無鉛焊接：開發一個穩健的工藝本文將研究確定什麽參數對無鉛焊接有最大和最小影響的方法。目的是要建立一個質量和可重復性受控的無鉛工藝...。開發一套穩健的方法檢驗一個焊接工藝是否穩健，就是要看其對於各種輸入仍維持一個穩定輸出(合格率)“”的能力。輸入的變化是由噪音因素所造成的。甚至在印刷電路板(PCB)進入回流爐之前，一些因素將在一個表面貼裝裝配內變化。首先，在工藝中使用的材料中存在變化。這些變化存在於錫膏特性如成分、潤滑劑、粉末和氧化物；板的材料，考慮到不同的供應商和不同的存儲特性；和元件。其次，變化可能發生在表面貼裝工藝的第一部分：錫膏印刷與塌落和元件貼裝。第三，噪音因素可來自製造區域的室內條件-溫度與濕度。這些輸入變數要求最佳的加熱曲線，它必須對所有變數都敏感性最小，和一個量化工藝能力的方法。回流曲線就回流焊接而言，無鉛合金的使用直接影響過程溫度，因此影響到加熱曲線。提高熔化溫度縮小了工藝視窗，因爲液相線以上的時間和允許的最高溫度250°C(爲了防止元件損壞和板的脫層)沒有改變。三角形(升溫到形成峰值)曲線我們可以區分那些關鍵的和接近回流焊接現實極限的工藝和那些較不關鍵的工藝。對於PCB相對容易加熱和元件與板材料有彼此接近溫度的工藝，可以使用三角形溫度曲線(圖一)。三角形溫度曲線建議用於諸如電腦主板這樣的産品，它在裝配上的溫度差別小(小的ΔT)。圖一、三角形回流溫度曲線圖二、升溫-保溫-峰值溫度曲線三角形溫度曲線有一些優點。例如，如果錫膏針對無鉛三角形溫度曲線適當配方，將得到更光亮的焊點和改善的可焊性。可是，助焊劑激化時間和溫度必須符合無鉛溫度曲線的較高溫度。三角形曲線的升溫速度是整個控制的，在該工藝中保持或多或少是相同的。其結果是焊接期間PCB材料內的應力較小。與傳統的升溫-保溫-峰值曲線比較，能量成本也較低。升溫-保溫-峰值溫度曲線較小的元件比較大的元件和散熱片上升溫度快。因此，爲了滿足所有元件的液相線以上時間的要求，對這些工藝寧可使用升溫-保溫-峰值溫度曲線(圖二)。保溫的目的是要減小ΔT。在升溫-保溫-峰值溫度曲線的幾個區域，如果不適當控制，可能造成材料中太大的應力。首先，預熱速度應該限制到4°C/秒，或更少，取決於規格。錫膏中的助焊劑元素應該針對這個曲線配方，因爲太高的保溫溫度可損壞錫膏的性能；在氧化特別嚴重的峰值區必須保留足夠的活性劑。第二個溫度上升斜率出現在峰值區的入口，典型的極限爲3°C/秒。溫度曲線的第三個部分是冷卻區，應該特別注意減小應力。例如，一個陶瓷片狀電容的最大冷卻速度爲-2~-4°C/秒。因此，要求一個受控的冷卻過程，因爲特殊材料的可靠性和焊接點的結構也受到影響。對於任何一個工藝，最佳的溫度曲線可以通過一個Taguchi試驗來確定。在試驗中使用噪音因素將幫助確定哪一種曲線對變數敏感性最小，更加穩定。評估工藝統計程序控制(SPC,statisticalprocesscontrol)用來將工藝穩定和保持在控制之中。在焊接中，SPC用來減少可變性和提供工藝能力。典型地，X-Y座標圖(x-bar-rangechart)和性能分析是用於這個目的的。X-Y座標圖是對測量變數進行統計計算的圖形表示，這裏每個分組的平均值與幅度(最大-最小)用來監測平均值或者範圍的變化；該幅度用作變數的度量。統計上大的改變可能表示工藝漂移、趨勢、迴圈模式或由於特殊原因造成的失控情況。當焊接工藝的最具影響的參數(如Taguchi試驗所定義的)受到統計程序控制(SPC)，工藝的穩定性和性能的改進可以容易達到。例如，在一台焊接設備中，硬體和軟體設計用來保持重要的參數在設定點的規定範圍內。可是，即使當一個參數在起偏差極限之內時(沒有報警發生)，它可能已經在統計上失控，或者顯示一個由於歷史資料而意想不到的狀態。只購買硬體和軟體不一定會得到成功的SPC。一個關鍵的考慮是可變性的減少，在特殊原因變數和普通原因變數之間有一個區別。控制圖用來消除特殊原因變數，即任何可能與可歸屬原因有聯繫的變數。性能圖用來減少普通原因變數，即任何工藝固有的和只能通過工藝變化減少的變數。在一個回流焊接工藝中，SPC的典型參數包括傳送帶速度、氣體或加熱器溫...
