采用DOE方法优化无铅波峰焊接工艺

摘要
无铅波峰焊的焊接工艺很复杂，难以控制。本文通过采用DOE和波峰焊工艺分析相结合的方法，设计无铅波峰焊工艺，大大降低了缺陷率，提高了波峰焊的焊接质量。这种方法对生产实践具有指导意义。

1. 引言
一直以来，波峰焊接被公认为电子装联过程中缺陷率最高，焊接质量最难控制的生产过程。国内电子厂商在进行波峰焊生产时，往往通过生产经验以及设备厂商提供的机器参考数据来拟定波峰焊的生产工艺，这种拟定生产工艺的方法缺乏科学的验证和统计学的支撑，难以实现高的生产质量。DOE是一种技术改进的方法，它可以同时研究多个变量（即工艺参数）对一个输出变量的效应（这?指缺陷率）的方法。这些试验由一系列运行或检验组成，其中对输入变量或因子进行有目的的更改，并在每次运行中收集数据。最终可以通过DOE试验来识别影响质量的过程条件，从而确定可使结果最优化的输入变量 （因子）设置[1]。持续的使用DOE试验方法进行焊接工艺改进是生产质量提高和稳定的重要保证。

2. DOE的使用
要设计好的波峰焊焊接工艺，提高焊接质量，就必须把波峰焊机的所有参数结合起来考虑。因为它们的变化是焊接质量好坏的关键。采用DOE来设计波峰焊的焊接工艺，就是使用DOE这种科学统计和试验相结合的工具来衡量波峰焊机各参数的独立效果，以及这些参数之间的交互作用的效果。所谓交互作用就是指因素各水平之间的一种联合搭配作用，一般来说，当一个因素对响应的影响与另一个因素的取值有关系，则称他们之间有交互作用。

DOE可以用来评估因子的线性和2次效应。试验的范围取决于所研究的参数和评估的2次效应的数目。每一次试验均要重复数次，用来评估参数。对于波峰焊试验来说，每次试验的缺陷数可作为建立模型和优化参数的响应。响应代表缺陷数，它可以用来建立一般化（无显著特点的）的线性模型。这种模型可以解释为在单一模型中平均的和变异的响应。当不断的从单个试验中收集到不同地缺陷种类数据时，以此建立的模型也不相同。利用这些模型，波峰焊的工艺将得到最佳的优化。

要运用DOE进行试验，首先要注意三个问题：
1）问题的类型是什么？
2）实验的目的是什么？
3) 选择的试验工具是否与问题的类型相符合？
如果不弄清楚这三个问题，那么试验就会徒劳无功。下面是一个关于DOE试验的表格。
既然知道DOE用于A型和X型问题上，那么，使用DOE的试验策略就理应安排如下：
策略一：筛选主要因子（使X型问题简化成A型问题）
策略二：找出最佳生产条件（使A问题简化成T问题）
策略三：证实最佳生产条件有再现性。
针对波峰焊工艺复杂、缺陷率过高的问题，方法一旦确立，就要开始着手制定DOE试验的方案。根据上面提到的三大策略，首先，我们要进行的是波峰焊工艺参数的筛选。 要解决这个问题，我们就必须对波峰焊的各个系统及工艺过程有清楚的认识。