變頻空調(diào)主板無鉛波峰焊工藝DOE優(yōu)化及可靠性評價.pdf

1、隨著“綠色制造”成為21世紀(jì)電子電器產(chǎn)品行業(yè)的發(fā)展要求，無鉛焊料代替有鉛焊料進(jìn)行波峰焊生產(chǎn)成為必然趨勢。由于無鉛焊料自身特點，再加上實際生產(chǎn)中波峰焊工藝參數(shù)紛繁復(fù)雜、難以控制，造成焊接缺陷率居高不下。DOE（Design of Experiment）作為一種數(shù)理統(tǒng)計和工藝優(yōu)化方法，逐漸在無鉛波峰焊焊接工藝優(yōu)化研究中展示出其獨特的優(yōu)越性。降低缺陷率、提高焊接質(zhì)量是制造初期對電子產(chǎn)品的要求，然而產(chǎn)品在服役期間還要滿足一定的可靠性。
　

2、　采用部分析因?qū)嶒炘O(shè)計法，以助焊劑流量、噴霧速度、噴霧高度、預(yù)熱溫度、軌道傾角、浸錫時間6個參數(shù)為實驗因子，以橋連數(shù)為響應(yīng)指標(biāo)，對無鉛波峰焊工藝進(jìn)行初步優(yōu)化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：助焊劑流量、噴霧高度、軌道傾角以及助焊劑流量和軌道傾角交互作用、助焊劑流量和噴霧高度交互作用對橋連數(shù)影響顯著。當(dāng)助焊劑流量處于低水平時，橋連數(shù)較多，且隨著軌道傾角的增加橋連數(shù)降低，隨著噴霧高度的增加橋連數(shù)增加。初步優(yōu)化參數(shù)組合為：助焊劑流量為40 ml/min，軌道傾角為

3、6.8°，噴霧高度為50 mm，浸錫時間為5 s，噴霧速度150為mm/s，預(yù)熱溫度為100℃?；貧w擬合得到了橋連數(shù)與工藝參數(shù)對應(yīng)的線性數(shù)學(xué)模型。
　　采用響應(yīng)曲面中心復(fù)合表面設(shè)計法對顯著因子進(jìn)行實驗，得到二次回歸數(shù)學(xué)模型。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)助焊劑流量為36~40 ml/min、軌道傾角為6.2~6.6°、噴霧高度為58~60 mm時，橋連缺陷數(shù)最少，焊接效果最優(yōu)。通過求解二次回歸方程的極值點，并結(jié)合部分析因設(shè)計的結(jié)果得到最終優(yōu)化工藝參

4、數(shù)組合：助焊劑流量為40 ml/min，噴霧速度為150 mm/s，噴霧高度為58 mm，預(yù)熱溫度為100℃，軌道傾角為6.2°，浸錫時間為5 s。采用最優(yōu)參數(shù)組合進(jìn)行重復(fù)性實驗驗證，結(jié)果表明，優(yōu)化的參數(shù)組合可以使無鉛波峰焊缺陷率大幅度降低，目前可以控制在1000 PPM以內(nèi)。
　　采用溫度循環(huán)試驗對變頻空調(diào)主板焊點可靠性進(jìn)行評價，從宏觀和微觀兩個層次上探究了Sn0.7Cu-0.05Ni焊料通孔焊點裂紋萌生和擴(kuò)展的規(guī)律以及原因。結(jié)

5、果發(fā)現(xiàn)：隨著溫度循環(huán)周期的增加，焊點表面裂紋數(shù)隨之增加，且在相同周期下，優(yōu)化后的PCB焊點裂紋數(shù)明顯少于優(yōu)化前，DOE的科學(xué)性和合理性得到驗證。裂紋主要萌生在焊料與器件的交角處，沿焊料與焊盤或者焊料與引腳的接觸界面擴(kuò)展，或由內(nèi)部微裂紋或孔洞萌生向外部擴(kuò)展。裂紋的斷裂形式以沿晶斷裂為主。裂紋萌生和擴(kuò)展最終導(dǎo)致焊點斷裂，其失效機(jī)制歸因于疲勞與蠕變的共同作用，具體原因與不同材料的熱膨脹系數(shù)失配、溫度循環(huán)作用下焊點組織粗化、金屬間化合物(Cu,