采用DOE方法优化无铅波峰焊接工艺

无铅波峰焊接工艺相比有铅波峰焊接工艺显得复杂和难以控制。通过采用DOE和波峰焊工艺分析相结合的方法,设计无铅波峰焊工艺,大大降低了缺陷率,提高了无铅波峰焊接质量,在生产实践中具有很大的指导意义。     

采用DOE方法优化无铅波峰焊接工艺

无铅波峰焊接工艺相比有铅波峰焊接工艺显得复杂和难以控制。本文通过采用DOE和波峰焊工艺分析相结合的方法,设计无铅波峰焊工艺,大大降低了缺陷率,提高了无铅波峰焊接质量,这生产实践具有很大的指导意义。     

无铅波峰焊接质量分析

达柯(Taguchi)试验设计(DOE,design-of-experiment)方法和统计过程控制(SPC,statisticalprocesscontrol)是评估波峰焊接中无铅工艺的有效方法,其目的是要为特定应用的最佳设置确定基本的控制参数。通过分析无铅波峰焊接的各个工艺参数,运用DOE方法进行大量的试验,采用统计学原理分析产生各种缺陷的工艺因素,并确定优化的无铅波峰焊接工艺。     

无铅波峰焊接工艺的优化

全球电子电气工业膨勃发展，锡铅焊接逐步向无铅焊接转化，波峰焊接越来越多的向回流焊接发展，但新的“无铅波峰焊接技术”仍是业界研究的一个焦点。在美国由几家公司组成的社团收集了很多无铅波峰焊接过程中的相关数据，并对这些数据进行分析，研究，试图找到适用于无铅波峰焊接的工艺参数。但是对于高可靠性的电子产品，如网络设备，到目前为止还达不到实际所需的高可靠性要求，需通过大量工艺优化来实现无铅波峰焊接的高可靠性。该篇文章聚焦无铅波峰焊接工艺窗口及多层板的选择性波峰焊接，愿我的工作对你的应用有所帮助! 研究工作使用了可以承受无铅焊接温度的新型PCB材质，厚度为0．125英寸，该PCB为18层板，其中8层为接地层，10层为信号层，PCB焊盘镀层分别为浸银（1mm-Ag）和高温防氧化有机涂层（OSP）二种，焊接材料选用SnPb和SAC305，PCB为典型的通讯用线路板，布线设计复杂程度高，特制的波峰焊接夹具可以使该PCB在无铅波峰焊炉上实施选择性波峰焊接，焊后2D X-RAY和3D X-RAY检测系统观察焊点可靠性，焊点形状及焊接缺陷。一套可靠的，具有破坏性的试验分析工具（DPA）用来评估焊点质量，并与共晶焊料Sn／Pb装配结果做质量对比分析，与此同时，详细记录焊接温度，使用的元器件，以及对应的焊点质量。与共晶Sn／Pb焊料焊接结果相比，首先发现镀通孔润湿性差，通孔内焊锡量不足，桥接增多，焊点内有大量空洞。无铅波峰焊接工艺窗口变窄，要想获得理想的焊锡量，就要不断优化焊接曲线。试验结果发现，浸银的PCB在镀通孔填充率和可焊性方面均优于OSP、PCB。     

无铅转化给波峰焊工艺所带来的问题研究

无铅焊料的应用使得波峰焊设备问题更加突出,其中主要的问题是设备的腐蚀及材料的寿命.无铅焊料和助焊剂的特性决定了无铅波峰焊设备在结构和材料选用上有很大不同.无铅钎料的成分配比不同于有铅钎料,因此在无铅钎焊时,其工艺流程、工艺参数也有所改变.从焊接温度、波峰高度、浸锡时间、冷却系统、传输系统等方面分析了无铅波峰焊的工艺要求...     

DOE法在无铅波峰焊工艺优化中的应用研究

DOE作为一种优化产品和过程设计、加速设计开发周期、降低开发成本和研究与处理多因素实验的科学方法,开始在无铅波峰焊接工艺优化研究中逐渐崭露头角,显示出其独特的优越性.对无铅波峰焊工艺、DOE法及其在无铅波峰焊工艺优化中应用的研究现状进行了总结介绍.     

波峰焊焊接空洞问题的分析与解决方法

无铅波峰焊接工艺是常见组装焊接工艺之一,其中焊接空洞是较严重的问题。焊接空洞的存在是电子学产品的潜在隐患,影响产线补板效率,增加生产成本。以实际生产过程中混装电路板过波峰焊时遇到的通孔焊接空洞现象进行分析,主要从印制板制程工艺与波峰焊工艺参数这两方面提出解决方案。     

氮气保护无铅波峰焊焊接质量分析

相对于传统的Sn-Pb焊料,无铅焊料更容易氧化,润湿性较差,从而影响波峰焊接质量.N2保护可以降低无铅焊料的氧化,提高无铅焊料的润湿性,从而提高波峰焊接质量.从润湿性的机理分析了N2保护提高无铅焊料润湿性的原因,并通过润湿性实验和波峰焊接试验证实了N2保护的优越性.     

现代波峰焊接工艺

本简要描述了波峰焊接工艺的原理和趋势,重点论述了混装波峰的材料选择,工艺优化,并分析了波形,DFM及无铅焊接对波峰焊接工艺的影响。     

无铅波峰焊接工艺的应用

本公司于2001年10月对一台锡铅波峰焊接机实施了无铅焊改造，一年来，无铅波峰焊接工艺的应用情况良好，工艺控制、设备运行、产品质量都很稳定。现作一个简单的总结，仅供大家参考。     

波峰焊过程产生板脏问题的分析和解决方法

实施无铅化工艺后,导入新的无铅波峰焊设备.在生产过程中,有时会发现被焊接板底面焊点之间粘有脏物,导致电路漏电,造成电气故障.经分析,主要原因为部件板在过波峰焊时,因设备相关问题,锡炉锡渣粘到印制板上造成.根据一年多跟踪与分析,提出相应解决办法.     

无铅焊料的选择与对策（未完待续）

通过大量的数据信息分析了各研究机构在无铅焊料方面的研究成果，在目前流行使用的无铅焊料的基础上，进一步研究并比较了其中的Sn-Cu系列与具有专利限制的SnAgCu系列焊料在消费类电子产品组装的波峰焊工艺中使用的可靠性，同时研究并比较Sn-Ag系列焊料与SnAgCu系列焊料在回流焊工艺使用的情况。结果表明，Sn-Cu共晶焊料在消费类电子产品组装的波峰焊工艺中完全可以取代Sn-Ag-Cu系列焊料，同时满足使用要求；而同样技术成熟的Sn-Ag共晶焊料也完全可以取代SnAgCu系列焊料在回流焊工艺使用，焊点的可靠性与成本可以媲美SnAgCu焊料。而且该二元合金在使用维护以及回收利用方面具有相当的优势。     

BGA混合焊点热循环负载下的可靠性研究

焊料从有铅向无铅转换中,不可避免会遇到二者混合使用的情况,有必要对生成的混合焊点进行可靠性研究。通过对不同工艺参数下形成的混合焊点和无铅焊点进行了外观检测、X射线检测和温度循环测试。结果显示,只要工艺参数控制得当,混合焊点是可行的。在焊球合金、焊料合金、峰值温度、液相线以上时间和焊接环境五个关键因素中,前四项对焊点可靠性比较重要,焊接环境对焊点可靠性的影响不很显著。     

用真空再流焊实现BGA的无铅无空洞焊接

BGA焊接后常常会在焊点中形成很多的空洞,特别是对于BGA的无铅焊接,由于焊接温度高,氧化严重,以及焊料的特殊性能决定了BGA的无铅焊接更容易形成空洞.空洞的产生不仅影响焊点的导热、导电性能,也会影响焊点的强度,从而对BGA工作的长期可靠性产生影响.分析了空洞产生的机理,以及用真空再流焊接实现BGA无铅、无空洞焊接的原理和工艺过程.指出真空再流焊接工艺在解决BGA的无铅、无空洞化焊接问题上确实是一项行之有效的方法.     

无铅波峰焊接设备特点

相对于传统的Sn—Pb焊料，无铅焊料需要较高的焊接温度，而且润湿性差，另外免清洗助焊剂和水溶性助焊剂的固体含量低，活性温度高和活性区间窄。无铅焊料和助焊剂的特性决定了无铅波峰焊设备在结构和材料选用上有很大不同。本文通过对无铅波峰焊设备的各个部分的特点进行分析，为传统的旧波峰焊设备的改造提供参考。     

无铅波峰焊设备的特点

相对于传统的Sn-Pb焊料,无铅焊料需要较高的焊接温度,而且润湿性差,另外免清洗助焊剂和水溶性助焊剂的固体含量低,活性温度高和活性区间窄。无铅焊料和助焊剂的特性决定了无铅波峰焊设备在结构和材料选用上有很大不同。通过对无铅波峰焊设备的各个部分的特点进行分析,为传统的旧波峰焊设备的改造提供参考。     

Development of numerical algorithm to guide solder joint structure and component structural design during manufacturing

In order to improve the production technology of the lead-free BGA (Ball Grid Array) assembly, a numerical method is developed to predict the yield of the soldering process based on calculated stand-off stiffness curves and component warpage. The stand-off stiffness curve which reflects the relationship of the force and height of solder joints is obtained by solving the differential equations of the solder joint shapes of BGA solder joints using the Runge-Kutta method. The analytical expression of thermal warpage of component in free boundary constraint conditions is proposed based on the lamination theory of the elastic mechanics. The expression can reflect the material parameter variation with temperature and provide an effective calculation method to analyze component warpage with large changing temperature during soldering reflow process. Considering the manufacture deviation of volumes and the randomness of the positions of the solder joints, combined with the stand-off stiffness curves and the component warping deformation, the yield of the soldering process can be predicted. According to the types and positions of the failure solder joints, the production technology can be improved. Based on the stand-off curves of solder joints, the influence of the deviation rate of volume of the solder joint and diameter of pad on the yield of self-assembly are simulated. The optimal matching relations of the solder joint volume and the diameter of the pad with the 0.35 mm pitch and 0.3 mm pitch are analyzed.     

无铅工艺和有铅工艺

随着国际环保要求逐步提高,无铅工艺成为电子产业发展的一个必然过程。详细介绍了有铅工艺和无铅工艺的焊料合金成分、焊料成本、焊料合金熔点温度、焊料合金可焊性、焊焊接后出现的各种故障现象和焊接工艺特点,同时指出了有铅和无铅工艺对电子元器件和PCB要求的不同点,指出了它们的利弊以及使用设备的通用性。