正交试验设计在钎焊工艺参数优化中的应用

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1、制造技术研究航天制造技术正交试验设计在钎焊工艺参数优化中的应用安利全叶紫薇郑建明(北京自动化控制设备研究所，北京100074)摘要：针对钎焊工艺试验需求量及复杂度越来越高的情况，提出利用正交试验设计进行钎焊工艺参数优化试验，减少物理试验的数量，并介绍了正交试验设计的相关概念和方法，同时以某纯锡镀层小尺寸封装无铅器件钎焊工艺参数确定试验为例，进行了钎焊工艺试验设计和评估。关键词：正交试验设计；钎焊；工艺参数ApplicationofOrthogonalExpenmentDesigninOptimizationofSolderingProcessingParamete

2、rsAnLiquanYeZiweiZhengJianming(BeijingAutomationControlEquipmentInstitute，Beijing100074)Abstract：Asthedemandofsolderingprocessexperimentanditscomplexitybecomehigherandhigher，theoahogonMexperimentdesignisputforwardtOreducethequantityofphysicalexperiment．Conceptsandmethodsoftheorthogona

3、lexperimentdesignareintroduced．Atthesametime，designandassessmentofsolderingprocessingparametersareconductedbytakingtheexperimenttoestablishprocessingparametersofpureSndepositsSOPPb-freecomponentaSanexample．Keywords：orthogonalexperimentdesign；soldering；processingparameters1引言随着电子器件中的焊点

4、越来越小，其所承载的力学、电学和热力学负荷越来越重，对焊点质鼍要求口益提高，而焊点质鼍的提高又很人程度依赖于钎焊工艺参数的优化。影响焊点质疑的参数非常多，不仅包括钎焊设备、钎焊材料(焊料、助焊剂等)、元器件焊端引脚和印制板表面镀层，还包括钎焊温度、时问等，这些冈数和参数的选择和优化，都需要通过人最的试验积累，而试验需要花费时l’日J，消耗人力、物力，我们希望做尽量少的试验，得到尽可能好的结果。要达到这一日的，就必须事先对试验作合理的安排，也就是要进行试验设计。本文以钎焊工艺参数选择和试验为例，进行Jt：交试验设计的心用介绍。2试验设计在科学试验中，如何科学地安排组

5、织试验包括很多环节，这些环节有的属于管理科学，有的需要数学和统计学的方法米设计试验方案，后者称为统计试验设计。统计试验设计包括正交试验设计、最优试验设计、稳健试验设计和均匀试验设计等多种设计方法，止交试验设计是其中较为简单有效的一种，使用止交表米安排实验，是部分因子设计(fractionalfactorialdesigns)⋯的主要方法，它是在所有呵能的试验参数组合中挑选出有代表性的少数几个组合进行试验，通过数据分析，找到最优的一组参数的试验方法，具彳『很高的效牢。2．1基本概念【人J索：实验因素义称为因子，是实验设计者希埋作1}i简介：，奠利个(1983一)．助

6、理I．托㈨j．匕{J器制造I．秤tc'qk；研究办向；电，装联I：艺研究成·I『撤什分析。收稿lI期l2010-ll-‘J('3l制造技术研究2010年12月第6期考察的实验条件；传热量Q=烈(死。。一kld)gd(1)水平：凶素的具体取值称为水平，又称为位极；指标：实验处理欲考察的效果，是衡量实验结果好坏程度的标志，又称为响应变量；处理：按照因素的给定水平对实验对象所做的操作称为处理。接受处理的的实验对象称为实验单元。2．2试验结果分析方法“直接看”的好条件：从表中的所有实验结果中直接看；“算一算”的好条件：用各因素平均指标最高(或最低)的水平组合的方案；极差分

7、析：确定各因素的重要程度；画趋势图：进一步画出各凶素对实验指标影响的趋势图，确定进一步实验时各冈素的水平选取方向或合适点。3应用3．1试验目的通过试验分析，确定菜纯锡镀层小尺寸封装无铅器件在有铅环境下钎焊时，焊接烙铁温度、预热温度和焊接时间参数，使上述因素导致的焊点／fi合格率低于0．297％(本指标是试验前的颅设目标值)。3．2制定因素水平表本试验需考察的因素为炳Ij安烙铁温度、预热温度和焊接时问。3．2．1因素A——焊接烙铁温度第一位级Al=270℃，第二位级A2=290℃，第三位级A3=310T。位级制定依据：由锡铅共晶金相线图(见图I)可知，63Sn37P

8、b熔点是1