業(yè)，每年可節(jié)電2萬多度，同時(shí)還節(jié)約大量焊錫，助焊劑等輔助材料?，F(xiàn)工廠其它波

57、峰焊機(jī)也都應(yīng)用了這項(xiàng)新工藝，新工藝實(shí)施5年多來為企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量提高、節(jié)能降耗、節(jié)約外協(xié)費(fèi)用、降低制造成本作出了成績，在市場競爭中，產(chǎn)品生產(chǎn)銷售量一年超過一年，為工廠創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。此新工藝成功并推廣應(yīng)用于全廠各產(chǎn)品生產(chǎn)曾得到工廠獎(jiǎng)勵(lì)并列入工廠及上海船舶工業(yè)公司技術(shù)進(jìn)步總結(jié)文件。又是企業(yè)節(jié)能降耗成績顯著的項(xiàng)目。 焊接材料的評測與認(rèn)定 本文討論如何進(jìn)行有效的焊料系統(tǒng)測定，包括供應(yīng)商的選擇和焊料質(zhì)量的測定方法。 確定制造商選擇試驗(yàn)板底面試驗(yàn)頂面試驗(yàn)試驗(yàn)過程記錄結(jié)果與缺陷終評階段Brett Casteel工藝工程師Greg Anderson 高級工藝開發(fā)工程師General Electric Co

58、. 焊接實(shí)際上是一個(gè)化學(xué)處理過程，焊料系統(tǒng)則是這個(gè)化學(xué)處理過程中的重要組成部分，在采用及改進(jìn)焊料系統(tǒng)時(shí)都需要對其進(jìn)行全面的評估。焊料系統(tǒng)可以看成由一系列含有助焊劑的化學(xué)材料組成，包括焊膏、波峰焊助焊劑及大多數(shù)返修材料等，為了便于測定，我們將波峰焊中使用的錫條或錫絲作為普通制品對待，不當(dāng)作化工產(chǎn)品放在評測系統(tǒng)之中。 焊料系統(tǒng)的評測分析采用6法。過去的三年里General Electric公司一直都是使用這種方法對工藝過程進(jìn)行評估與改進(jìn)，該方法中的統(tǒng)計(jì)工具及方法非常適合于作焊料系統(tǒng)評測分析。 在進(jìn)行焊料系統(tǒng)評估之前，評測工藝工程師一致認(rèn)為最后通過認(rèn)定的任何系統(tǒng)，不管價(jià)格如何，其效果至少應(yīng)與公司現(xiàn)有的系統(tǒng)相同。這樣做目的是為了對采用不同規(guī)范的多個(gè)供應(yīng)商進(jìn)行評估，從而使工程師們找出比現(xiàn)行性能更好的系統(tǒng)。 確定制造商 評測的第一步是確定所需焊膏的類型。試驗(yàn)板涉及到細(xì)間距(小于0.508mm)、插入再流焊、雙面再流焊及點(diǎn)膠，通過對工藝作仔細(xì)分析并與多個(gè)供應(yīng)商討論以后，決定使用免清洗、低殘留物、可用針床測試以及90%金屬含量的焊膏。預(yù)先確定這些內(nèi)容可以縮短詢價(jià)時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間和精力，因?yàn)槿绻皇且蠊?yīng)商給一個(gè)每年要多少焊膏的價(jià)格會造成他們提供的報(bào)價(jià)分別屬于不同的產(chǎn)品，指明焊膏的具體要求是對不同供應(yīng)商之間同類產(chǎn)品進(jìn)行