基于DOE的無(wú)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(guò)程中焊接質(zhì)量較難控制的生產(chǎn)過(guò)程。國(guó)內(nèi)電子廠商在進(jìn)行波峰焊生產(chǎn)時(shí)，往往通過(guò)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及設(shè)備廠商提供的工藝參考數(shù)據(jù)來(lái)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(yàn)證和統(tǒng)計(jì)學(xué)的支撐，難以實(shí)現(xiàn)高的生產(chǎn)質(zhì)量。
　　DOE（design of experiment）是一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法集合。它是優(yōu)化產(chǎn)品和過(guò)程設(shè)計(jì)、降低生產(chǎn)成本、解決制造問(wèn)題的有力工具。本文將它引入到無(wú)鉛波峰焊的質(zhì)量改進(jìn)過(guò)程中，主要采

2、用了DOE實(shí)驗(yàn)中的2種方法，即因析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。
　　采用因析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)無(wú)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(pán)設(shè)計(jì)合理的情況下，采用6因素2水平的部分析因?qū)嶒?yàn)（2IV6-2），以助焊劑量、預(yù)熱溫度、壓波高度、浸錫時(shí)間、錫爐溫度和軌道傾角做為實(shí)驗(yàn)因子，平均每塊實(shí)驗(yàn)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(wú)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(shí)，橋連

3、的形成跟焊接工藝中的助焊劑量、浸錫時(shí)間和軌道傾角有很大關(guān)系，控制好這三個(gè)因素可以大大降低橋連的數(shù)量；同樣地，對(duì)于冷焊來(lái)說(shuō)，助焊劑量和浸錫時(shí)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(gè)因素；最終，可以得到影響焊接質(zhì)量的3個(gè)主要因素，即助焊劑量、浸錫時(shí)間和軌道傾角。
　　根據(jù)因析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，采用響應(yīng)曲面法中的中心組合實(shí)驗(yàn)對(duì)無(wú)鉛波峰焊的焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化。選擇助焊劑量、浸錫時(shí)間和軌道傾角為研究對(duì)象，以波峰焊后的平均每塊實(shí)驗(yàn)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(guò)中心組合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，得到了波峰焊工藝與焊接平均缺陷的數(shù)學(xué)模型。
　　通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)方程求解，可以得到優(yōu)化后的無(wú)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(shí)間為2.3s，錫爐溫度為260°，軌道傾角為6.3°。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，采用以上焊接工藝進(jìn)行無(wú)鉛波峰焊時(shí)，可將缺陷率控制在2000PPM左右。
　　最后對(duì)無(wú)鉛波峰焊工藝與