基于DOE的無鉛波峰焊接工藝優(yōu)化的研究.pdf

1、波峰焊接一直被公認(rèn)為電子裝聯(lián)過程中焊接質(zhì)量較難控制的生產(chǎn)過程。國內(nèi)電子廠商在進(jìn)行波峰焊生產(chǎn)時，往往通過生產(chǎn)經(jīng)驗及設(shè)備廠商提供的工藝參考數(shù)據(jù)來擬定波峰焊的生產(chǎn)工藝，這種擬定生產(chǎn)工藝的方法缺乏科學(xué)的驗證和統(tǒng)計學(xué)的支撐，難以實現(xiàn)高的生產(chǎn)質(zhì)量。
　　DOE（design of experiment）是一種基于統(tǒng)計學(xué)的實驗方法集合。它是優(yōu)化產(chǎn)品和過程設(shè)計、降低生產(chǎn)成本、解決制造問題的有力工具。本文將它引入到無鉛波峰焊的質(zhì)量改進(jìn)過程中，主要采

2、用了DOE實驗中的2種方法，即因析實驗設(shè)計方法和響應(yīng)曲面實驗設(shè)計方法。
　　采用因析實驗設(shè)計方法對無鉛波峰焊工藝進(jìn)行了初步的研究。在元器件可焊性良好以及焊盤設(shè)計合理的情況下，采用6因素2水平的部分析因?qū)嶒灒?IV6-2），以助焊劑量、預(yù)熱溫度、壓波高度、浸錫時間、錫爐溫度和軌道傾角做為實驗因子，平均每塊實驗板的橋連和冷焊數(shù)目做為響應(yīng)結(jié)果。結(jié)果表明橋連和冷焊是無鉛波峰焊接中最主要的缺陷，其它缺陷出現(xiàn)率較少；在其它情況保證良好時，橋連

3、的形成跟焊接工藝中的助焊劑量、浸錫時間和軌道傾角有很大關(guān)系，控制好這三個因素可以大大降低橋連的數(shù)量；同樣地，對于冷焊來說，助焊劑量和浸錫時間是影響其形成的關(guān)鍵因素，要降低冷焊現(xiàn)象就要控制好這兩個因素；最終，可以得到影響焊接質(zhì)量的3個主要因素，即助焊劑量、浸錫時間和軌道傾角。
　　根據(jù)因析實驗的結(jié)果，采用響應(yīng)曲面法中的中心組合實驗對無鉛波峰焊的焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化。選擇助焊劑量、浸錫時間和軌道傾角為研究對象，以波峰焊后的平均每塊實驗板的

4、缺陷數(shù)（包括橋連、冷焊等缺陷）做為響應(yīng)結(jié)果。通過中心組合設(shè)計實驗，得到了波峰焊工藝與焊接平均缺陷的數(shù)學(xué)模型。
　　通過對數(shù)學(xué)方程求解，可以得到優(yōu)化后的無鉛波峰焊工藝：助焊劑量為0.15g或者750μg/in2，預(yù)熱溫度為120℃，壓波高度為0.8mm，浸錫時間為2.3s，錫爐溫度為260°，軌道傾角為6.3°。經(jīng)過生產(chǎn)實踐證實，采用以上焊接工藝進(jìn)行無鉛波峰焊時，可將缺陷率控制在2000PPM左右。
　　最后對無鉛波峰焊工藝與