薄印刷电路板无铅浸焊工艺的析因设计研究

摘要

选择性无铅浸焊是近些年兴起的一种新型表面贴装技术，与传统选择性波峰焊相比，这种工艺技术更加灵活，适合于柔性化生产的需要。同时，浸焊设备操作更加简单，设备维护保养成本较低。选择性无铅浸焊技术正在逐渐被大量电气元件制造商使用，用于生产片式化与通孔类元器件共存的印刷电路板。然而，由于新工艺技术应用时间较短，经验积累不足，对于生产过程中产生缺陷的根本原因缺少分析，也没有指导性的改善方法。 实验设计（Design of Experiment，简称DOE），是一种科学的统计方法，它可以通过较少的实验次数、较短的实验时间，分析出各个因子对于响应的影响。同时，通过最优化处理，计算出响应的最优因子组合和响应预测值。本文将采用DOE中部分2k析因设计方法，以我司无铅浸焊工艺过程中的两类缺陷：填充不足和漏焊为响应，选取助焊剂喷涂量、预热温度、浸焊温度、浸入时间、浸出速度、浸焊夹具高度六个因子，设计6因子2水平，分辨度为Ⅳ的部分析因实验，进行分析研究，找出产生缺陷的主要原因并对工艺参数及生产过程进行优化。 实验结果表明，影响填充不足和漏焊的主要因子是：浸焊温度、浸入时间以及浸焊夹具高度，其余因子对于缺陷的作用不显著。浸焊温度、浸入时间以及浸焊夹具高度对于缺陷的影响是负效应，即在设定的工艺参数窗口范围内，浸焊温度越高、浸入时间越长、浸焊夹具高度越高，生产过程中的缺陷率越低。此外，因子间的二阶交互作用也不显著。通过多元回归拟合，得出填充不足和漏焊与各个因子间的线性回归方程。对方程求解后，找出降低缺陷率的最优因子组合：助焊剂喷涂量：20个脉冲（每个焊点约0.5g助焊剂），预热温度：200℃，浸焊温度：310℃，浸入时间：3s，浸出速度：4mm/s，浸焊夹具高度：98mm。 重新按照最优因子组合安排实验，验证了回归方程的有效性，进而得出无铅浸焊工艺的最优参数组合，为降低产品缺陷率奠定了基础。同时，通过测温样件、卡尺及辅助工装等，确保浸焊温度、浸焊夹具高度的参数应用准确，使生产过程更加稳定。

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