田口方法應用於無鉛迴銲製程參數優化

Using the Taguchi Method to Optimize a Lead-Free Reflow Soldering Process

為因應電子產品量產更迅速，更輕化且更低成本的需求，表面黏著技術（surface mount technology, SMT）成為電子構裝中最為重要的製程技術之一，而SMT 迴銲製程中，多以63/37錫鉛合金作為電子元件與印刷電路板（printed circuit board, PCB）間之接合銲料。然而，自2006年7 月1 日起，電子產品將全面禁止使用含鉛物質，此將影響印刷電路板組裝製程。鑒於導入無鉛過程中，對迴流銲接製程影響甚鉅，且製程參數尚未明確，業界缺乏一個廣為接受的標準。 首先，本研究運用田口方法規劃無鉛迴銲溫度曲線實驗，觀察錫珠發生情況並針對被動元件進行推力測試，再利用主成分分析法中特徵向量概念決定最佳溫度曲線。其次，針對迴銲環境中含氧量對銲接品質的影響，觀察錫珠、空洞與銲點表面光澤程度，再進行推力測試以決定銲點強度。實驗結果發現，迴銲尖鋒溫度越高，錫珠發生情況越明顯，但呈現較佳之銲點強度；另一影響銲點強度因子為恆溫時間，於98 秒之恆溫時間表現最佳。主成分分析法整合結果指出，最佳製程參數為恆溫溫度範圍150°C~180°C，恆溫時間90 秒~100 秒，迴銲尖鋒溫度245°C~250°C，冷卻速度3°C/秒~4°C/秒。業者則可依良率或可靠度需求，選擇適合之溫度曲線。含氧量實驗結果顯示，1000ppm 以上含氧量對錫珠與銲點強度並無影響；當含氧量降至310ppm以下時，銲點強度則明顯提升。