SMT工藝技朮-無(wú)鉛焊接：控制與改進(jìn)工藝

/無(wú)鉛焊接：控制與改進(jìn)工藝ＢyＧerjanＤiepｓtrａt(yī)en本文描述怎樣控制與改進(jìn)無(wú)鉛工藝.。.。在實(shí)施無(wú)鉛工藝之后,我們必須經(jīng)常跟進(jìn)、監(jiān)察和分析數(shù)據(jù),以保持工藝在控制之中。無(wú)鉛焊接已經(jīng)引入了，因此無(wú)數(shù)的問(wèn)題也提出來(lái)了。盡管如此,許多問(wèn)題還是必須回答的，包括無(wú)鉛的定義、它的實(shí)施成本、和甚至是否所有技術(shù)問(wèn)題已經(jīng)解決。但是，實(shí)驗(yàn)繼續(xù)在新的無(wú)鉛合金的可靠性上提供好的數(shù)字.本文討論成本與能量效應(yīng),并展示工藝必須不斷地檢驗(yàn)，因?yàn)榧夹g(shù)與工藝知識(shí)在將來(lái)會(huì)改進(jìn)的.一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)模式，比如德明循環(huán)（Dｅmｉｎgcyｃｌｅ），可用來(lái)維護(hù)無(wú)鉛焊接工藝的控制,作出調(diào)整和改進(jìn),并在可能的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)成本的節(jié)約.材料成本焊錫

作為一個(gè)例子，某種焊接機(jī)的錫鍋含有大約760公斤的錫鉛(SnPb)合金。用SnPb來(lái)填滿(mǎn)錫鍋將花大約＄3,9６0美元。ＳnPｂ的密度為８。4g/mm3。用錫銅（SｎCｕ)合金填滿(mǎn)相同的錫鍋需要661公斤,其密度為7.31g/mm3：質(zhì)量＝（7.31÷8.4）x760=6６1.結(jié)果是焊錫成本增加28％或＄5，０63美元。其它無(wú)鉛替代方案,如錫銀(ＳnＡg，13５％)和錫銀銅（SｎＡgCu，145％)對(duì)焊錫成本的影響甚至更大?？紤]到焊接點(diǎn)和將SnPb與無(wú)鉛進(jìn)行比較，我們可以作下列計(jì)算。如果形狀相同，那么無(wú)鉛合金的質(zhì)量將較少，由于其密度較大.對(duì)于一個(gè)ＳnCｕ焊接的通孔引腳連接器,焊錫質(zhì)量為:(ρSｎCuxρSnＰｂ)xmassSnPb因?yàn)楹更c(diǎn)看上去不同，濕潤(rùn)可能較差，焊點(diǎn)的角度不同，我們必須驗(yàn)證是否計(jì)算的質(zhì)量差別大約等于焊接點(diǎn)的實(shí)際質(zhì)量增加。為了證實(shí)，我們焊接一塊有連接器的板(每塊板總共１92個(gè)引腳),稱(chēng)出焊接前后的重量差別(表一)。重量的增加多少都是所焊接的焊錫.表一、SnPb與ＳnCu的焊接質(zhì)量比較SｎPｂSnCｕ焊接１9２個(gè)引腳的板，

質(zhì)量增加（克）1，5８41,29６焊錫成本１０0%128％焊接4７0個(gè)通孔的板，

每孔的平均質(zhì)量（毫克)1０,382８，8８０焊錫成本１00%1２6％助焊劑?象在所有焊接工藝中一樣，助焊劑起主要的作用.可焊性和焊接缺陷可以改進(jìn)和減少,如果使用正確的助焊劑。如果我們實(shí)施“綠色"焊接工藝，我們使用無(wú)ＶＯC的水基助焊劑，它比醇基助焊劑有一些優(yōu)勢(shì)。幾個(gè)試驗(yàn)?zāi)壳耙呀?jīng)證明無(wú)VＯＣ的助焊劑與無(wú)鉛焊錫比免洗助焊劑顯示較好的結(jié)果。特別是對(duì)于板上的殘留物和可焊性,它們是較好的。一個(gè)理由就是應(yīng)用到板上的數(shù)量較少了。在助焊劑中的活性劑和化學(xué)物質(zhì)在水中比在醇類(lèi)中反應(yīng)更有化學(xué)活性。雖然無(wú)VＯＣ的助焊劑更貴,用這些助焊劑的總成本大約是相同的或甚至更少,因?yàn)橛糜诤附拥目倲?shù)量將減少。如果可焊性提高，返工的數(shù)量將減少。助焊劑數(shù)量減少也將造成維護(hù)減少。清潔機(jī)器的零部件將較容易，可以用熱水而不是化學(xué)品和儀器來(lái)完成?？墒?，錫球的數(shù)量隨著無(wú)VＯC助焊劑的使用而增加。這個(gè)增加的部分原因是工藝中較高的溫度，使得阻焊(solderresist）軟化。與錫鉛工藝比較,這些錫球的清除要容易得多。新的無(wú)ＶOＣ助焊劑現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)。助焊劑供應(yīng)商正嘗試將松香溶解與水基助焊劑，在錫球數(shù)量上的減少另人贊賞。這些研究將繼續(xù)下去，因?yàn)榇蠖鄶?shù)助焊劑供應(yīng)商還沒(méi)有成功地找到正確的配方。元件

對(duì)于許多元件,改變引腳的最終表面涂層將不是一個(gè)主要問(wèn)題.如果發(fā)生對(duì)無(wú)鉛表面涂層的將來(lái)很大的需求，那么元件供應(yīng)商更可能在將來(lái)轉(zhuǎn)換而不是現(xiàn)在。因?yàn)榧夹g(shù)是現(xiàn)成的,這些元件的價(jià)格預(yù)計(jì)不會(huì)大幅地增加.SnAg與ＳｎＡｇCu錫球?qū)τ贐GA似乎是SnPｂ的一個(gè)可接受的替代。對(duì)于周邊封裝的替代引腳表面涂層正在研究之中，可靠性和錫須(ｔinｗhｉskeｒ)問(wèn)題必須解決。較高的工藝溫度增加對(duì)元件潮濕敏感性性能和封裝完整性的要求?？梢越?jīng)受較高溫度，如280°C5秒鐘,的塑料現(xiàn)在正在設(shè)計(jì)，將會(huì)把價(jià)格推高。因此，需要一種具有高精度(ΔT較小和良好的傳熱)的回流焊接爐來(lái)運(yùn)行無(wú)鉛溫度曲線,滿(mǎn)足較便宜元件的規(guī)格.如果能將最高峰值溫度限制在２４5°C，并且將所有的焊錫按照無(wú)鉛錫膏的規(guī)格帶到熔點(diǎn)以上，那么對(duì)于用戶(hù)可以得到元件成本的減少。板的材料

除了禁止鉛之外,鹵化阻燃劑（halogenaｔeｄflameretardanｔs)也將從板的材料中消除。因此，使用無(wú)鉛表面涂層的新的板材必須用較高玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(Tg）來(lái)經(jīng)受較高的工藝溫度。這些新的板材，以及無(wú)鉛表面涂層,將影響價(jià)格?，F(xiàn)在還不清楚這些價(jià)格將增加多少，因?yàn)槎鄶?shù)電路板供應(yīng)商還在優(yōu)化板材的選擇與其制造工藝.氮?dú)?回流焊接爐.在回流焊接中，人們經(jīng)常討論氮?dú)獾谋匾?。一些工藝要求氮?dú)?，因?yàn)樗岣呖蓾駶?rùn)性，得到較好的焊接點(diǎn)的可靠性.在其它工藝中,氮?dú)饪赡茉斐筛嗟脑Q立,因此禁止或控制在一定水平。即便在回流焊接工藝中惰性氣體可能有幫助,但還有問(wèn)題就是是否成本合理。在一些國(guó)家，氮?dú)獠荒敲促F，如德國(guó)，成本大約是$0.08/ｍ３。在其它國(guó)際,比如瑞士，氮?dú)鈨r(jià)格大約為$０．８1／m3。相對(duì)勞動(dòng)力是非常合算的。最好，一臺(tái)爐應(yīng)該可以在空氣和氮?dú)庵羞\(yùn)行.基于成本的理由，應(yīng)該避免惰性氣體。但是，對(duì)于諸如較小與更復(fù)雜的設(shè)計(jì)，應(yīng)該要有轉(zhuǎn)向氮?dú)獾哪芰?對(duì)于氮?dú)鉀](méi)有所謂一般性的說(shuō)法。每一個(gè)工藝都有其自己特有的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。在以可能較高的工藝溫度實(shí)施無(wú)鉛焊接之后，必須回顧一下氮?dú)獾谋憩F(xiàn)與必要性.在一個(gè)較長(zhǎng)的生產(chǎn)時(shí)期后，可以在評(píng)估有關(guān)空氣或一種惰性氣體的決定.波峰焊接。和錫鉛焊錫一樣,當(dāng)焊錫在液體狀態(tài)和高溫時(shí)無(wú)鉛焊錫氧化十分迅速。如果不在惰性焊接機(jī)中,在表面的氧化皮去掉之后，在波峰上很快會(huì)形成新的氧化物.錫渣中含有由氧化皮發(fā)展的焊錫金屬單元.對(duì)于無(wú)鉛焊錫，波上的氧化物可能更容易肉眼看到。氧化物更容易看到有幾個(gè)原因.首先，在無(wú)鉛焊錫中的錫含量比在錫鉛中更高。到目前為止，在焊錫表面上最常見(jiàn)的氧化物是錫氧化物,氧化錫(SnO）和SｎO2.其次,溫度比在錫鉛焊接中更高.較高的溫度造成更多的氧化，造成更多的錫渣.錫渣的數(shù)量可以減少。某些波峰焊接機(jī)裝有一種軸向密封，消除在泵軸上形成的錫渣。其它錫渣是在波峰上形成。通過(guò)減少波的下落高度,錫渣的數(shù)量將會(huì)更少。下落高度是在波峰上溢出的焊錫到錫面的距離.氮?dú)獾氖褂靡矊⑻峁┮恍﹥?yōu)點(diǎn).氮?dú)馐浅杀居行У?，錫渣的數(shù)量可以減少。因?yàn)檠趸镏皇清a渣中的一小部分，錫渣應(yīng)該壓縮，從氧化單元中部分地分離出焊錫金屬。能量消耗回流焊接爐?回流焊接工藝要求許多能量將印刷電路板(PCＢ）加熱，之后，更多的能量需要冷卻板。無(wú)鉛焊接要求不同的溫度曲線,因此,不同的能量消耗.表二、無(wú)鉛與SnPb回流焊接溫度曲線的能量消耗SnPb溫度曲線線性SnAgCu溫度曲線ＳnAgCu溫度曲線SｎA(yù)ｇ溫度曲線最大坡度：?0-2°C/秒最大坡度:

0-2°Ｃ/秒最大坡度：?0—2°C/秒最大坡度：

0－2°C/秒保溫時(shí)間:

（１５0—170°C）?30-60秒保溫時(shí)間：?（150—１７０°C）?0-６0秒保溫時(shí)間：

（１５0—１70°Ｃ)?0－120秒液化以上時(shí)間:

3０-60秒液化以上時(shí)間：?60-90秒液化以上時(shí)間:?3０-60秒液化以上時(shí)間：

2０-60秒峰值溫度：?21５-２２0°C峰值溫度:

232—2４５°C峰值溫度:

235－２５50°C峰值溫度：?245－290°C＊計(jì)算面積：

２5，158計(jì)算面積:

2９,704計(jì)算面積：

28，５73計(jì)算面積：?26，7０4參考值：１00%參考值：１1８％參考值：1１４％參考值：1０６％*計(jì)算面積是加熱區(qū)域的總熱量，冷卻不包括在這些計(jì)算中。在一個(gè)試驗(yàn)中，我們將無(wú)鉛工藝的能量消耗與傳統(tǒng)的SｎPｂ比較(表二）。使用一個(gè)數(shù)據(jù)記錄儀，溫度曲線逐步顯示在工藝期間裝配的時(shí)間溫度特性.圖一中顯示ＳnAgCu的線性溫度曲線.在加熱曲線之下的區(qū)域有需要用來(lái)加熱裝配的能量有關(guān)部門(mén)。

圖一、線性SnＡｇＣu溫度曲線

圖二、一班制的回流爐功率消耗在另一個(gè)試驗(yàn)中,我們使用一臺(tái)專(zhuān)門(mén)回流爐和一個(gè)典型的板裝配來(lái)設(shè)定溫度曲線。為了決定功率的消耗,我們?cè)跈C(jī)器上安裝一個(gè)測(cè)量設(shè)備.每個(gè)工藝的功率消耗記錄在表三。表三、功率消耗SｎPb溫度曲線線性SnAgＣu溫度曲線SｎA(yù)ｇCu溫度曲線SnAg溫度曲線每小時(shí):７。67kWｈ

啟動(dòng)期間：2４kWｈ每小時(shí)：8ｋWh

啟動(dòng)期間：27kWh每小時(shí)：7.67kWh?啟動(dòng)期間：2４kWh每小時(shí)：９ｋＷｈ

啟動(dòng)期間：28kWh啟動(dòng)時(shí)間:2０分鐘啟動(dòng)時(shí)間：20分鐘啟動(dòng)時(shí)間：19分鐘啟動(dòng)時(shí)間：21分鐘參考值:100％參考值：107％參考值：100％參考值:118%功率消耗是在沒(méi)有板運(yùn)行通過(guò)爐子時(shí)測(cè)量的.圖二顯示在一班制工藝期間的一臺(tái)回流爐的功率消耗.SnPb曲線與線性的SnAｇＣu曲線比較。從線性的曲線,我們了解到液化以上的長(zhǎng)時(shí)間造成金屬間化合物增長(zhǎng)的增加，在對(duì)可靠性不是所希望的，并且對(duì)功率消耗有大的影響。SnＡg曲線具有高峰值溫度設(shè)定，要求許多能量來(lái)維持設(shè)定點(diǎn)。波峰焊接?在波峰焊接工藝中，由于較高的熔點(diǎn)和工藝溫度，有兩個(gè)區(qū)域?qū)?huì)顯示能量消耗的增加。第一個(gè)增加是在裝配的預(yù)熱。如果我們將免洗助焊劑應(yīng)用和無(wú)ＶOＣ的水基工藝比較，我們將發(fā)現(xiàn)在能量消耗上的增加最高達(dá)到25%，由于較高的預(yù)熱溫度.其次,因?yàn)楹附訙囟容^高，錫鍋需要更多的能量。如果我們將一種２８０°C的極高焊接溫度與２５0°Ｃ的正常的SnＰb溫度比較，我們發(fā)現(xiàn)列于表四的數(shù)據(jù).表四、錫鍋功率消耗（Δ波）焊錫ＳnPb（２50°C)SｎCu(2８0°Ｃ）達(dá)到設(shè)定點(diǎn)的功率消耗

達(dá)到設(shè)定點(diǎn)的小時(shí)34ｋWh

3.5小時(shí)36kWh

5．５小時(shí)在設(shè)定點(diǎn)的每小時(shí)功率消耗5ｋWh5ＫWh功率消耗是在沒(méi)有板運(yùn)行通過(guò)焊接機(jī)器時(shí)測(cè)量的.圖三顯示在一班制生產(chǎn)工藝期間的一個(gè)專(zhuān)門(mén)錫鍋的功率消耗。圖四顯示類(lèi)似的錫鍋在兩班制生產(chǎn)工藝期間的功率消耗.

圖三、一班制錫鍋的功率消耗?圖四、兩班制錫鍋的功率消耗運(yùn)作成本產(chǎn)出

一般，無(wú)鉛波峰焊接工藝要求較長(zhǎng)的接觸時(shí)間,以達(dá)到焊錫的良好濕潤(rùn).如果必要，機(jī)器可以安裝一個(gè)不同波形形成器。如果還沒(méi)有達(dá)到適當(dāng)?shù)臐駶?rùn)，那么傳送帶速度必須減少。可是，減少傳送帶速度可能造成較低的產(chǎn)出。修理－失效率

焊接點(diǎn)看上去不同，顯示不同的形狀。從我們?cè)跓o(wú)鉛實(shí)施中所看到的，缺陷數(shù)量沒(méi)有增加。盡管如此，諸如焊腳提起的新缺陷確有發(fā)生。迄今，可靠性測(cè)試沒(méi)有顯示由于焊腳提起的較低的品質(zhì)，因此這些焊點(diǎn)不需要修理。對(duì)于修理工作，烙鐵嘴的氧化物增加也會(huì)發(fā)生。維護(hù)

由于無(wú)鉛焊接的維護(hù)增加應(yīng)該不是所希望的。無(wú)ＶOＣ的水基助焊劑可能甚至減少維護(hù)時(shí)間和間隔，與免洗助焊劑相比。對(duì)于回流焊接，一個(gè)好的助焊劑管理系統(tǒng)將減少維護(hù)成本。新的錫膏將有不同的助焊劑,將在較高的溫度下蒸發(fā)其它殘留物,但是不會(huì)造成維護(hù)間隔或時(shí)間的增加。工藝改進(jìn)在實(shí)施之后，工藝必須持續(xù)地控制、改進(jìn)和重新設(shè)計(jì)，以節(jié)約成本和具有競(jìng)爭(zhēng)性。因此，工程師和所有那些負(fù)責(zé)無(wú)鉛工藝的人都應(yīng)該知道新的材料、工藝和機(jī)器更新將在不遠(yuǎn)的未來(lái)引入。新的材料?雖然一些公司已經(jīng)無(wú)鉛焊接了兩年多,但是對(duì)其合金的選擇應(yīng)該作一些評(píng)述。如果板的材料中不出現(xiàn)銅，例如銅焊盤(pán)上有機(jī)可焊性保護(hù)涂層（OSP），那么停留在合金，特別是SnＡｇ，的規(guī)格界限內(nèi)是非常困難的.越來(lái)越多的公司選擇SnＡgＣu作為SnPb的替代材料，SnCu由于成本的原因只用在波峰焊接。錫鋅（ＳnZｎ)與錫鋅鉍（ＳnＺnBi)在可見(jiàn)的未來(lái)還是回流焊接的局外人。如果錫膏供應(yīng)商能夠?yàn)檫@種錫膏設(shè)計(jì)一種超級(jí)助焊劑系統(tǒng),成功消除含鋅合金的氧化問(wèn)題，那么這些合金由于其低熔點(diǎn)和成本將煥發(fā)新的興趣。?圖五、德明循環(huán)板的布局

因?yàn)樾碌陌l(fā)展將會(huì)在無(wú)鉛焊接工藝的不同區(qū)域出現(xiàn)，所以要求持續(xù)使用一種標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)模式,如德明循環(huán)(Dｅmｉｎgcｙｃle)（圖五）。按照這個(gè)模式來(lái)實(shí)施（或決定不實(shí)施）新的發(fā)展。例如，一種新的助焊劑將引入到工藝中。跟隨的步驟是：計(jì)劃：計(jì)劃一個(gè)試驗(yàn)來(lái)找出是否該助焊劑將改進(jìn)品質(zhì)、降低成本或達(dá)到已經(jīng)選定的另一個(gè)目標(biāo)。做：運(yùn)行該試驗(yàn)檢查:分析試驗(yàn)的輸出和判斷是否該助焊劑滿(mǎn)足期望行動(dòng)：在工藝中實(shí)施該助焊劑，保持觀察品質(zhì).結(jié)論用德明循環(huán)，已經(jīng)達(dá)到該實(shí)施計(jì)劃的結(jié)尾.雖然無(wú)鉛焊接是一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，大部分制造商還正在收集信息，或者只是剛開(kāi)始其第一個(gè)嘗試。希望這里的文章將幫助你開(kāi)發(fā)一個(gè)穩(wěn)健的、可重復(fù)的無(wú)鉛焊接工藝，產(chǎn)生持續(xù)的高合格率。新型無(wú)鉛焊錫膏與回流技術(shù)BｙJｉmＲabyaｎdDavｉdHｅlleｒ本文介紹，一項(xiàng)新的研究評(píng)估了SnAgBi和SnAgＣu合金與裸銅和浸錫焊盤(pán)表面的性能表現(xiàn)。?圖一、回流后焊點(diǎn)直徑與印刷后焊點(diǎn)

直徑的比率.?注:比率越高，相對(duì)濕潤(rùn)率越好?圖二、日本制造商常用的無(wú)鉛錫膏溫度曲線

圖三、在鍍錫焊盤(pán)上基準(zhǔn)的SｎPｂ焊點(diǎn)的橫截面

圖四、在鍍錫焊盤(pán)上SｎA(yù)gCuSb焊點(diǎn)的橫截面?圖五、在顯微透視之前在鍍錫焊盤(pán)上

SｎA(yù)ｇＣuSb的Ｘ射線圖?圖六、在鍍錫焊盤(pán)上SnAｇBi焊點(diǎn)的橫截面

圖七、在鍍錫焊盤(pán)上SnＡgＢi焊點(diǎn)的橫截面

圖八、在鍍錫焊盤(pán)上供應(yīng)商A的SｎA(yù)gCｕ焊點(diǎn)的橫截面?圖九、在裸銅焊盤(pán)上供應(yīng)商A的ＳnAgCu焊點(diǎn)的橫截面

圖十、在裸銅焊盤(pán)上供應(yīng)商B的ＳnAｇＣu焊點(diǎn)的橫截面基礎(chǔ)冶金學(xué)與波峰焊接趨勢(shì)ByＪａsonM.Smith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(kāi)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(mǎn)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(duì)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(kāi)發(fā)和理解為將來(lái)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)模焊接概念是在英國(guó)的浸焊（ｄipsｏlｄerinｇ)。在八十年代,開(kāi)發(fā)出被稱(chēng)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(lái)滿(mǎn)足設(shè)備的要求;可是,化學(xué)成分和理論動(dòng)力學(xué)還是基本的和簡(jiǎn)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(lái)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(lèi)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(wèn)題，因?yàn)樾枰谝淮尉彤a(chǎn)生適當(dāng)?shù)倪B接，并在裝配上不進(jìn)行返修,今天的產(chǎn)品不如過(guò)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(lái)經(jīng)受ＰCB所暴露的環(huán)境。在保證適當(dāng)信號(hào)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(wèn)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(wèn)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(lái)匯合PCB，然后PＣB從波上傳送過(guò)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，因此當(dāng)板通過(guò)波峰時(shí)，不會(huì)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(wú)氧化的金屬引入裝配.焊接動(dòng)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(lái)克服PＣB與熔化焊錫池之間的溫度差。加熱ＰCB來(lái)補(bǔ)償溫差差,不對(duì)元件引起傷害。PCＢ有必要的暴露金屬區(qū)域,從波峰上通過(guò).焊錫以適當(dāng)?shù)慕雍吓c熔濕角度熔濕到金屬。表面能量與接觸角度決定熔化的焊錫對(duì)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(lái)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(kāi)減少而增加。

２、進(jìn)入焊點(diǎn)的流動(dòng)速度隨著表面分開(kāi)的減少而減少。

冶金學(xué)的因素對(duì)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(zhǎng)

直到連接冷卻到可以處理，金屬間化合層還在增長(zhǎng)。增長(zhǎng)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(shuō)明增長(zhǎng)是通過(guò)交互原子向界面擴(kuò)散來(lái)控制的。這個(gè)金屬間化合層通常是1μm的Cu6Ｓn5。Cｕ來(lái)自于PCＢ的連接面,而Sｎ來(lái)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(duì)連接是好的，直到其增長(zhǎng)完全支配焊接點(diǎn)的特性;這時(shí)，這樣的焊點(diǎn)對(duì)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(chēng)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(lái)自于早期對(duì)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(guò)來(lái).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(jiǎn)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α+共晶組成，從圖二的扛桿定律支配比值。有實(shí)例證明,沒(méi)有樹(shù)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(dòng)能。當(dāng)超過(guò)固體可溶性極限的成分在室溫下冷卻時(shí)，α相的平均成分結(jié)核。轉(zhuǎn)換固相的轉(zhuǎn)化動(dòng)能被固體轉(zhuǎn)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)。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α片之前沒(méi)有溶質(zhì)集結(jié)和結(jié)構(gòu)的集結(jié),在β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(guò)冷,盡管這個(gè)現(xiàn)象不是平面不穩(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(zhǎng)時(shí)機(jī)運(yùn)行，暴露給所有金屬的焊錫可能具有與原來(lái)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(cè)，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(wú)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(duì)減少鉛使用的關(guān)注，由于其毒性和再生利用的處理不當(dāng)６。轉(zhuǎn)換到無(wú)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(duì)環(huán)境有嚴(yán)重影響，如果處理、運(yùn)輸、再生不當(dāng)?shù)脑?huà)。如果不遵循適當(dāng)?shù)男l(wèi)生要求,對(duì)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(duì)要接受的無(wú)鉛替代品,必須提供下列:有足夠數(shù)量的來(lái)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(lèi)似Sn/Pb容易修理非毒性低成本許多公司正在開(kāi)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(guó)家電子制造協(xié)會(huì)(NEＭＩ,NationalEｌectrｏnicsManuｆacturｉnｇInitiative)的目標(biāo)是到20０1年用生產(chǎn)無(wú)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(kāi)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(xiě)世界范圍的數(shù)據(jù)庫(kù)和收集材料特性數(shù)據(jù).工藝上關(guān)注的問(wèn)題

國(guó)際錫研究協(xié)會(huì)（ITRＩ,Ｉnternａt(yī)iｏnalTinReseaｒchInstitute）開(kāi)辦了SOLDEＲＴEC,一個(gè)無(wú)鉛焊接技術(shù)中心，來(lái)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(lái)表示好壞。表一、焊錫合金比較＊

Sn/3。5ＡgSn／Ａｇ／CuSn／Ag/Ｃu／SbＳn/0.７CuSｎ／Bi/AｇＳｎ/Zn/Bi過(guò)程溫度53。53。5621焊角聳立阻力2．52．52.5２.55.55．５可焊性４235110可處理性31．5１.5541０可靠性３１．51。5456可再生性２.52.52.52．5５6成本4．５４．５4。５1.54。５1。5可利用性１。53４1．５５６總分2621２32８3２４６*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)的材料消耗在制造產(chǎn)品與過(guò)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(lái)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(lèi)似于在Sn／Pb共晶合金系統(tǒng)中見(jiàn)到的。銅和錫兩種金屬都是來(lái)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(kāi)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。很高量的污染可看作第三元素.有集團(tuán)已經(jīng)開(kāi)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(lái)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(huì)降低焊錫的熔濕（wettｉng)特性。結(jié)論?在對(duì)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(duì)焊接應(yīng)用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共晶焊錫的研究已經(jīng)開(kāi)展多時(shí)，大部分可以接受?？墒?這似乎對(duì)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(lái)是將來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的方法，因?yàn)閷ふ腋h(huán)境友好材料的動(dòng)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.怎樣清潔才足夠清潔?BｙJaｎｅKoh本文介紹,對(duì)清潔度標(biāo)準(zhǔn)的回顧顯示,對(duì)于清潔度問(wèn)題經(jīng)常沒(méi)有快捷簡(jiǎn)易的答案.經(jīng)常通過(guò)我們的技術(shù)支持熱線詢(xún)問(wèn)的一個(gè)問(wèn)題是，“IPC關(guān)于清潔度的標(biāo)準(zhǔn)是什么？”。這是一個(gè)經(jīng)常被工業(yè)新手所問(wèn)的簡(jiǎn)單直率的問(wèn)題,因此簡(jiǎn)單直率的答案一般是他們所想要的?？墒?，在大多數(shù)情況中，這對(duì)他們個(gè)人需要還不夠?qū)I(yè)。?為了回答這個(gè)問(wèn)題，首先要了解簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)：正在使用的IPC標(biāo)準(zhǔn)、殘留物類(lèi)型、適用范圍和清潔度標(biāo)準(zhǔn).表一回答了這些問(wèn)題，古老的方式—快捷簡(jiǎn)單。表一、ＩPＣ清潔度要求總結(jié)標(biāo)準(zhǔn)殘留物類(lèi)型適用范圍清潔度標(biāo)準(zhǔn)ＩPC—6012離子所有類(lèi)別電子的阻焊涂層前的光板〈1.5６μｇ/ｃm2NaCl當(dāng)量ＩＰC-6012有機(jī)物*所有類(lèi)別電子的阻焊涂層前的光板無(wú)污染物析出J-STD－０01所有類(lèi)型所有類(lèi)別電子的阻焊涂層前的光板足夠保證可焊性Ｊ－SＴD-001顆粒所有電子類(lèi)別的焊后裝配不松脫、不揮發(fā)、最小電氣間隔J—SＴＤ-00１松香*１類(lèi)電子的焊后裝配

２類(lèi)電子的焊后裝配?３類(lèi)電子的焊后裝配〈20０μg/cm２?＜100μg/cm２

<4０μｇ／cm２Ｊ－STD—０01離子＊所有電子類(lèi)別的焊后裝配<１．56μg/cm2NaＣl當(dāng)量ＩPC-A—160可見(jiàn)殘留物所有電子類(lèi)別的焊后裝配視覺(jué)可接受性*當(dāng)要求測(cè)試時(shí)但這些答案提供了必要的事實(shí)嗎？不幸的是，很少滿(mǎn)足到打電話(huà)的人。事實(shí)上，這些答案通常引發(fā)更多的問(wèn)題，比如:“就這個(gè)嗎？";“如果污染物有更多的氯化物怎么辦？”；“免洗工藝中的助焊劑殘留物怎么辦?”；“假設(shè)用共形涂層（cｏnformalcoat)保護(hù)裝配會(huì)怎么樣？";或者,“其它的非離子污染物怎么辦？”?不象過(guò)去松香助焊劑主宰工業(yè)的“那段好時(shí)光”,新的表面涂層、助焊劑、焊接與清洗系統(tǒng)正不斷出現(xiàn)。很明顯，沒(méi)有“萬(wàn)能的”答案。由于這個(gè)理由，標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)格強(qiáng)調(diào)用來(lái)證明可靠性的測(cè)試規(guī)程,而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的通過(guò)/失效數(shù)字。

再仔細(xì)地看一下IPC標(biāo)準(zhǔn)—特別是IPC-６0１2，剛性印刷板的的技術(shù)指標(biāo)與性能—揭示了，應(yīng)該在文件中規(guī)定上阻焊層、焊錫或替代的表面涂層之后的對(duì)光板的清潔度要求。這意味著裝配制造商必須告訴電路板制造商他們希望光板有多清潔。它也給使用免洗工藝的裝配制造商留有余地來(lái)對(duì)進(jìn)來(lái)的電路板規(guī)定一個(gè)更加嚴(yán)格的清潔度要求。?裝配制造商不僅需要規(guī)定進(jìn)來(lái)的板的清潔度,而且要與用戶(hù)對(duì)裝配好的產(chǎn)品的清潔度達(dá)成一致.按照J(rèn)—ＳTD-001，除非用戶(hù)規(guī)定，制造商應(yīng)該規(guī)定清潔要求(或者免洗或一個(gè)或兩個(gè)裝配面要清洗)和測(cè)試清潔度(或者不要求測(cè)試、表面絕緣電阻測(cè)試、或者測(cè)試離子、松香或其它有機(jī)表面污染物）.那么清潔系統(tǒng)是在焊接工藝與產(chǎn)品的兼容性的基礎(chǔ)上選擇的。清潔度測(cè)試將取決于使用的助焊劑和清潔化學(xué)品.如果使用松香助焊劑,Ｊ—STD－001提供了1、２、3類(lèi)產(chǎn)品的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)。否則,離子污染測(cè)試是最簡(jiǎn)單和最小成本的。J—STD—001也有一般的數(shù)字要求，如表一所述。

如果氯化物含量是一個(gè)關(guān)注,涉及離子色譜分析的工業(yè)研究結(jié)果已經(jīng)顯示,下面的指引是氯化物含量的合理斷點(diǎn).當(dāng)氯化物含量超過(guò)下列水平是，增加了電解失效的危險(xiǎn)性：對(duì)低固體助焊劑,小于0。3９μg／ｃm2對(duì)高固體松香助焊劑，小于0．70μg/cm2對(duì)水溶性助焊劑,小于0。7５－0.78μｇ／ｃm2對(duì)錫／鉛金屬化的光板，小于0.３1μg／cm２對(duì)清潔的討論經(jīng)常得出這個(gè)最終答案：真正的清潔度決定于產(chǎn)品和所希望的最終使用環(huán)境。但是怎么決定什么清潔對(duì)一個(gè)特定的最終使用環(huán)境是足夠的呢？通過(guò)徹底和嚴(yán)格的分析,研究每一個(gè)潛在的污染物與最終使用情形，進(jìn)行長(zhǎng)期的可靠性測(cè)試。

但是有沒(méi)有更簡(jiǎn)易的方法呢?通過(guò)引進(jìn)其它人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)縮短增加學(xué)習(xí)的彎路。諸如IPC、EMPF和NavalAvionｉcsCenｔer（美國(guó)海軍航空中心）已經(jīng)進(jìn)行了各種清潔度情況的一系列測(cè)試與工業(yè)研究；其中一些發(fā)現(xiàn)可在公共領(lǐng)域得到。這些技術(shù)論文和手冊(cè)指導(dǎo)個(gè)人或公司理解這個(gè)微妙的,也很關(guān)鍵的,工藝測(cè)試與效果的元素.一個(gè)好的例子就是,IＰC、美國(guó)環(huán)保局(EPA,ＥnｖironmｅntalＰｒotectionAgenｃy）、美國(guó)國(guó)防部(ＤＯD，DepartｍeｎｔofDefensｅ）主辦的,八十年代后期完成的深入的清潔與清潔度測(cè)試程序。這個(gè)程序調(diào)查研究了在電子制造清潔工藝中使用的、減少氟氯化碳(CFC,chｌｏrofluｏrocａrｂon)水平的新的材料與工藝。

電子工業(yè)中下一個(gè)大的波動(dòng)－無(wú)鉛焊錫與無(wú)鹵化物絕緣層的運(yùn)動(dòng)—可能將觸發(fā)另一次對(duì)清潔與清潔度的廣泛的工業(yè)范圍內(nèi)的研究。直到那時(shí)，讀者與電話(huà)咨詢(xún)者將需要在掌握IPC規(guī)格的基礎(chǔ)上，從各種銷(xiāo)售材料、個(gè)案研究、報(bào)告與告訴他們個(gè)別清潔度要求應(yīng)該是什么的指引中看清楚。下一代的回流焊接技術(shù)ＢyＨirｏSugａｎｕmaaｎｄAlｖｉnTａｍanａha本文介紹，世界范圍內(nèi)無(wú)鉛錫膏的實(shí)施出現(xiàn)加快，隨著元件變得更加形形色色,從大的球柵陣列(BGA）到不斷更密間距的零件,要求新的回流焊接爐來(lái)提供更精確控制的熱傳導(dǎo)。表一、典型的無(wú)鉛焊錫特性合金熔點(diǎn)蠕變強(qiáng)度熔濕熱阻Sｎ/3。5Ag２16～2２1°C良好一般良好Sｎ/3.５Ａｇ/0．７Ｃu共晶

Sｎ/３.5Ag/4.8Bｉ

Sn/5.8Ｂi139～2００°Ｃ一般一般良好Ｓn/7.５Bｉ/2.0Ａg/0。5Ｃu

Sｎ/0.7Ｃu２２７°C一般？?

Sn/９．０Ｚn1９0～１９９°C良好一般良好Sn/8。0Ｚn/３.0Ｂi共晶

表一與表二列出了典型的無(wú)鉛(lead－ｆrｅe(cuò)）錫膏（solｄｅrpａsｔe）的特性和熔濕(wetting）參數(shù).顯示各種無(wú)鉛材料（不包括那些含鉍)的主要金屬成分和特性的表一,揭示它們具有比傳統(tǒng)的Sn/Pb錫膏更高的熔化溫度。從表二中在銅上的熔濕參數(shù)可以清楚地看到,它們也不如Sn６3/Pb3７錫膏熔濕得那么好。更進(jìn)一步,其它的試驗(yàn)已經(jīng)證明當(dāng)Sn6３／Pb37錫膏的可擴(kuò)散能力為93％時(shí),無(wú)鉛錫膏的擴(kuò)散范圍為73～77%。

Sn63/Pb37錫膏的回流條件是熔點(diǎn)溫度為183°C,在小元件上引腳的峰值溫度達(dá)到240°Ｃ，而大元件上得到210°C.可是,大小元件之間這30°C的差別不影響其壽命。這是因?yàn)楹附狱c(diǎn)是在高于錫膏熔化溫度的２7～57°C時(shí)形成的。由于金屬可溶濕性通常在較高溫度時(shí)提高，所以這些條件對(duì)生產(chǎn)是有利的.?可是,對(duì)于無(wú)鉛錫膏,比如Sｎ/Ag成分的熔點(diǎn)變成21６～2２1°C。這造成加熱的大元件引腳要高于230°C以保證熔濕.如果小元件上引腳的峰值溫度保持在２40°C,那么大小元件之間的溫度差別減少到小于10°C。這也戲劇性地減少錫膏熔點(diǎn)與峰值回流焊接溫度之間的差別，如圖一所示。這里，回流焊接爐必須減少大小元件之間的峰值溫度差別，和維持穩(wěn)定的溫度曲線在整個(gè)印刷電路板（PCB)在線通過(guò)的過(guò)程中，以得到高生產(chǎn)率水平。表二、銅上的熔濕參數(shù)*合金溫度°C接觸角度時(shí)間（s)63Sn/3７Pb２6０17３．896．5Sn/３。５Ａg260362．09５。0Sn/５。0Sb28０433.３42。0Sn／5８.０Bｉ195439.3５0.０Sn/5０．0Iｎ2１5６31４。２*ＦromIPCWorｋs'99，＂Lead—ｆreeSoｌders”ｂyDr。J。Hｗang。峰值溫度維護(hù)?也必須考慮要加熱的零件的熱容量和傳導(dǎo)時(shí)間。這對(duì)BGA特別如此，其身體(和PCＢ）首先加熱。然后熱傳導(dǎo)到焊盤(pán)和BGＡ錫球，以形成焊點(diǎn).例如，如果230°C的空氣作用在包裝表面—焊盤(pán)與BGＡ錫球?qū)⒅饾u加熱而不是立即加熱。因此,為了防止溫度沖擊，包裝元件一定不要在回流區(qū)過(guò)熱，在焊盤(pán)與ＢGＡ錫球被加熱形成焊接點(diǎn)的時(shí)候?；亓鳡t加熱系統(tǒng)

兩種最常見(jiàn)的回流加熱方法是對(duì)流空氣與紅外輻射（IＲ,iｎfｒaredraｄiａｔioｎ）。對(duì)流使用空氣作傳導(dǎo)熱量的媒介，對(duì)加熱那些從板上“凸出"的元件，比如引腳與小零件,是理想的.可是，在該過(guò)程中,在對(duì)流空氣與PＣB之間的一個(gè)“邊界層”形成了,使得熱傳導(dǎo)到后者效率不高，如圖二所示。?用IＲ方法，紅外加熱器通過(guò)電磁波傳導(dǎo)能量，如果控制適當(dāng),它將均勻地加熱元件?？墒?，如果沒(méi)有控制，ＰＣＢ和元件過(guò)熱可能發(fā)生。IR機(jī)制,如燈管和加熱棒，局限于表面區(qū)域，大多數(shù)熱傳導(dǎo)集中在PＣB的直接下方，妨礙均勻覆蓋。因?yàn)檫@個(gè)理由，ＩR加熱器必須大于所要加熱的板，以保證均衡的熱傳導(dǎo)和有足夠的熱量防止PCＢ冷卻。

三種熱傳導(dǎo)機(jī)制中－傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流—只有后兩者可通過(guò)回流爐控制。通過(guò)輻射的熱傳導(dǎo)是高效和大功率的，如下面的方程式所表示：T(Ｋ）e=ｂT４這里熱能或輻射的發(fā)射功率e是與其絕對(duì)溫度的四次方成比例的，ｂ是Ｓｔefａn-Boltzman常數(shù).

因?yàn)榧t外加熱的熱傳導(dǎo)功率對(duì)熱源的溫度非常敏感，所以要求準(zhǔn)確控制。而對(duì)流加熱沒(méi)有輻射那么大的功率，它可以提供良好的、均勻的加熱。IR+強(qiáng)制對(duì)流加熱?今天的最先進(jìn)的回流爐技術(shù)結(jié)合了對(duì)流與紅外輻射加熱兩者的優(yōu)點(diǎn)。元件之間的峰值溫度差別可以保持在8°Ｃ,同時(shí)在連續(xù)大量生產(chǎn)期間PＣＢ之間的溫度差別可穩(wěn)定在大約１°C。

IＲ+強(qiáng)制對(duì)流的基本概念是，使用紅外作為主要的加熱源達(dá)到最佳的熱傳導(dǎo),并且抓住對(duì)流的均衡加熱特性以減少元件與PＣＢ之間的溫度差別。對(duì)流在加熱大熱容量的元件時(shí)有幫助,諸如BGA，同時(shí)對(duì)較小熱容量元件的冷卻有幫助。

在圖三中，（1）代表具有大熱容量的元件的加熱曲線,（2)是小熱容量的元件。如果只使用一個(gè)熱源，不管是IR或者對(duì)流,將發(fā)生所示的加熱不一致。當(dāng)只有IR用作主熱源時(shí),將得到實(shí)線所示的曲線結(jié)果?？墒?，虛線所描述的加熱曲線顯示了IR/強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn),這里增加強(qiáng)制對(duì)流的作用是，加熱低于設(shè)定溫度的元件，而冷卻已經(jīng)升高到熱空氣溫度之上的那些零件。?先進(jìn)回流焊接爐的第二個(gè)特點(diǎn)是其更有效地傳導(dǎo)對(duì)流熱量給PＣB的能力。圖四比較傳統(tǒng)噴嘴對(duì)流加熱與強(qiáng)制對(duì)流加熱的熱傳導(dǎo)特性。后面的技術(shù)可均勻地將熱傳導(dǎo)給ＰCＢ和元件，效率是噴嘴對(duì)流的三倍。?最后，不象用于較舊的回流焊接爐中的加熱棒和燈管型IR加熱器,這個(gè)較新一代的系統(tǒng)使用一個(gè)比PＣB大許多的IＲ盤(pán)式加熱器,以保證均勻加熱（圖五)。PCB加熱偏差

一個(gè)試驗(yàn)設(shè)法比較ＱＦP１40P與ＰCB之間的、45ｍm的BGA與ＰCＢ之間在三種條件下的溫度差別：當(dāng)只有ＩＲ盤(pán)式加熱器的回流時(shí)、只有對(duì)流加熱和使用結(jié)合ＩＲ／強(qiáng)制對(duì)流加熱的系統(tǒng)。

對(duì)流回流產(chǎn)生在QFP14０Ｐ與PCＢ之間2２°C的溫度差（在預(yù)熱期間ＰCＢ插入后的７0秒）。相反,通過(guò)結(jié)合式系統(tǒng)加熱結(jié)果只有7°C的溫度不一致，而45mm的ＢGA對(duì)流加熱結(jié)果是9°C的溫度差別，結(jié)合式系統(tǒng)將這個(gè)溫度差減少到3°C。另外,在PCB與４５mｍ的BＧA之間的峰值溫度差別當(dāng)用結(jié)合式系統(tǒng)回流時(shí)只有12°C,使用的是傳統(tǒng)的溫度曲線設(shè)定。這個(gè)差別使用梯形曲線可減少到8°C,如后面所述。（在連續(xù)大生產(chǎn)中,回流爐中的溫度不穩(wěn)定在使用無(wú)鉛錫膏時(shí)將有重大影響。試驗(yàn)已經(jīng)顯示尺寸為250x3３0x１.6ｍm的PCB、分開(kāi)5ｃｍ插入，其峰值溫度在大約1°C之內(nèi)。)最佳回流溫度曲線

對(duì)于無(wú)鉛錫膏，元件之間的溫度差別必須盡可能地小。這也可通過(guò)調(diào)節(jié)回流曲線達(dá)到。用傳統(tǒng)的溫度曲線,雖然當(dāng)板形成峰值溫度時(shí)元件之間的溫度差別是不可避免的,但可以通過(guò)幾個(gè)方法來(lái)減少:?延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間。這大大減少在形成峰值回流溫度之前元件之間的溫度差。大多數(shù)對(duì)流回流爐使用這個(gè)方法?？墒?因?yàn)橹竸┛赡芡ㄟ^(guò)這個(gè)方法蒸發(fā)太快，它可能造成熔濕（wetting)差,由于引腳與焊盤(pán)的氧化。?提高預(yù)熱溫度。傳統(tǒng)的預(yù)熱溫度一般在１４0～16０°C，可能要對(duì)無(wú)鉛焊錫提高到170～190°C.提高預(yù)熱溫度減少所要求的形成峰值溫度,這反過(guò)來(lái)減少元件（焊盤(pán))之間的溫度差別.可是,如果助焊劑不能接納較高的溫度水平，它又將蒸發(fā),造成熔濕差，因?yàn)楹副P(pán)引腳氧化。?梯形溫度曲線（延長(zhǎng)的峰值溫度).延長(zhǎng)小熱容量元件的峰值溫度時(shí)間，將允許元件與大熱容量的元件達(dá)到所要求的回流溫度，避免較小元件的過(guò)熱.使用梯形溫度曲線，如圖六所示，一個(gè)現(xiàn)代結(jié)合式回流系統(tǒng)可減少4５mm的BGＡ與小型引腳包裝（ＳＯＰ，sｍallｏｕtｌineｐａcｋage）身體的之間的溫度差到8°C。氮?dú)饣亓鳡t

無(wú)鉛錫膏可能出現(xiàn)熔濕的困難，因?yàn)槠淙刍瘻囟韧ǔ８?，而在峰值回流溫度之間的溫度差不是很大.另外，無(wú)鉛錫膏的金屬成分一般特性是可擴(kuò)散性差。而且，高熔點(diǎn)的無(wú)鉛錫膏在貼裝頂面和底面PＣＢ時(shí)將產(chǎn)生問(wèn)題。在Ａ面回流焊接期間，越高的溫度Ｂ面焊盤(pán)氧化越嚴(yán)重。在200°C之上，氧化膜的厚度迅速增加，這可能導(dǎo)致在回流B面時(shí)熔濕性差。

具有Sn/Zｎ成分的錫膏也可能出現(xiàn)問(wèn)題(Zn容易氧化）。如果氧化發(fā)生,焊錫將不能與其它金屬融合。因此，將要求氮?dú)獾氖褂?以維持無(wú)鉛工藝的高生產(chǎn)力。?在以ＩR盤(pán)式加熱器為主要熱源的結(jié)合式IR/強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)中（對(duì)流是均勻加熱媒介）,氮?dú)獾南目蓽p少到少于現(xiàn)在全對(duì)流回流爐所要求的一半數(shù)量。(可接納450mm寬度PCB的爐的最大氮?dú)庀臑槊糠昼姡?０升。)一個(gè)可選的內(nèi)部氮?dú)獍l(fā)生器可消除大的氮?dú)馔暗男枰Ｗ詣?dòng)過(guò)程監(jiān)測(cè)

除了要求下一代的爐子技術(shù)之外，窄小的無(wú)鉛工藝窗口使得必須要做連續(xù)的工藝過(guò)程監(jiān)測(cè)，因?yàn)樯踔梁苄〉墓に嚻x都可能造成不合規(guī)格的焊接產(chǎn)品.監(jiān)測(cè)回流焊接工藝的最有效方法是用自動(dòng)、連續(xù)實(shí)時(shí)的溫度管理系統(tǒng)。該實(shí)時(shí)溫度管理系統(tǒng)允許裝配者通過(guò)連續(xù)的監(jiān)測(cè)在回流爐中的過(guò)程溫度，獲得和分析其焊接過(guò)程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)通常由３0個(gè)嵌入兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)不銹鋼探測(cè)器的熱電偶組成，探測(cè)器永久地安裝在剛好傳送帶的上方或下方。熱電偶連續(xù)地監(jiān)測(cè)過(guò)程溫度，每五秒記錄讀數(shù).這些溫度在爐子控制器的ＰＣ屏幕上作為過(guò)程溫度曲線顯示出來(lái)(圖七）。?實(shí)時(shí)溫度管理系統(tǒng)通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)由穿過(guò)式測(cè)溫儀測(cè)定的溫度曲線與由實(shí)時(shí)溫度管理熱電偶探測(cè)器所測(cè)量的過(guò)程溫度之間的數(shù)學(xué)相關(guān)性,來(lái)提供對(duì)每個(gè)處理板的產(chǎn)品溫度曲線。來(lái)自實(shí)時(shí)溫度管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)發(fā)送到遠(yuǎn)方位置，最大利用這種稀有工程資源的價(jià)值.?實(shí)時(shí)連續(xù)溫度記錄的其它優(yōu)點(diǎn)包括,消除使用標(biāo)準(zhǔn)穿過(guò)式溫度記錄器的生產(chǎn)停頓,和所需要的預(yù)防性維護(hù)的計(jì)劃。研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代強(qiáng)制對(duì)流爐可以有效地工作時(shí)間延長(zhǎng),而不需要維護(hù)。實(shí)時(shí)溫度管理系統(tǒng)的使用立即提醒使用者爐的性能變差,允許要求時(shí)的預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃.?最后，嚴(yán)密控制的溫度過(guò)程可大大減少焊接點(diǎn)缺陷,和有關(guān)的昂貴的返工.事實(shí)上,實(shí)時(shí)溫度管理已經(jīng)成為工業(yè)范圍的專(zhuān)用品質(zhì)指示器?；亓鳒囟惹€優(yōu)化?現(xiàn)在先進(jìn)的軟件可簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換到無(wú)鉛裝配的任務(wù)。在較新的軟件中，有一個(gè)自動(dòng)溫度曲線預(yù)測(cè)工具,它允許使用者在數(shù)分鐘內(nèi)決定最佳的溫度曲線。該工具將曲線放在由希望設(shè)定規(guī)定界限的使用者設(shè)定的窗口中央。一個(gè)例子是前面提到的梯形曲線—即，如果裝配不能忍受高于240°C的溫度但必須最少230°Ｃ，那么該自動(dòng)預(yù)測(cè)工具將找出一條最佳的溫度曲線，介于高限位與低限位之間的中央。結(jié)論?無(wú)鉛錫膏的使用將大大減少回流工藝窗口,特別是對(duì)于要求的峰值溫度.元件之間的溫度差必須減少，在連續(xù)生產(chǎn)期間回流爐的變化必須達(dá)到最小,為了高品質(zhì)與高生產(chǎn)力的制造。為了達(dá)到這一點(diǎn)，通過(guò)回流爐的溫度傳導(dǎo)必須精確控制。一個(gè)具有單獨(dú)與精密控制的各個(gè)加熱單元的結(jié)合式ＩＲ/強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)，提供要求用來(lái)可靠地處理無(wú)鉛裝配的方法。當(dāng)與自動(dòng)溫度曲線預(yù)測(cè)工具和連續(xù)實(shí)時(shí)溫度管理系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)，該回流技術(shù)為未來(lái)的無(wú)鉛電子制造商提供零缺陷生產(chǎn)的潛力.無(wú)鉛焊接：如何確定工藝ＢｙGerjanDieｐｓtrａt(yī)ｅｎ本文將研究確定什么參數(shù)對(duì)無(wú)鉛焊接有最大和最小影響的方法.目的是要建立一個(gè)質(zhì)量和可重復(fù)性受控的無(wú)鉛工藝。．．。開(kāi)發(fā)一套有效的方法既然生產(chǎn)線中的無(wú)鉛焊接即將來(lái)臨，那么我們應(yīng)該開(kāi)發(fā)出一套有效的方法，來(lái)決定正確的工藝設(shè)定.無(wú)鉛焊接不僅僅是以另一種合金來(lái)取代一種合金，不存在“插入式”的取代。一種新材料的引入影響著整個(gè)工藝，因此，所有機(jī)器設(shè)定都必須再檢查。在回流焊接中,目標(biāo)是要滿(mǎn)足或再現(xiàn)錫膏的正確設(shè)定,保持在元件和電路板材料的規(guī)格之內(nèi)。我們面臨的挑戰(zhàn)是使用現(xiàn)在生產(chǎn)中使用的機(jī)器并保持現(xiàn)有的產(chǎn)量,來(lái)達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),機(jī)器應(yīng)該具有良好的熱傳導(dǎo)特性和均勻性(板上的溫度差別小)。大多數(shù)今天的熱風(fēng)/氮?dú)鈱?duì)流爐能夠焊接無(wú)鉛合金。可是，紅外燈的爐子將很可能需要取代，因?yàn)榘迳系募訜峋鶆蛐阅懿詈蜏囟炔顒e大。對(duì)于波峰焊接工藝，轉(zhuǎn)變到無(wú)鉛也將影響大多數(shù)機(jī)器參數(shù).對(duì)于這個(gè)工藝，目標(biāo)是在與無(wú)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC,ｖolatileorgａｎｉccomｐounｄ)的水基助焊劑的結(jié)合中實(shí)施無(wú)鉛合金(消除鹵化阻燃劑）,而不減低生產(chǎn)率或產(chǎn)量。我們必須設(shè)計(jì)一個(gè)適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)來(lái)決定是否計(jì)劃中的生產(chǎn)設(shè)備可以接納轉(zhuǎn)換到無(wú)鉛焊接的目標(biāo)。DOＥ（Deｓiｇnofexperｉment，試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法),特別是Tａｇｕｃhi方法，提供一個(gè)調(diào)查設(shè)備能力的有效方法。通過(guò)學(xué)習(xí)和使用該技術(shù)，可以大大減少試驗(yàn)研究所要求的時(shí)間.設(shè)計(jì)一個(gè)有效的試驗(yàn)Tagｕｃhi試驗(yàn)優(yōu)化產(chǎn)品/設(shè)備的設(shè)計(jì)，以最經(jīng)濟(jì)的方式使得性能對(duì)變量的不同原因敏感性最小,而不實(shí)際上消除這些原因。包括了研究開(kāi)發(fā)、制造和運(yùn)作的成本.Ｔａguchi試驗(yàn)是基于正態(tài)陣列，它減少試驗(yàn)運(yùn)行的次數(shù)。一個(gè)Ｔaguｃhi試驗(yàn)的設(shè)計(jì)是非常重要的,因?yàn)榻Y(jié)果的質(zhì)量取決于一個(gè)適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備。這個(gè)準(zhǔn)備要求仔細(xì)的計(jì)劃、審慎的試驗(yàn)布局和輸出數(shù)據(jù)的專(zhuān)家分析.試驗(yàn)以一個(gè)集思廣益的會(huì)議開(kāi)始,邀請(qǐng)來(lái)自不同部門(mén)（設(shè)計(jì)、運(yùn)作、品質(zhì)和制造)的雇員參加。所有個(gè)人都應(yīng)該對(duì)焊接有第一手資料。每個(gè)成員在所有必須由這個(gè)小組所作的選擇中都有一個(gè)投票權(quán)。因此，小組成員數(shù)量應(yīng)該是奇數(shù)。小組的工作是列出問(wèn)題。目標(biāo)是要通過(guò)確定設(shè)計(jì)因素的最佳結(jié)合,以盡可能最高的品質(zhì)和可能獲得的最好性能實(shí)現(xiàn)無(wú)鉛焊接。第一步是要列出控制因素,或者那些將對(duì)焊接品質(zhì)有主要影響的參數(shù),或者可以控制的輸入。對(duì)于波峰焊接，控制因素的例子包括助焊劑數(shù)量、預(yù)熱設(shè)定、傳送帶速度和焊錫溫度。在回流焊接中，控制因素可能包括氮?dú)獾氖褂?、傳送帶速度和保溫與峰值區(qū)的溫度設(shè)定。助焊劑類(lèi)型和板的表面涂層是受控的輸入因素的例子。如果在這些因素的有些之間出現(xiàn)相互影響,那么它們也應(yīng)該列出。每個(gè)小組成員分別按照其對(duì)于影響輸出品質(zhì)的重要性的次序排列這些因素。噪音因素是那些影響變化、但又或者不可能控制或者控制成本太高的工藝或產(chǎn)品因素.例子有板的質(zhì)量、空氣溫度和濕度.當(dāng)必須量化一個(gè)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性時(shí)，這些因素可以集中到一個(gè)試驗(yàn)中，以一個(gè)所謂的外部陣列。現(xiàn)在,必須選擇試驗(yàn)的方式。Taｇuchi方法使用正交陣列,這些是可以用同時(shí)變化的因素填充的嚴(yán)格定義的矩陣。每個(gè)因素的每個(gè)級(jí)別按照每個(gè)因素級(jí)別的每個(gè)級(jí)別測(cè)試相同的次數(shù)。正交陣列和將選作試驗(yàn)的重復(fù)次數(shù)取決于成本、時(shí)間和現(xiàn)有的材料。有許多矩陣可用；例如，L４（23),它代表４（次運(yùn)行)、2（個(gè)級(jí)別）和3（個(gè)因素）；L8(2７)、Ｌ9(34)、L１２（２11)和幾個(gè)L18變量.現(xiàn)在選擇運(yùn)行次數(shù)(有正交陣列決定）和重復(fù)次數(shù)，變化因素的級(jí)別也必須定義。小組在這一步應(yīng)該大膽一點(diǎn),因?yàn)樵谶@類(lèi)試驗(yàn)中的主要目的是要看到變化。如果品質(zhì)差別沒(méi)有看到，那么該小組還不夠大膽，或者甚至更差，所選擇的控制因素不能影響品質(zhì)。品質(zhì)特征和方法?輸出特征（反應(yīng)數(shù)據(jù)）允許試驗(yàn)運(yùn)行的結(jié)果被量化.這些特征將表示是否該產(chǎn)品按照品質(zhì)規(guī)格焊接的,或者是否焊點(diǎn)質(zhì)量差。對(duì)來(lái)自該工藝的焊接缺陷的Paｒeto分析可以提供在輸出特征選擇中的良好輸入?？墒?，應(yīng)該清楚,無(wú)鉛焊接將有一些特殊的品質(zhì)問(wèn)題,如焊角升起、空洞和錫球。因?yàn)闊o(wú)鉛焊接溫度比錫/鉛更接近于熔點(diǎn),孔的填充和可靠性也必須量化。無(wú)鉛焊接試驗(yàn)做一個(gè)實(shí)際的試驗(yàn)來(lái)顯示Tａgｕchi分析法可以怎樣應(yīng)用。對(duì)于這個(gè)試驗(yàn)，小組決定在一個(gè)基本的波峰焊接機(jī)上做這個(gè)焊接,使用一個(gè)L8陣列,重復(fù)三次運(yùn)行(圖一)。在外部陣列中，測(cè)試了兩種助焊劑。這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果總共48次運(yùn)行：八次對(duì)L8運(yùn)行，三次重復(fù)和兩次對(duì)外部陣列（表一)。表一、試驗(yàn)方案L８正交矩陣因素單位級(jí)別1級(jí)別２Ａ錫鍋溫度°C25526５B氮?dú)狻_(kāi)關(guān)C接觸時(shí)間秒2。34．3DSmarｔ波－開(kāi)關(guān)E預(yù)熱溫度°C最小最大F助焊劑數(shù)量—低高G板面涂層-OSＰNiAｕ選擇錫／銀／銅（SnAgCｕ)合金來(lái)焊接。使用了兩種無(wú)VOC的水基助焊劑,預(yù)熱溫度由助焊劑規(guī)格決定。波峰焊機(jī)裝備有一個(gè)主波和一個(gè)＂Smart"波.Smａrｔ波有一根六角形軸在波中轉(zhuǎn)動(dòng)，因此產(chǎn)生波上的紊流。其結(jié)果是較高的焊錫垂直力，提供更好的通孔滲透.

圖一、在波峰焊機(jī)內(nèi)的測(cè)試PCB使用了1.６mm的FR-４板?？偣?裝配了14個(gè)插針連接器(2８０個(gè)插針，等于280個(gè)潛在的錫橋）。輸出特性

在這個(gè)試驗(yàn)中,研究了通孔滲透和插針之間的橋接問(wèn)題。因?yàn)槭褂脽o(wú)鉛合金的通孔填錫更加困難(圖二），應(yīng)該將那些可以幫助焊錫流動(dòng)到通孔頂部的變量進(jìn)行量化?？赡軒椭@個(gè)響應(yīng)因子的變量是接觸時(shí)間、氮?dú)?、助焊劑、板面涂層和焊錫溫度。焊錫溫度限制到２65°C,以防止板的彎曲。

圖二、部分充滿(mǎn)的通孔例子較早的試驗(yàn)顯示，在橋接、助焊劑和預(yù)熱設(shè)定之間的關(guān)系中，預(yù)熱起主要的作用.太高的預(yù)熱設(shè)定可能使助焊劑活性劑不穩(wěn)定,因而造成在波峰出口處缺乏助焊劑，使得氧化物產(chǎn)生橋接.為了避免這種情況，不能超過(guò)如助焊劑供應(yīng)商所規(guī)定的板頂面最高溫度.分析數(shù)據(jù)在表二中列出了填充差的通孔數(shù)量。使用助焊劑A的第七次運(yùn)行得出最好的結(jié)果，4,0０0多個(gè)通孔中只有四個(gè)對(duì)SｎA(yù)gＣu焊錫的填充效果差。表二、通孔滲透結(jié)果因素外部矩陣運(yùn)行ABCDEＦG助焊劑A助焊劑B錫鍋溫度氮?dú)饨佑|時(shí)間Smａｒt波預(yù)熱溫度助焊劑數(shù)量板面涂層ABＣABＣ1１11１1112６２3202２7１211122２２51828３８607１31２２1１229103041０４1２２22１18758513６293852121２１2580３３８0２66２1２21２170118３6722112214０051４1782２12112728６77６1797９表三、錫橋的結(jié)果因素外部矩陣運(yùn)行ABCDＥFＧ助焊劑A助焊劑B錫鍋溫度氮?dú)饨佑|時(shí)間Smａrt波預(yù)熱溫度助焊劑數(shù)量板面涂層ABCAＢC1１11１1１100０0６021112222０0000０312211２20005884１22２21１02３５２106１２０521２1212000000６2122１21００000072211２21000012482２1211284０0７00表三列出錫橋的數(shù)量。幾次運(yùn)行沒(méi)有錫橋，而用助焊劑B的第四次運(yùn)行顯示278個(gè)插針有錫橋。通孔填充是用Ａnoｖａ軟件進(jìn)行評(píng)估的（表四)；ρ列顯示各因素對(duì)通孔填充影響的百分比,ρ是根源貢獻(xiàn)收益率（ρ等于根源純變量S’除以標(biāo)準(zhǔn)偏差）。表四、通孔滲透的Anova分析結(jié)果根源DＦ根源自由度f(wàn)S根源偏差Ｖ根源變量1Ｆ根源變化率2S’根源純變量3ρ（％)A錫鍋溫度１444411４０0。1B氮?dú)?1，７041，704417１，７００４.3C接觸時(shí)間12，2412,24１5492,237５．7DＳmart波１7，701７,7011,8867，69719．6Ｅ預(yù)熱溫度144合并F助焊劑量１１0,５０210，5022，57210，４9８2６。8G板面涂層１2，５81２，５８16322，5７７6。６B助焊劑類(lèi)型1４9449４１214901.３e1主要錯(cuò)誤７6，621９462326,５9２１6.８e2次要錯(cuò)誤３２7，301228567,1711８．3（e）合并144１9２0．５總計(jì)４739,1９58341。V＝S/f，２。Ｆ=Ｖ/Ve，Ve是合并變量，３.S'＝S—Vexf表五、錫橋的Ａnoｖa分析結(jié)果根源DF根源自由度f(wàn)S根源偏差V根源變量1F根源變化率2Ｓ＇根源純變量３ρ(％）A錫鍋溫度１1,6571，657201，572６.0B氮?dú)?2,2１4２，214２62,129８。1Ｃ接觸時(shí)間11,５1９1，５19181,43４5。４ＤSｍart波11,3231，32３161，２３84.７E預(yù)熱溫度11，408１，40８１71，32３5。0F助焊劑量11,4521,４５2171,３6７5。２G板面涂層11，54１１，5４1181，4565.5Ｂ助焊劑類(lèi)型11，9251,９25231,８407。０ｅ1主要錯(cuò)誤7１0,6４２1，５201810，047３8.1e2次要錯(cuò)誤322，72085合并(ｅ）合并１2，７20８5３,９9５15.1總計(jì)472６,４02562１。V＝S/f,2.F=V/Ve，Ｖe是合并變量，3。S'=S-Vexｆ助焊劑量對(duì)通孔填充有最大的影響。這個(gè)結(jié)論是有意義的,因?yàn)槿绻麤](méi)有助焊劑在孔內(nèi),焊錫不會(huì)流進(jìn)去。另一個(gè)有趣的結(jié)果是Ｓmarｔ波的影響幾乎達(dá)到20%。焊錫溫度沒(méi)有影響，可能由于差別太小(10°C，不夠大膽).Aｎovａ軟件也用于評(píng)估錫橋(表五）。ρ列的值顯示所有因素都或多或少對(duì)錫橋有影響。正如所預(yù)計(jì)的,氮?dú)夂椭竸┦侵饕蛩?。如果沒(méi)有強(qiáng)助焊劑出現(xiàn)，錫橋?qū)⒊霈F(xiàn)在焊接表面氧化的地方.圖三描述對(duì)通孔滲透的分析;數(shù)值越小越好.得到良好的通孔充錫的最佳設(shè)定是：A1／Ａ2-焊錫溫度：沒(méi)有最好，選擇最經(jīng)濟(jì)的值B１－氮?dú)?，開(kāi)Ｃ2—接觸時(shí)間：4.3秒D1-Smａrt波，開(kāi)E1/E２－預(yù)熱溫度：沒(méi)有最好，選擇最經(jīng)濟(jì)的值Ｆ2-助焊劑量:較多助焊劑G1-板面涂層：有機(jī)可焊性保護(hù)(OＳP)N1-助焊劑類(lèi)型A

圖四描述了錫橋分析;同樣,越小越好.沒(méi)有錫橋發(fā)生的最佳設(shè)定是：A２-焊錫溫度：265°CB1-氮?dú)?，開(kāi)C1-接觸時(shí)間：2.3秒Ｄ1-Smａrt波，開(kāi)Ｅ1—預(yù)熱溫度：低F2—助焊劑量：較多G2—板面涂層：鎳/金(NiAu)N1—助焊劑類(lèi)型A

圖三、通孔滲透的均值分析?圖四、錫橋的均值分析結(jié)論試驗(yàn)結(jié)果揭示,265°Ｃ是首選的焊錫溫度。對(duì)SｎA(yù)gCu使用氮?dú)馐怯幸饬x的，因?yàn)樗鼫p少錫碴的形成,也減少焊接失效。最佳的結(jié)果在接觸時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)得到。這樣，通孔填充更好，除非板上的助焊劑不夠，否則不發(fā)生錫橋。該試驗(yàn)也證明，Sｍaｒt波可以達(dá)到較好的焊接質(zhì)量。預(yù)熱溫度是不太重要的，只要跟隨規(guī)定。這個(gè)結(jié)果是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榘迳陷^大的溫度差別不會(huì)對(duì)通孔充錫和錫橋造成太大的影響.也使用了較小的助焊劑數(shù)量，但是試驗(yàn)顯示這個(gè)方法不可行.板面涂層也可以討論,從成本的角度,OSP最佳.該數(shù)據(jù)不可能正好適合于每一個(gè)波峰焊接工藝?？墒?，數(shù)據(jù)進(jìn)一步證實(shí)有關(guān)氮?dú)?、Smaｒt波和接觸時(shí)間的理論,以及其它有關(guān)工藝問(wèn)題。還可以進(jìn)行驗(yàn)證運(yùn)行。這次另外的運(yùn)行使用最佳的參數(shù)設(shè)定，它將揭示最終結(jié)果的質(zhì)量.驗(yàn)證運(yùn)行應(yīng)該與軟件預(yù)測(cè)進(jìn)行比較，以決定是否該試驗(yàn)設(shè)定正確。如果驗(yàn)證運(yùn)行不符合預(yù)測(cè),應(yīng)該考慮產(chǎn)生差別的原因；這些原因可能是相互影響，或者不是本試驗(yàn)中的因素。無(wú)鉛焊接:開(kāi)發(fā)一個(gè)穩(wěn)健的工藝BｙGeｒjanDieｐstraten本文將研究確定什么參數(shù)對(duì)無(wú)鉛焊接有最大和最小影響的方法.目的是要建立一個(gè)質(zhì)量和可重復(fù)性受控的無(wú)鉛工藝．.。.開(kāi)發(fā)一套穩(wěn)健的方法檢驗(yàn)一個(gè)焊接工藝是否穩(wěn)健,就是要看其對(duì)于各種輸入仍維持一個(gè)穩(wěn)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(jìn)入回流爐之前，一些因素將在一個(gè)表面貼裝裝配內(nèi)變化。首先，在工藝中使用的材料中存在變化.這些變化存在于錫膏特性如成分、潤(rùn)滑劑、粉末和氧化物;板的材料，考慮到不同的供應(yīng)商和不同的存儲(chǔ)特性；和元件。其次,變化可能發(fā)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(lái)自制造區(qū)域的室內(nèi)條件—溫度與濕度。這些輸入變量要求最佳的加熱曲線，它必須對(duì)所有變量都敏感性最小,和一個(gè)量化工藝能力的方法?；亓髑€就回流焊接而言,無(wú)鉛合金的使用直接影響過(guò)程溫度，因此影響到加熱曲線。提高熔化溫度縮小了工藝窗口,因?yàn)橐合嗑€以上的時(shí)間和允許的最高溫度2５0°C（為了防止元件損壞和板的脫層）沒(méi)有改變.三角形（升溫到形成峰值）曲線?我們可以區(qū)分那些關(guān)鍵的和接近回流焊接現(xiàn)實(shí)極限的工藝和那些較不關(guān)鍵的工藝。對(duì)于PＣB相對(duì)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于諸如計(jì)算機(jī)主板這樣的產(chǎn)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(yōu)點(diǎn)。例如,如果錫膏針對(duì)無(wú)鉛三角形溫度曲線適當(dāng)配方，將得到更光亮的焊點(diǎn)和改善的可焊性?？墒?，助焊劑激化時(shí)間和溫度必須符合無(wú)鉛溫度曲線的較高溫度。三角形曲線的升溫速度是整個(gè)控制的，在該工藝中保持或多或少是相同的。其結(jié)果是焊接期間PCＢ材料內(nèi)的應(yīng)力較小。與傳統(tǒng)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,為了滿(mǎn)足所有元件的液相線以上時(shí)間的要求,對(duì)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(gè)區(qū)域,如果不適當(dāng)控制,可能造成材料中太大的應(yīng)力.首先,預(yù)熱速度應(yīng)該限制到４°C/秒,或更少,取決于規(guī)格。錫膏中的助焊劑元素應(yīng)該針對(duì)這個(gè)曲線配方，因?yàn)樘叩谋販囟瓤蓳p壞錫膏的性能;在氧化特別嚴(yán)重的峰值區(qū)必須保留足夠的活性劑.第二個(gè)溫度上升斜率出現(xiàn)在峰值區(qū)的入口,典型的極限為3°Ｃ/秒.溫度曲線的第三個(gè)部分是冷卻區(qū),應(yīng)該特別注意減小應(yīng)力。例如,一個(gè)陶瓷片狀電容的最大冷卻速度為-2～－4°C/秒。因此，要求一個(gè)受控的冷卻過(guò)程,因?yàn)樘厥獠牧系目煽啃院秃附狱c(diǎn)的結(jié)構(gòu)也受到影響。對(duì)于任何一個(gè)工藝，最佳的溫度曲線可以通過(guò)一個(gè)Tａｇuｃhi試驗(yàn)來(lái)確定。在試驗(yàn)中使用噪音因素將幫助確定哪一種曲線對(duì)變量敏感性最小,更加穩(wěn)定.評(píng)估工藝統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC，sｔatisticａｌprocesｓcontrol)用來(lái)將工藝穩(wěn)定和保持在控制之中.在焊接中，ＳPＣ用來(lái)減少可變性和提供工藝能力。典型地，X-Y坐標(biāo)圖(x—baｒ－rangｅchart）和性能分析是用于這個(gè)目的的。X-Y坐標(biāo)圖是對(duì)測(cè)量變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算的圖形表示，這里每個(gè)分組的平均值與幅度(最大—最?。┯脕?lái)監(jiān)測(cè)平均值或者范圍的變化；該幅度用作變量的度量。統(tǒng)計(jì)上大的改變可能表示工藝漂移、趨勢(shì)、循環(huán)模式或由于特殊原因造成的失控情況。當(dāng)焊接工藝的最具影響的參數(shù)（如Ｔaguｃhi試驗(yàn)所定義的)受到統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（ＳＰC）,工藝的穩(wěn)定性和性能的改進(jìn)可以容易達(dá)到。例如，在一臺(tái)焊接設(shè)備中,硬件和軟件設(shè)計(jì)用來(lái)保持重要的參數(shù)在設(shè)定點(diǎn)的規(guī)定范圍內(nèi).可是,即使當(dāng)一個(gè)參數(shù)在起偏差極限之內(nèi)時(shí)（沒(méi)有報(bào)警發(fā)生)，它可能已經(jīng)在統(tǒng)計(jì)上失控，或者顯示一個(gè)由于歷史數(shù)據(jù)而意想不到的狀態(tài)。只購(gòu)買(mǎi)硬件和軟件不一定會(huì)得到成功的SPC。一個(gè)關(guān)鍵的考慮是可變性的減少，在特殊原因變量和普通原因變量之間有一個(gè)區(qū)別?？刂茍D用來(lái)消除特殊原因變量，即任何可能與可歸屬原因有聯(lián)系的變量。性能圖用來(lái)減少普通原因變量，即任何工藝固有的和只能通過(guò)工藝變化減少的變量。在一個(gè)回流焊接工藝中，ＳPC的典型參數(shù)包括傳送帶速度、氣體或加熱器溫度、液相線以上的時(shí)間和最高的峰值溫度。在一臺(tái)波峰焊接機(jī)器中，典型的參數(shù)包括傳送帶速度、接觸時(shí)間、預(yù)熱溫度（PCＢ或加熱器）和作用于PCB上的助焊劑數(shù)量.

圖三、描述預(yù)熱溫度的x—bar－ｒaｎge圖一個(gè)X-Y坐標(biāo)圖的例子顯示在一個(gè)波峰焊接工藝中的預(yù)熱區(qū)的熱空氣溫度(圖三).在一整天中,取樣讀數(shù)每１0秒一次并分成分組，每組五個(gè)樣品。平均值與幅度在圖三中顯示.平均溫度為120。0°C,設(shè)定點(diǎn)也為1２０°C。該數(shù)據(jù)來(lái)自于安裝在預(yù)熱模塊中的熱電偶。記錄了來(lái)自工藝、設(shè)定和測(cè)量值的所有機(jī)器數(shù)據(jù)。管理信息文件可以導(dǎo)入SPＣ軟件，它將產(chǎn)生象圖三的X-Ｙ坐標(biāo)圖和性能分析圖。我們接受1２0°Ｃ±2°C的預(yù)熱溫度（熱風(fēng)），因?yàn)槲覀冎?，只要測(cè)量的溫度在這個(gè)極限之內(nèi)，板的溫度將不會(huì)波動(dòng)和保持在助焊劑規(guī)格內(nèi)。該數(shù)據(jù)，與上控制極限(ＵCL=１22°C)和下控制極限（ＬCL＝１１8°C)將返回一個(gè)工藝性能（Cp,prｏｃesscapabilitｙ）值：這里Cp＝工藝能力,S=標(biāo)準(zhǔn)偏差.?圖四、樣品工藝能力(Ｃp)圖在圖四中的Ｃp圖顯示，對(duì)于預(yù)熱溫度,工藝是有能力的.我們發(fā)現(xiàn)Cｐ=3.55；一個(gè)穩(wěn)定的工藝要求大于１.6６的Cp值。穩(wěn)定性?一旦我們用無(wú)鉛焊錫運(yùn)行第一批產(chǎn)品,我們需要量化工藝的穩(wěn)定性。這些響應(yīng)因素可以在產(chǎn)品上測(cè)量，就象計(jì)數(shù)缺陷或從機(jī)器設(shè)定收集的數(shù)據(jù)。例如，一塊板的溫度可以用安裝在ＰＣB上的熱電偶測(cè)量，或者熱風(fēng)的溫度可以在機(jī)器內(nèi)測(cè)量，這個(gè)溫度與ＰＣB上的溫度是相關(guān)的。另一種測(cè)量穩(wěn)定性的方法是用專(zhuān)門(mén)的校正工具,該工具將儀表騎在傳送帶上通過(guò)爐子。使用這些工具的優(yōu)點(diǎn)是它們非常穩(wěn)定，一次運(yùn)行可以測(cè)量幾個(gè)不同的參數(shù).在多數(shù)生產(chǎn)線中，操作員有自己的測(cè)試板，熱電偶已安裝在上面。將板在爐(或者波峰焊機(jī))中運(yùn)行將很快損壞測(cè)試板因?yàn)闊o(wú)鉛焊接的溫度高。板會(huì)開(kāi)始出現(xiàn)脫層和翹曲，熱電偶可能從表面脫落。影響品質(zhì)最多的參數(shù)從我們對(duì)錫—鉛工藝的認(rèn)識(shí)和Taguchｉ試驗(yàn)的結(jié)果已經(jīng)知道了。我們開(kāi)始計(jì)數(shù)和收集這些參數(shù)的數(shù)據(jù)。在SPC已經(jīng)證明一個(gè)參數(shù)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)受控（Ｃp>1。6６）的之后，測(cè)量的間隔可以減少.使用SPC，我們只集中在一些最重要的參數(shù)上。Pａreto圖也將幫助定義這些要測(cè)量的參數(shù)，以保持工藝穩(wěn)定。Ｘ—Y坐標(biāo)圖顯示工藝的漂移、趨勢(shì)、循環(huán)模式或由于特殊原因的失控條件。在一些情況中，在失控條件實(shí)際發(fā)生之前可以采取預(yù)防性措施。排氣與溫度條件整個(gè)工藝已經(jīng)隨著無(wú)鉛合金的引入而改變。在機(jī)器的所有模塊中溫度已經(jīng)升高了。對(duì)于回流焊接,得到的是更高的溫區(qū)和峰值溫度.對(duì)于冷卻區(qū)，要求比正常更有效的冷卻方法,因?yàn)榉逯禍囟雀吡?。爐子要設(shè)計(jì)滿(mǎn)足這些更高的溫度,但是，在實(shí)施的這個(gè)階段,機(jī)器溫度應(yīng)該驗(yàn)證。無(wú)鉛錫膏具有和傳統(tǒng)錫—鉛配方不同的化學(xué)成分.因此，我們不得不處理其它的以不同和更高溫度蒸發(fā)的殘留物.熱比重分析可以幫助定義在哪里和以什么溫度材料可以蒸發(fā).需要一個(gè)充分的助焊劑管理系統(tǒng)來(lái)控制所有殘留物的清除。另外，在把該工藝實(shí)施到生產(chǎn)環(huán)境之前，排氣與排氣設(shè)定應(yīng)該驗(yàn)證.評(píng)估可靠性應(yīng)該進(jìn)行可靠性試驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)產(chǎn)品的壽命周期和與錫－鉛工藝的標(biāo)準(zhǔn)比較數(shù)據(jù)。剪切、拉力和溫度循環(huán)試驗(yàn)得到有關(guān)無(wú)鉛焊接點(diǎn)強(qiáng)度的更多結(jié)論。截面圖將顯示金屬間化合層與增長(zhǎng)的厚度，這也是與可靠性有關(guān)的。工藝發(fā)放用以實(shí)施現(xiàn)在我們已經(jīng)到達(dá)實(shí)施階段的下一個(gè)里程碑。一旦所有條件都已滿(mǎn)足,我們可以得到如下結(jié)果：工藝是穩(wěn)定的和可重復(fù)的機(jī)器情況是受控的焊接點(diǎn)品質(zhì)和可靠性是在規(guī)格之內(nèi)的成本還是可以接受的。因此,該工藝可以發(fā)放用于實(shí)施。到目前為止,試驗(yàn)已經(jīng)在獨(dú)立的機(jī)器、或?qū)嶒?yàn)室或演示室的機(jī)器、或在停機(jī)其間的生產(chǎn)線機(jī)器上進(jìn)行。下一個(gè)步驟是將該技術(shù)轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)線?？墒?，在開(kāi)始生產(chǎn)之前，許多工作還要去做。這些工作包括：工程時(shí)間計(jì)劃表、品質(zhì)問(wèn)題、失控行動(dòng)計(jì)劃（OCAＰ）、和操作員培訓(xùn)。工程時(shí)間計(jì)劃表

為所有實(shí)施行動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)時(shí)間表。這個(gè)時(shí)間表將結(jié)合考慮采購(gòu)材料和必要的機(jī)器配件、組織人員和材料以作調(diào)整、寫(xiě)出規(guī)程和OCAP、以及培訓(xùn)操作員和工程師。品質(zhì)問(wèn)題

(波峰焊接）錫鍋中的焊錫在較長(zhǎng)期生產(chǎn)之后會(huì)污染.試著建立合金最大允許污染的規(guī)格?？蛻?hù)規(guī)格或來(lái)自研究機(jī)構(gòu)的指引可幫助定義在你的工藝中最大允許的合金元素百分比。在一些無(wú)鉛工藝中,這些限制在２0，０00塊板之后就超出了,這樣一來(lái)就要換錫了，造成成本很高。失控行動(dòng)計(jì)劃（OＣAP）

由于特殊原因變量干擾的一個(gè)工藝將在Ｘ—Ｙ坐標(biāo)圖上顯現(xiàn)出來(lái).多數(shù)操作員都訓(xùn)練有素,很快看出這種不穩(wěn)定。當(dāng)操作員控制工藝的穩(wěn)定性時(shí),快速反饋是可能的。迅速反饋對(duì)盡可能減小對(duì)產(chǎn)品的影響是必須的。為了保持工藝穩(wěn)定，需要采取以下步驟：定期測(cè)量參數(shù)在每次測(cè)量后驗(yàn)證工藝是否還是穩(wěn)定的如果工藝是穩(wěn)定的，則可繼續(xù)無(wú)須行動(dòng)；如果不是，則按照OCAP確定不穩(wěn)定的原因。操作員培訓(xùn)

生產(chǎn)線操作員應(yīng)該為新的工藝作準(zhǔn)備。他們的培訓(xùn)應(yīng)該包括對(duì)新機(jī)器選項(xiàng)的工作指示、不同的參數(shù)設(shè)定（來(lái)自Taｇｕchｉ試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)）、焊接點(diǎn)形狀的改變、色澤與其它品質(zhì)問(wèn)題。操作員應(yīng)該培訓(xùn)怎樣使用ＳPC圖表和怎樣處理OCAP。結(jié)論有了Taguchi實(shí)驗(yàn)的分析與數(shù)據(jù)，我們能夠設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定的、無(wú)鉛焊接工藝。在產(chǎn)品的第一批焊接之后,如果產(chǎn)品品質(zhì)可以接受,工藝穩(wěn)定的話(huà)，可以將該工藝發(fā)放用于實(shí)施。元件豎立的問(wèn)題ByLesHymｅｓ你已經(jīng)檢查了爐子、爐子的溫度設(shè)定、錫膏和氮?dú)鉂舛?為什么你還會(huì)遇到元件豎立(TＯMBSTOＮＩＮＧ）的問(wèn)題呢?問(wèn)題：我遇到一個(gè)元件豎立的問(wèn)題.板是組合板，（四合一）表面涂層是熱風(fēng)均涂的。通常，元件豎立發(fā)生在第一、第二或第四塊板上。我是使用對(duì)流式爐子，裝備有氮?dú)鈿夥盏哪芰?，我檢查了錫膏印刷、元件貼裝和回流溫度曲線－每一個(gè)看上去都可以.我嘗試過(guò)關(guān)閉氮?dú)?豎立現(xiàn)象消失了。當(dāng)我在打開(kāi)氮?dú)鈺r(shí),最初幾塊板還可以，隨后，大部分板都有元件豎立現(xiàn)象。我做錯(cuò)了什么嗎？解答：雖然采用氮?dú)鈴?qiáng)化的焊接氣氛對(duì)焊接期間的濕潤(rùn)特性有好處,但是小元件的豎立現(xiàn)象經(jīng)常與低氧水平有關(guān)?？墒?，溫度曲線的其他特性、爐子的設(shè)定、傳送帶運(yùn)作或裝配特性都可能造成元件豎立。檢查爐子、氮?dú)夂脱鯕?/p>

在強(qiáng)制對(duì)流爐中的氣流控制是非常重要的。如果從車(chē)間環(huán)境和/或爐子的擋簾損壞不小心帶來(lái)了不希望的紊流，可能會(huì)給一些小元件增加豎立的可能性。取決于爐子的設(shè)計(jì)和氣流的控制,整個(gè)其流速度可能太快。但是，更可能的是維護(hù)或爐子設(shè)定問(wèn)題正造成一種不希望的爐子氣流對(duì)裝配的直接沖擊。為了獲得氮?dú)庠鰪?qiáng)濕潤(rùn)力的充分好處,經(jīng)常把最大2000ppm或500ppm一種所希望的氧氣最高水平?？墒牵恍┰O(shè)備使用氮?dú)鈱⒀鯕獾臐舛冉档偷?０0ppm-這是一個(gè)沒(méi)有必要的工藝.上面的問(wèn)題是元件豎立只發(fā)生在使用氮?dú)鈺r(shí),并且只是在特定的板上。這個(gè)事實(shí)說(shuō)明濕潤(rùn)速度可能是足夠快，但是在特定的焊盤(pán)上不足夠－得到這樣一個(gè)結(jié)論，該溫度曲線可能需要關(guān)注一下?；蛟S,提高氧氣的濃度可以防止這個(gè)問(wèn)題.在使用和不使用氮?dú)饬鞯那闆r下,給裝配組合板作溫度曲線，將熱敏電偶放在豎立發(fā)生的位置,這樣可能會(huì)有幫助。如果元件焊盤(pán)連接到地線板上,可能測(cè)到不均衡的加熱。在這種情況下,給地線板增加限熱裝置解決問(wèn)題的一個(gè)好方法,如果問(wèn)題可以用溫度調(diào)節(jié)來(lái)解決?？珊感詥?wèn)題?記住,豎立是與濕潤(rùn)力和濕潤(rùn)速度的變化有關(guān)的—所有元件和板都應(yīng)該展示足夠的和持續(xù)的可能性能?？珊感詥?wèn)題經(jīng)常被忽視，把機(jī)器的設(shè)定調(diào)過(guò)來(lái)調(diào)過(guò)去，認(rèn)為是解決焊點(diǎn)缺陷問(wèn)題的方法.可焊性對(duì)于0201和0402元件特別重要，因?yàn)闈駶?rùn)特性中很小的差異對(duì)這種元件都可能產(chǎn)生大的不同。在焊接端之間，任何可疑片狀元件的相反端，任何大的溫度或可焊性差異都可能造成豎立.阻焊層厚度的變化也是一個(gè)重要的，雖然經(jīng)常被忽視的問(wèn)題,它可能造成元件豎立-特別對(duì)于小的、輕微的元件。厚度的變化有時(shí)在熱風(fēng)均涂的阻焊層中遇到,有時(shí)可能造成焊盤(pán)之間的“蹺蹺板"—將元件一端提高離開(kāi)焊盤(pán).豎立也和大型寬闊的焊盤(pán)有聯(lián)系，這種焊盤(pán)可能允許元件在濕潤(rùn)期間移動(dòng)，把一端移動(dòng)脫離焊盤(pán)。平面最終涂層ByDoｎCullen本文介紹，非電解鎳鍍層/浸金沉淀的特性.PCB制造的最終涂層工藝在近年來(lái)已經(jīng)經(jīng)歷重要變化。這些變化是對(duì)克服ＨASＬ(hoｔairsolｄerleveliｎg）局限的不斷需求和HASL替代方法越來(lái)越多的結(jié)果。?最終涂層是用來(lái)保護(hù)電路銅箔的表面.銅（Ｃu）是焊接元件的很好的表面，但容易氧化；氧化銅阻礙焊錫的熔濕(ｗｅtｔｉｎg）.雖然現(xiàn)在使用金（Au）來(lái)覆蓋銅，因?yàn)榻鸩粫?huì)氧化；金與銅會(huì)迅速相互擴(kuò)散滲透。任何暴露的銅都將很快形成不可焊接的氧化銅。一個(gè)方法是使用鎳(Ｎi）的“障礙層”，它防止金與銅轉(zhuǎn)移和為元件的裝配提供一個(gè)耐久的、導(dǎo)電性表面。PCB對(duì)非電解鎳涂層的要求?非電解鎳涂層應(yīng)該完成幾個(gè)功能:?金沉淀的表面

電路的最終目的是在PCB與元件之間形成物理強(qiáng)度高、電氣特性好的連接。如果在PCB表面存在任何氧化物或污染,這個(gè)焊接的連接用當(dāng)今的弱助焊劑是不會(huì)發(fā)生的。?金自然地沉淀在鎳上面,并在長(zhǎng)期的儲(chǔ)存中不會(huì)氧化。可是，金不會(huì)沉淀在氧化的鎳上面，因此鎳必須在鎳浴(nicｋelbath）與金溶解之間保持純凈.這樣，鎳的第一個(gè)要求是保持無(wú)氧化足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以允許金的沉淀。元件開(kāi)發(fā)出化學(xué)浸浴，以允許在鎳的沉淀中６～１０%的磷含量。非電解鎳涂層中的這個(gè)磷含量是作為浸浴控制、氧化物、和電氣與物理特性的仔細(xì)平衡考慮的。

硬度