基础冶金学与波峰焊接趋势(doc82)-钢铁冶金(编辑修改稿)

基础冶金学与波峰焊接趋势(doc82)-钢铁冶金(编辑修改稿)内容摘要：

度又直接影响驻留时间，因为： 驻留时间 = 接触长度 247。 传送带速度 传送带速度的设定将不能单独控制在焊锡波峰上的驻留时间。 必须有精确测量与控制浸锡深度的方法。 波峰形状 我们许多人都有在两台不同的波峰焊机上运行同一个装配的经验，看到的是两个很不同的板的品质的出现。 在两台波峰焊机设定成相同的泵的速度、传送带速度、传送带角度、锡缸高度、预热与焊接温度；使用相同的化学品；相同的维护计划；以及显示相同的温度曲线的时候，为什么波峰焊机还会产生不同的结果。 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 第 22 页 共 82 页 作为一个工业，我常常已经退而接受“不同的波峰焊机有不同的个性。 ”有些人责怪操作员。 但是这个答案是简单的，可测量的：所有波峰焊机产生的波峰是不同形状的。 图二显示波峰形状对接触长度的影响。 一个较宽的波意味着 较长的接触长度。 因此，驻留时间较长 以相同的浸锡深度。 机器设定的限制 控制波峰焊接过程涉及直接测量板在波峰上实际所经历的。 波峰焊机永远不能保证可重复性。 板看不到传送带速度；但感受到驻留时间。 同样，板不知道泵的速度，但感受到浸锡深度。 还有，波峰焊机的设定不显示波峰焊机的可变化性。 因此，波峰焊接的参数必须主要基于板与波峰的相互作用，而不是波峰焊机的设定。 装配工厂没有必要责怪它们的波峰焊机，助焊剂或操作人员，因为实际的挑战是波峰焊接工艺过程本身。 波峰焊机不能测量板与波的相互作用；好的设备不是用 来补偿一个不受控的工艺。 用于研究的驻留时间基线 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 第 23 页 共 82 页 一家主要的消费电子公司让其北美的工厂完成为期一个月的研究，以评估驻留时间优化与可重复性的重要性。 选择了最大批量的装配来用作研究，它代表在该地生产的所有电路板的19%。 为了这个用途，使用一台电子设备和直接板与波峰接触传感器。 由于能够进行每排四个运行，该设备可以在将数据卸载到PC 之前记录多个读数。 还有，该设备的 LCD 显示器允许从波峰焊机出来时即时的数据读数，并提供浸锡高度的直接测量。 下面是进行的步骤： 测量与建立平行度。 测量现时板的驻留时间，以 前是 1 秒。 测量现时板的浸锡深度，以前是 24mil。 评估板的质量。 得出 312 ppm(parts per million)的缺陷率，这个被认为在工厂内是正常的，按工业标准也是很好的，尽管有一定量的返工数量。 步骤 1 ~3 对一排中的三个班次很容易地完成，每班两次，因为所有数据都是在通过波峰焊机的设备一次运行中获得的。 步骤 4 是在每一班次结束时完成。 在运行装配板之前，如果测量显示不平行 或者驻留时间比 1 秒钟超出 秒，或者浸锡深度不是 24mil 则对波峰焊机 作出调整。 另外作一些测量以证实发生所希望的板与波的相互作用。 始终保持那些与板 波相互作用无关的地方，包括，如， 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 第 24 页 共 82 页 助焊剂类型、预热设定和焊锡温度。 在每班结束时，作百万缺陷 (dpm, defects per million)记录。 这个板的 dpm 持续地在 312 范围。 因此，达到了电路板质量的可重复性。 驻留时间研究方法 下一个目标是决定是否板的缺陷率受到以不同驻留时间运行的影响。 这个计划涉及以不同的驻留时间运行相同类型 的板，驻留时间以半秒的递增幅度从 秒增加到 秒，并且涉及将每个驻留时间与其产生的缺陷率相联系。 对每个驻留时间进行上述的 1~5 步。 图三的蓝线显示该结果。 对这个特定的板产生最低缺陷率的驻留时间是在 ~3 秒之间。 然后进行这个板的进一步研究，在 秒时缺陷持续最低。 因此该板现在只以 秒的驻留时间和 24mil 的浸锡深度运行。 波峰焊机的设定现在是非主要的，与使用的波峰焊机无关。 驻留时间的优化已经完成，同样达到在实际任何 的波峰焊机上以可预计的品质装配该板的灵活性。 对于该消费电子公司，这些结果就是对操作员的有意的波峰 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 第 25 页 共 82 页 焊接工艺文件、更清晰的工作指示，更大的灵活性，因为该板可以可靠地通过任何波峰焊机。 该公司也可以实现更少的过程控制图表中的峰值，因为在板运行之前进行了测量；更少的停机时间；较高的产量，减少对工艺工程师的压力；以及更愉快的管理。 其它观察包括： 所发现的最佳驻留时间与以前发生的有很大的不同，但是那时没有测量。 缺陷率随驻留时间的不同而显著变化。 控制浸锡深度对本研究是关键的，因为浸锡深度的变化意味着接触长 度的变化，结果，驻留时间不受控。 逐板的优化 正如每钟板在表面贴装炉中使用其自己的温度曲线一样，每种板也在波峰焊机中使用其自己的板与波峰的参数。 因此，上述研究也对第二种板进行。 图三把结果记录成红线。 研究发现，对这种板的最佳驻留时间是 秒，与第一种板的 秒形成对比。 注意两种板的“驻留时间曲线”是不同的。 虽然不太象第一种板所获得的新基线那么低，但该工艺过程得到所研究的第二种板的显著更低的缺陷率，这种板以前也是以 1 秒运行。 这些结果强烈地显示诸如非最佳浸锡深度或设计问题等这些缺陷根源 与驻 留时间没有关系。 浸锡深度 改变浸锡深度会改变接触长度和驻留时间，这使得浸锡深度 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 第 26 页 共 82 页 的直接和准确测量成为关键。 泵速产生波峰高度，它随着锡缸的焊锡变空而消失。 可是，板的实际浸锡深度决定于几个因素，包括锡缸高度、 PCB 怎样座落在传送带的指爪上、弯曲、破裂或变钩的指爪、传送带角度、以及是否使用托盘。 可是，控制浸锡深度 测量和把它保持持续不变 只是这个难题中 的一小部分。 另一个是决定在那个浸锡高度，板的品质是最佳的。 在图四中，注意由蓝条形所代表的板的缺陷率，在不同范围上比由黄色条形所代表的板更优化： 48 mil 或甚至 36~60 mil 分别比 24~36 mil。 因此，不同板的类型最受益于不同浸锡深度。 结论 板与波峰优化的好处是很大的，当决定波峰焊接工作指示时，需要进行逐个电路板地评估。 对板实际所经历的进行直接测量与管理是关键的。 对所有的板使用相同的波峰焊机设定将永远不会产生对各种装配类型最佳的波峰焊接结果，对波峰焊机设定的依赖不包装板与波峰相互作用 的可重复性。 优化要求对板上实际缺陷有关的调整。 只记录机器设定和 / 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 第 27 页 共 82 页 或注重板与波的数据将不会产生所希望的结果。 波峰焊机不一定是可重复的。 要开始是简单的。 该过程只要花几分钟，并且将马上产生对你有帮助的信息： 象平时你对特定的板一样设定波峰焊机。 一旦你已经建立板对波的平行度，记录驻留时间和浸锡深度读数。 处理其中一块板，记录其波峰焊接品质。 作为确定最佳驻留时间的第一步，将传送带速度减少到每分钟 英尺，再运行设备，得到新的驻留时间读数。 再运行相同板类型中的一个，记录其波峰焊接品 质。 如果板的质量已经改善，那么你已经得到一个比你现在用于运行板的驻留时间更优越的驻留时间。 你现在可以每天在每一次运行该类板之前记录驻留时间读数，以保证你的波峰焊机对你的板给予所希望的、更好的经验。 因此，你可用该数据来保证可重复性和最佳效果。 如果板的品质恶化，那么增加传送带速度，重复相同的步骤。 你将很快找到最佳的板与波相互作用参数。 为了评估浸锡深度对波峰焊接品质的影响，改变泵的速度，另外进行相同的步骤。 要理解的另一个重要方面是工艺窗口 (process window)。 所有波峰焊机有其自己的 数据变化和可重复性的正常范围，这个只有通过在机器保持在使用的每个设定时，对驻留时间和浸锡深度的 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 第 28 页 共 82 页 直接测量来确定。 理解波峰焊机的对驻留时间、浸锡深度和平行度的工艺窗口，将帮助你优化对每个板的波峰焊接工艺。 如果你的工厂一个产品高度混合的工厂，那么从最普通或最棘手的板开始。 对于大批量、的混合的运作，你有机会来优化你运行的每一个板。 对于两类工厂，在不同的波峰焊机之间，甚至工厂位置之间可靠地移动一种特定板的灵活性也要增加。 许多工厂已经将可得到的技术与简单的程序相结合，以优化其电路板的驻留时间、控制浸锡深度和 得到其波峰焊接工艺的真正可重复性。 对于那些想要迅速降低成本和与波峰焊接品质的工业规范保持步伐的工厂，这里所叙述的技术与程序值得调查研究。 电装工艺改进 —“短插一次波峰焊 ”工艺实践 作者：唐经球 胡明昌 周红 (七二一厂 ) 我厂在八十年代研制生产的海鹰牌清纱器等纺织电子产品，海底牌 B 超类医用电子产品，生产过程中印制板部件的装联工艺主要是采用手工操作方式。 生产效率不高，装焊工艺水平低，质量不稳定，是产品各批次生产引起波动的因素之一。 九十年代初，工厂为提高产品印制板部件装焊水平，购置了 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 第 29 页 共 82 页 24 工位回转式插件台，引进一台西德产波峰焊机，采用当时电装工艺普遍使用的 “长插切脚二次焊 ”工艺 (元器件长脚插入印制板、 → 一次波峰焊或浸焊 → 切脚 → 二次波蜂焊 )，由于生产线布局不够合理，产品插件板往返搬运，工作效率低。 切脚机是自制设备，操作不够安全。 对尺寸较大的元器件板，由于基板变形及压紧装置等原因切脚不整齐，高度不容易控制，装焊质量、生产效率不理想。 当时纺电大批量生产有 2/3 印制板电装靠外协完成生产成本高，外协电装质量更难控制。 医电产品电装安排了较多人员。 印制板部件成品的参数离散性较大。 所以电装工艺成为影响产品 大批量生产及提高质量的关键。 在市场经济形势下，要求民用产品不断提高质量而且尽可能降低成本。 企业主管领导要求当时负责全厂工艺技术归口管理的科技处极好改进产品电装工艺及管理水平，使产品在可靠性、一致性、稳定性等质量方面提高一步，改进电装工艺方法，提高生产效率，降低产品成本，拿出物美价廉的产品供应用户，提高产品市场占有串，为企业的发展多作贡献。 主管工艺的副总工程师组织工艺管理及工艺技术专业人员到几家工艺先进的企业调研后，参考外厂经验结合我厂产品特点，决定开展印制板部件电装 “短插一次波峰 焊 ”新工艺的研究与应用。 (元器件加工成短脚 → 插装上印制板 → 自动波峰焊 )。 此工艺方法实施后可改变我厂电装工艺面貌，提高产品生产质量，提高操作工人技术水平，提高劳动生产串，有利于开展规模生产， 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 第 30 页 共 82 页 挖掘企业潜力，在不增加电装工人数的前提下将因工作量大而扩散外协电装印制板部件收回来，节约外协费用，且有利于改善生产现场管理，提高装焊生产线的综合管理水平。 电装工艺改进是一项综合工程，列入九三年工艺技术措施计划主要项目。 工作内容涉及到工厂多个部门，在工艺试验及应用过程中许多工作需相关部门密切配合，为此由工厂科技 处牵头成立 QC 小组，将有关部门的主要参与人员组织起来，为实现同一目标、统一认识，共同研究课题内容，订出实施计划，分工负责，开展工作，促进电装工艺上水平。 为实现 “短插一次波峰焊 ”工艺，必须要设计、工艺、工装、设备、检验、元器件配套、生产管理等各类专业人员紧密配合、共同努力，各职能部门的具体分工如下： 1 产品设计部门： 1． 1 产品印制板设计贯彻厂标准化室制订的 Q/KF3792企业标推文件。 (设 计、工艺参数与该厂标 制订 )。 1． 2 印制板 元器件排列成形垮距规范化，减少成形尺寸品种，便于机械化及模具操作加工。 1． 3 按规范设计焊盘及孔径尺寸，印制板布线等符合标准及工艺要求，减少垮接线，按尺寸系列设计垮接线距。 1． 4 对不同厂家生产外形尺寸有差异的同规格元器件，标明定点供应厂家，做到来料尺才一致，便于工艺生产成形安装。 1． 5 按工艺及小批生产成功的产品，修改印制板等设计 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 第 31 页 共 82 页 文件。 2 工艺部门产品工艺人员： 2． 1 提出 “短插一次波峰焊 ”工艺实施计划初步意见，供领导参考。 2． 2 配合设计师贯彻 Q/KF3792 厂标，逐项进行工艺性审查，符合波峰焊工艺要求。 2． 3 根据产品设计资料开展工艺设计，提出元器件预成形模。