DOE实验在波峰焊接品质控制中的应用P52
第5章+实验设计（DOE）试题
第5章+实验设计（DOE）试题实验设计(DOE)试题⼀、单选题（32题）1.对3因⼦时间，温度，催化剂进⾏全因⼦实验，分析实验结果，⽤MINITAB软件计算，结果如下：拟合因⼦：产出，时间，温度，催化剂产出的效应和系数的估计（已编码单位）项效应系数系数标准误 T P常量 45.5592 0.09546 477.25 0.000时间 2.9594 1.4797 0.09546 15.50 0.000温度 2.7632 1.3816 0.09546 14.47 0.000催化剂 0.1618 0.0809 0.09546 0.85 0.425S = 0.381847 PRESS = 5.33236R-Sq = 98.54% R-Sq（预测） = 92.36% R-Sq（调整） = 96.87%通过对上⾯的分析，可以看出，对产出有显著影响的因⼦是：（D）A．时间B．温度C．催化剂D．时间和温度E．常量2.下图是某DOE实验的残差正态性检验：请判断下列说法，哪种正确：（B）A．因为P值等于0.870，⼤于0.05，所以残差1不是正态分布B．因为P值等于0.870，⼤于0.05，所以残差1是正态分布C．A，B都错了3.对于DOE实验符号L8(23)，下列解释错误的是：（C）A．本实验的总次数是8次B．本实验是3因⼦2⽔平的设计C．本实验是2因⼦3⽔平的设计D．本实验是全因⼦设计4.下列对DOE实验说法有误的是：（C）A．DOE实验⽅法能减少实验成本B．DOE实验⽅法能缩短缩短产品开发时间和⽣产时间C．DOE实验⽅法能提⾼员⼯的积极性D．DOE实验⽅法能改善流程绩效⽔平5.我们可以从DOE残差与拟合值的残差图中得出：（A）A．残差是否等⽅差B．残差是否随机C．残差是否是正态分布6.全因⼦实验设计⼀般是⼏个因⼦条件下进⾏：（A）A．4因⼦以内B．7因⼦以内C．5因⼦以内D．7因⼦以上7.下⾯是⼀则DOE实验全模型与删减模型效果⽐较表：全模型与删减模型效果⽐较表全模型删减模型R-Sq 0.79550.7927R-Sq(adj) 0.70120.7375s 176.817165.727下⾯说法正确的是：（D）A．删减模型效果⽐全模型要差，因为R-Sq(adj)有所提升B．删减模型效果⽐全模型要差，因为R-Sq有所降低C．删减模型效果⽐全模型要好，因为R-Sq有所降低D．删减模型效果⽐全模型要好，因为R-Sq(adj)有所提升8.实验设计的基本原则是：（D）A．重复试验B．随机化C．区组化D．A、B、C三项9.实验设计确定回归关系并求出最优设置设计⽅法是：（A）A．响应曲⾯法B．部分因⼦设计C．全因⼦设计D．稳健设计10.要确定多种物料关系配⽐，我们会选⽤的设计⽅法是：( C )A．响应曲⾯法B．部分因⼦设计C．混料设计D．稳健设计11.当响应Y与因⼦X存在曲线关系，我们会选⽤的设计⽅法是：（A）A．响应曲⾯法B．部分因⼦设计C．混料设计D．稳健设计12.为了将噪⾳的不良影响降到最低，我们会选⽤的设计⽅法是：（D）A．响应曲⾯法B．部分因⼦设计C．混料设计D．稳健设计13.请看下图：1) 显著项是：（D）A． AB．BC．C14.2) 如要删减模型，必须要保留的项是：（C）A． BC，CB．A，B，CC．BC，B，CD． C15.⽤来确定Y与X间关系式实验设计，我们会⽤：（B）A．因⼦筛选实验设计B．回归设计C．稳健设计D．混料设计16.下⾯是⼀个主效应图，从图上，我可以看出什么：（A）A．与⽥地的效应相⽐，品种对产量的效应很⼤B．与⽥地的效应相⽐，品种对产量的效应相对较⼩C．⽥地的效应较⼤17.关于DOE，下列说法错误的是：（D ）A．是研究正确的设计试验计划和分析试验数据的理论和⽅法B．能确定各个输⼊因素的重要性以及各输⼊因素如何影响输出响应C．DOE=“Design Of Experiments”D．DOE与⽣产过程⽆关18.⼀般来讲，在车间⾥⾯，不可控的因素是：( C )A．机器速度B．产品尺⼨C．车间环境温度19.对于DOE实验的⽬的，下列说法错误的是：( D )A．确定哪些参数对响应的影响最⼤；B．确定有影响的参数设置在什么⽔平，以使响应达到或尽可能达到希望值；C．确定有影响的参数设置在什么⽔平，以使响应的分散度（或⽅差）尽可能⼩；D．确定有影响的参数设置在什么⽔平，以使不可控参数（噪声参数）对响应的影响尽可能⼤。
【经典资料】DOE实验在波峰焊接品质控制中的应用P52
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
Since 1984
经典试验在波峰焊中应用实例
助焊剂量
第一阶段选择：部分2k因子试验设计
焊剂部分
预热温度
波峰焊
试验因子及水平
锡炉温度
因子名称
高水平(＋1)
低水平(－1)
A
助焊剂流量
30ml/min
60ml/min
B
预热温度
90℃
110℃
浸锡时间
C
浸锡时间
2s
对分辨度的解释：在DOE中，有个混淆的概念，比如：主效应和2级交
互作用混淆，2级交互作用和3级交互作用混淆等情况。
在做部分因子试验设计时有混淆情况，所以，III代表主效应与2级交互
作用混淆，IV代表主效应与3级交互作用混淆以及2级交互作用与2级交互作
用混淆，也可以这样理解：
III=1+2，1代表主效用，2代表2级交互作用；IV=1+3还等于2+2， 1代
及其交互作用)。
Since 1984
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
Since 1984
经典实验设计方法 4 步走：
1） 完全要因实验（也称为析因实验）
筛选主要因子（2N）
找出最佳生产条件（3N）
两水平因子实验（线性）
完全要因基础，插入中心点后判断
三水平因子实验（二次曲面）
采用基于中心复合设计或BOX-BEHNKEN法的响应曲面模型分析
DOE方法的提出
工艺问题不具有
完全复制性
通过实验进行优化设计
，测
必须针对个体实际情况
通过科学方法找到最佳组合
通过实验控制其不良
的影响程度
焊接参数优化DOE设计实验
焊接参数优化DOE设计实验焊接参数优化DOE设计实验向定春LOGO 焊接参数最优化设计实验概念引⼊思想：通过以下理念的运⽤，我们可以将影响焊接强度（扭矩）的不同的⼏个因素通过实验设计获得最优化的过程参数，保证焊接强度的强度在最佳的过程参数配置下取得最优（⼤）的扭⼒值。
同样，我们可以运⽤此⽅法获取到保护焊的最佳参数以获得最佳熔深；LOGO基本概念1.因⼦：影响结果的相关因素，可以加以控制的那部分过程输⼊变量。
例如影响焊接强度的电极压⼒、焊接时间等等。
2.⽔平：因⼦所处的状态，例如焊接时间，我们将机器设定为4S焊接，那么就可以说我们是在焊时间为4S的⽔平下进⾏试验的；同样，我们也可以将焊接时间设定为5S，这⼜是另外⼀个⽔平，即焊接时间这个因⼦可以处于⼏个不同的⽔平。
LOGO课题引⼊研究⽅向：点焊过程的焊接强度（扭矩）运⽤时机：先期质量策划阶段课题⽬的：获得最优的焊接过程参数焊接过程分析此处：零件的表⾯状态不作为焊接设备的参数，但是同样是影响焊接强度⼀个因素（因⼦）；众所周知，较好的零件表⾯状态更有利于焊接，采⽤同样的焊接参数的情况下，相⽐较差零件表⾯会获得更⼤的焊接强度。
当然，我们也可以通过实验来得出具体的实验数据来作为评定依据。
过程输⼊输出表过程输⼊过程过程输出预压时间点焊机点焊过程成品——焊接强度（扭矩）焊接时间维持时间焊接电流电极加压⼒零件表⾯状态电流输出例：我们选取的样本容量为16，零件表⾯选择两种状态，即选好的表⾯状态和坏的表⾯状态个16 零件进⾏焊接螺母，然后测试其扭⼒值，下表是两种零件表⾯状态所对应的扭矩：表2 两种零件表⾯状态对应的扭矩序号好的表⾯状态坏的表⾯状态154.632.2252.331336.738.5445.335.8539.233.7638.637.4742.833.2844.824.7946.236.71048.738.31144.438.61248.919.31340.4151446.126.51552.329.41653.135.1为评定两种表⾯状态的扭⼒值是否存在显著性差异，我们可以借助Minitab进⾏⾮参数假设检验。
在波峰焊接优化中的关键参数
在波峰焊接優化中的關鍵參數By Martin Ingall， Gustavo Jimenez， Pete Michela， Monica Taylor and Nissim Sasson本文介紹：“對駐留時間和浸錫深度的研究，揭示了波峰焊接的可重複性與缺陷減少的重大機遇。
”在過去幾年中，生產與工藝工程師對板與波峰的相互作用又有新的認識，導致了波峰焊接程式的戲劇性變化。
例如，已經採用直接測量PCB在波峰焊接中經歷的技術。
得到了電路板品質的即時與顯著的改善，推動該技術的廣泛使用。
板與波相互作用的中心製造波峰焊機的唯一目的是：讓板與焊錫波峰相互作用。
你知道這個敍述是完全正確的，因為當你看看回流焊接爐裏面時你沒有看到波峰。
在回流焊接爐中，當板經歷加熱溫度時，出現的是化學反應，不象在波峰焊接中。
在波峰焊機內，當把板送到焊錫波峰上時，化學反應與溫度是作用物。
其結果，與表面貼裝的爐相比較，波峰焊機內溫度的工藝視窗是寬鬆的，並且板與波峰相互作用的精確控制產生很大好處。
引腳在焊錫波峰內只是幾秒鐘或更少。
焊接應該可以在一次過中達到，不出現缺陷。
由於這個過程是如此簡單，今天的板是如此複雜，使得電路板必須精確地通過波峰。
有頭腦的工程師已經知道，似乎很小的板與波峰過程的變化可以導致很大的品質變化。
溫度曲線的限制那些堅持認為波峰焊接控制主要是溫度的人，通常選擇嚴格地依賴溫度粘結劑、高溫計或溫度曲線。
雖然溫度是重要的，但它不能說明板與焊錫波峰的相互作用。
沒有板與波的精確資料的波峰焊接可能造成連續的缺陷、生產危機和停機時間。
實際上，生產管理人員瞭解這樣的結果，看到工位元上需要修理工人，承受產量與品質的壓力。
儘管有溫度管理的Herculean效應、波峰焊機品質的驚奇進步、以及助焊劑與焊錫化學成分的不斷發展，波峰焊接還可能是有問題的。
如果問一個製造工程師從哪里主要出現裝配缺陷，最常見，他或她會指向波峰焊機。
因此，返工人員每天、每班工作只是為了修整生產線上的缺陷。
DOE案例-超声波焊接
一、底盖焊接品质现状分析：1、异常呈现：2、异常严重性确认：通过对欧盟市场产品2007年度ISO9994检测统计报告可以很明显看出：严重缺陷数占总缺陷数的221/1117*100％＝19.79％！然而在221个严重缺陷数中底盖焊接漏该不良项目的不良数则占了52.04％（＝115/221*100％）！！所以，改善产品底盖焊接漏的异常是提高产品品质的一个重要方向。
二、要因分析及控制因子确认：分析结论：虽然通过鱼骨图分析得出很多原因，但是本项目主要是想了解：通过优化底盖焊接工艺参数是否能降低产品底盖焊接漏的品质异常，并对后续各产品在焊接工序如何确定参数最优化提供改善方案。
所以，本项目对其影响较大的关键因素初步确定为：部件尺寸的符合性及焊接量的确保（其他的原因可以通过该项的有效检验来确定是否存在原因）、焊接工艺参数的最佳组合这两个原因最大！所以后续将对这两个因子进行确认。
三、尺寸符合性及底盖焊接量分析：1、尺寸合格率及焊接量分析注：底盖焊接量分析的前提是纵向焊接有足够的位置。
2、焊接示意图结论：1、2、从尺寸分析及焊接量可以看出：无论是短期或长期来看，底盖焊接的最少焊接量也能确保在30丝标准以上。
说明部件配合方面不存在重大影响问题！通过以上分析确认，我们可以排除可能焊接量过少导致焊接品质差的原因存在，从而可以初步确认可以通过对焊接工艺参数的优化组合来提高焊接过程能力来提升底盖焊接的品质水平的可能性。
所以，后续将对该工序的控制因子进行更进一步的试验和分析。
四、运用田口方法进行试验设计：1、控制因子及水准：2、直交表及试验数据表（静态望小特性）：2254、图形分析：5、考虑到效率方面，此产品底盖焊接工艺参数最佳组合为：A3,B1,C1 （工作压力＝3.1；延迟时间＝45； 熔接时间＝15）此产品底盖焊接工艺参数实际组合为：A1,B2,C2 （ 工作压力＝2.5； 延迟时间＝50；熔接时间＝20）五、焊接工序最优化工艺参数（A3,B1,C1）调整范围试验设计：1、控制因子及水准：2、直交表及试验数据表：2705、总结：1）针对原先焊接工艺参数组合（ 工作压力＝2.5； 延迟时间＝50； 熔接时间＝20）进行检测确认，发现下加气焊死问题很严重！；2）采用现DOE初选工艺参数组合（工作压力＝3.1； 延迟时间＝45； 熔接时间＝15）进行焊接处理，未发现下加气焊死问题！但还是有其他不良； 3）依据初选的工艺参数组合，进行第二次DOE，得出确定最佳的工艺参数组合（工作压力＝3.2；延迟时间＝45； 熔接时间＝14）；4）建议对最佳工艺参数组合进行批量性验证（2000PCS）,同时考虑电源电压（频率）变化对焊接的干扰！。
DOE多因子实际案例
DOE多因子实际案例在实际应用中，DOE（Design of Experiments）多因子实验方法可以用于优化和改进产品和流程。
下面将介绍一个关于优化生产过程的DOE多因子实际案例。
假设一家汽车制造公司的生产过程中的一个关键环节是车身的焊接工艺。
为了提高焊接质量和效率，该公司决定采用DOE多因子实验方法来进行优化。
首先，确定需要考虑的因素。
在车身焊接过程中，可能需要考虑的因素包括焊接电流、焊接时间、电极压力和焊接速度等。
这些因素可能会对焊接强度、焊接质量和生产效率产生影响。
接下来，确定需要考虑的水平。
例如，焊接电流可以在低、中、高三个水平进行选择，焊接时间可以在10秒、20秒、30秒三个水平进行选择，电极压力可以在1000N、2000N、3000N三个水平进行选择，焊接速度可以在10cm/min、20cm/min、30cm/min三个水平进行选择。
然后，根据实验设计原则制定实验方案。
这可以采用完全随机化设计（CRD）方法进行实验。
CRD是一种经典的实验设计方法，它可以通过随机安排实验条件来降低其他因素的影响，以评估每个因素对响应变量的影响。
然后，进行实验并收集数据。
根据实验设计方案，设置实验条件，并进行车身焊接实验。
通过测量焊接强度、焊接质量和生产效率等指标来评估不同因素和水平的影响。
最后，进行数据分析并得出结论。
将实验数据输入统计软件或设计专家软件，进行方差分析和回归分析，以评估每个因素对焊接强度、焊接质量和生产效率的影响。
根据分析结果，可以确定最佳的焊接工艺参数组合，以优化生产过程并提高产品质量和生产效率。
除了上述基本步骤外，DOE多因子实验方法还可以应用于其他复杂的实际案例中。
例如，在药物研发过程中，可以采用DOE方法优化药物制剂的配方和制备工艺；在食品加工过程中，可以采用DOE方法优化食品配方和生产工艺等。
总之，DOE多因子实验方法是一种有效的优化和改进产品和流程的工具。
通过合理选择因素和水平，并进行实验设计和数据分析，可以得出科学的结论，并优化生产过程，提高产品质量和生产效率。
波峰焊氮气参数设定DOE--IE胡继辉
• 4管 -0.000324 -0.000162 0.000068 -2.39 0.252
• 流量*压力 0.000378 0.000189 0.000068 2.79 0.219
• 流量*4管 0.000887 0.000443 0.000068 6.53 0.097
• 压力*4管 -0.001206 -0.000603 0.000068 -8.89 0.071
0711 0.1762
0801 0.1754
0802 0.1628
0804 0.1187
0805
0806
0807
0.1142 0.1170 0.1387
成效预估：（改善前单台氮气成本－改善后单台氮气成本）×福清厂年产量 =（0.170 － 0.122) ×30,000,000=1,440,000（元RMB）
改善前平均值
0.02
为0.170元/台
改善后平均值 为0.122元/台
0 0708
0709
0710
0711
0712
0801
0802
0804
0805
0806
0807
液氮单台成本(元RMB)
月份
液氮单台成 本(元RMB)
0708 0.1762
0709 0.1617
0710 0.1705
0711 0.1697
波峰焊氮气参数设定
From: IE-胡继辉、林天 Date： Sep.-04-2008
1
内容
一、问题叙述 二、衡量的评判标准 三、实验因子 四、控制因子和工程记录 五、实验设计 六、产出 七、改善前后数据比对 八、财务效应 九、心得体会
2
一、问题叙述
无铅波峰焊接质量分析DOE
无铅波峰焊接质量分析(DOE)摘要：达柯(Taguchi)试验设计(DOE, design-of-experiment)方法和统计过程控制(SPC, statistical process control)是评估波峰焊接中无铅工艺的有效方法，其目的是要为特定应用的最佳设置确定基本的控制参数。
本文通过分析无铅波峰焊接的各个工艺参数，运用DOE方法进行大量的试验，采用统计学原理分析产生各种缺陷的工艺因素，并确定优化的无铅波峰焊接工艺。
关键词：DOE；无铅波峰焊；工艺参数Lead-free wave soldering quality analyzingHU Qiang1，LI Zhong-suo1，ZHAO Zhi-li2，Li Da-le2（1．Lead-free soldering R&D Center of Sun East Electronic Co.Ltd，Shenzhen 518103，China 2．Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)Abstract: Taguchi DOE and SPC are availability methods of evaluating lead-free process in wave soldering, which makes basic controlling parameters for the best setup.In the paper all the processes of lead-free wave soldering were analyzed, a great deal of experiments were done by DOE, many of soldering defects due to process were analyzed by SPC and the best lead-free wave soldering processes were made.Key words：DOE；Lead-free wave soldering；Process parameters对于波峰焊接工艺，从有铅转变到无铅将影响大多数机器参数。
焊接参数优化DOE设计实验
保持时间 8 8 8 5 5 5 8 8 5 8 5 5 5 8 5 8
焊接电流 7000 9000 7000 7000 9000 9000 7000 9000 7000 9000 7000 9000 9000 9000 7000 7000
气压 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4
实验设计
LOGO
例：我们选取的样本容量为16，零件表面选择两种状态，即选好的表面状态 和坏的表面状态个16 零件进行焊接螺母，然后测试其扭力值，下表是两种零 件表面状态所对应的扭矩：
表2 两种零件表面状态对应的扭矩
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
好的表面状态 54.6 52.3 36.7 45.3 39.2 38.6 42.8 44.8 46.2 48.7 44.4 48.9 40.4 46.1 52.3 53.1
课题引入
研究方向：点焊过程的焊接强度（扭矩） 运用时机：先期质量策划阶段 课题目的：获得最优的焊接过程参数
LOGO
实验设计
LOGO
焊接过程分析
过程输入输出表
过程输入 预压时间 焊接时间 维持时间 焊接电流 电极加压力 零件表面状态 电流输出
过程
过程输出
பைடு நூலகம்
点焊机点焊过程
成品——焊接强度 （扭矩）
此处：零件的表面状态不作为焊接设备的参数，但是同样是影响焊接强度一 个因素（因子）；众所周知，较好的零件表面状态更有利于焊接，采用同样 的焊接参数的情况下，相比较差零件表面会获得更大的焊接强度。 当然，我们也可以通过实验来得出具体的实验数据来作为评定依据。
波峰焊DOE实验报告范本 精品
機種名稱:0757A19A28LF 實驗線別: A8
爐
參
數
DOE
Report
時間:2008/05/24
實驗人員:孫文強
步驟1.焊錫品質DOE的控制因子及水準表 因子 A B C D 說明 預熱溫度 錫爐溫度 輸送速度 Flux濃度 水準1 390 250 1.2 0.794 水準2 400 255 1.3 0.794 水準3 410 260 1.4 0.794
L 9 ( 3 4 ) 直交表;2.每組5次的實驗數據若有異常現象(過大或過小),則捨棄不用 註:1.本實驗選用
步驟3.實驗分析 1). 實驗數據分析 A Lev. 1 Lev. 2 Lev. 3 2103 1682 1893 B 2103 1472 2103 C 2103 1682 1893 D 1893 1682 2103
Average 2523.66 1261.83 2523.66 1892.74 1261.83 1892.74 1892.74 1892.74 1892.74
3155 0 0 0 3155 3155 3155 3155 3155 0 3155 0 3155 0 3155 0 0 3155 3155 0 3155 0 3155 0 3155 3155 0 3155 3155 0 3155 3155 0 3155 0 3155 3155 0 0 3155
步驟2 實驗計劃及實驗數據(Dppm) Exp. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A 1 1 1 2 2 2 3 3 3 B 1 2 3 1 2 3 1 2 3 C 1 2 3 2 3 1 3 1 2 D 1 2 3 3 1 2 2 3 1 d1 6309 d2 0 d3
3155
d4 3155
DOE法在无铅波峰焊工艺优化中的应用研究
２ ． Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ３ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｌ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｄ Ｏ Ｅ ｌ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｏ ｆ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ） ａ ｓ ａ ｎ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔｉ ｆ ｉ ｃ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ， ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ
与处理 多因素实验 的科学方法 ，开始在 无铅 波峰焊
Ｄ ｏ ｃ ｕ ｍｅ ｎ ｔ Ｃ ｏ ｄ ｅ ： Ａ Ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｌ Ｄ ： １ Ｏ ０ １ ． ３ ４ ７ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ ． ０ ０ １ ０ — ０ ５
波峰 焊接 至今在Ｐ Ｃ Ｂ 焊 接应 用中 已拥有 ３ Ｏ 年 的
以实现高的生产质量和效益 。近年来 ，Ｄ ＯＥ （ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｏｆ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ，简称ＤＯＥ） 作 为一种优化产 品和过
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｄ Ｏ Ｅ ｉ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｌ ｅ ａ ｄ － ｆ ｒ ｅ ｅ Ｗａ ｖ ｅ Ｓ ｏ ｌ ｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
DOE在高频电流对焊焊接工艺参数优化中的应用
金 属 制 品 Ｍｅｔａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－４２２６．２０１９．０２．０１１
２０１９年 ４月 Ａｐｒｉｌ ２０１９
ＤＯＥ在高频电流对焊焊接工艺参数优化中的应用
赵仲前１， 冯玉伟２， 武飞龙２
（１．上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司， 山东 青岛 ２６６４２６； ２．晓星钢帘线青岛有限公司， 山东 青岛 ２６６４２６）
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤＯＥｔｏｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｗｅｌｄｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆ ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｕｒｒｅｎｔｂｕｔｔｗｅｌｄｉｎｇ
ＺｈａｏＺｈｏｎｇｑｉａｎ１，ＦｅｎｇＹｕｗｅｉ２，ＷｕＦｅｉｌｏｎｇ２
（１．ＳＡＩＣＧＭ ＷｕｌｉｎｇＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＱｉｎｇｄａｏＢｒａｎｃｈ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６４２６，Ｃｈｉｎａ； ２．ＸｉａｏｘｉｎｇＳｔｅｅｌＣｏｒｄＱｉｎｇｄａｏＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６４２６，Ｃｈｉｎａ）
·４２·
金 属 制 品
第 ４５卷
差包含了未被考察的交互作用和其他未知影响因子 的影响，是试验和交互作用的综合误差估算值［４］。
２ 试验结果及分析 利用正交数据分布均匀性来安排试验时，各因
表 １ 选择因子水平表 Ｔａｂｌｅ１ Ｓｅｌｅｃｔｉｎｇｆａｃｔｏｒｌｅｖｅｌｔａｂｌｅ
素各种水平的搭配是均衡的，为了寻找电阻对焊的 主要影响因子及最佳组合，对正交试验结果进行了
１ 试验方案 试验 材 料 选 择 某 公 司 生 产 的 直 径１．８ｍｍ的 高
碳钢丝 Ｃ８２Ｄ２，化学成分符合标准要求，表面无缺 陷，直径偏差和椭圆度符合标准，各项力学性能指标
运用DOE分析降低波峰焊疵点率的方案设计
运用DOE分析降低波峰焊疵点率的方案设计作者：张慧梅田科来源：《硅谷》2011年第14期摘要：通过分析电子产品生产公司波峰焊接的现状，提出DOE实验的设计架构，分析并确定影响波峰焊疵点率的主要因素，提出运用DOE分析降低波峰焊疵点率的设计方案。
关键词：波峰焊；DOE；方案设计中图分类号：TG456文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0720067－010 引言波峰焊是指将熔化的软钎焊料（铅锡合金），经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰，亦可通过向焊料池注入氮气来形成，使预先装有元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊[1]。
波峰焊接质量好的疵点率仅为200PPM以下，中等水平在500-1000PPM，而差一些的则达到1000-6000PPM甚至更高。
对于不良焊点即疵点，有的企业采取了增加一次波峰焊接即二次波峰焊接的方式。
但绝大多数企业采取的是在一次波峰焊后加人工补焊的方式。
过高的疵点率不但需要较多的补焊人员而且不可避免地会带来较大的漏补率，给整机产品质量留下隐患。
因此如何提高一次波峰焊接质量，降低焊点不良率疵点率就成为许多电子企业共同关心的课题[2]。
1 波峰焊现状及分析W公司是一个生产数字机顶盒的公司，一共有85种型号的产品，包括三大线体，手插线，部件线以及总装线。
波峰焊工序为总装线上质控关键点，目前W公司机芯装配波峰焊工序受设备性能、加热方式、温度控制及稳定性，氧化渣清理方式、辊轴搅拌速度、焊锡质量、PCB毛刺、元气件针脚形式、线速、焊后冷却的速度和方式等因素的综合影响，造成虚焊、漏焊等瑕疵，致使目前焊接疵点率较高，一次性合格率维持在1000PPM左右低水平，影响了整机生产系统的运行效率，造成一定程度的浪费。
2 DOE工具介绍DOE（Design Of Experiment），试验设计，也称为实验设计。
试验设计是以概率论和数理统计为理论基础，合理、科学地安排试验的一项技术。
利用DOE试验提升波峰焊接能力
利用DOE试验提升波峰焊接能力
赖明文;王玲玲
【期刊名称】《中国质量》
【年(卷),期】2011(000)002
【摘要】@@ 序言rn电子装联行业中,焊接被认为是一个特殊控制工序.波峰焊接工艺较回流焊接工艺而言,焊接质量难以管控,缺陷牢较高.焊接不良主要表现为连锡、假焊、锡珠等,而这些缺陷的产生与工艺参数设定密切相关.一直以来,部分电子厂商通过总结经验或以供应商提供的参数来设定波峰焊接工艺参数,这种传统方法不仅
缺乏理论支撑,在实践中也证明难以保障稳定的焊接质量.同时由于波峰焊接过程中
涉及的工艺参数较多,采用传统试验方法选择各个最佳参数所需试验次数庞大,极不
现实.
【总页数】2页(P95-96)
【作者】赖明文;王玲玲
【作者单位】中航工业南航电子工业有限公司;中航工业南航电子工业有限公司【正文语种】中文
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学;欧阳光耀
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2
什么是DOE方法
Since 1984
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
Since 1984
DOE的定义
试验设计（Design Of Experiment，简称DOE），是对过程或产品进
行改善或优化，找出最佳关键因子的方法。
DOE的作用
寻找和验证影响过程的主要因素。
优化因素的取值，找出因素的最佳水平搭配。
采用统计回归的思想拟合出质量特性和影响因素之间的函数关系，并进行
响应曲面分析，寻找工艺参数的最佳配置，从而使输出质量特性最优。
追求均值最优，统计推导较为严谨，实验阶段较为分明，有序贯性的特点
日本著名质量管理专家田口玄一博士创立的田口方法
（重试验设计，适合多品种少批量）
注重实验设计与工程技术的结合，提出稳健性设计的思想，在实验中综合
从上面可以看出：
C，D和E是影响缺陷产生的显著因素。
S = 0.739510 PRESS = 219.506
R-Sq = 99.41% R-Sq（预测） = 80.42% R-Sq（调整） = 98.29%
常见的正交表：
2水平的有 L4(23), L8(27), L12(211), L16(215)等；
3水平的有 L9(34), L27(313)等；
4水平的有 L15(45);
5水平的有 L25(56);
典型的正交表：
“L”表示此为正交表；
“8”表示试验次数；
“2”表示两水平
“7”表示试验最多可以有
7个因素 (包括单个因素
方差分析：样本数据存在变差
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DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
Since 1984
田口试验在波峰焊中应用实例（以典型缺陷为控制对象）
得到效应参数
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
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田口试验在波峰焊中应用实例（以典型缺陷为控制对象）
得到效应参数
得到效应参数
及其交互作用)。
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DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
Since 1984
经典实验设计方法 4 步走：
1） 完全要因实验（也称为析因实验）
筛选主要因子（2N）
找出最佳生产条件（3N）
两水平因子实验（线性）
完全要因基础，插入中心点后判断
三水平因子实验（二次曲面）
采用基于中心复合设计或BOX-BEHNKEN法的响应曲面模型分析
L8(27)
渗透情况与
工艺参数的关系
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DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
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田口试验在波峰焊中应用实例（以典型缺陷为控制对象）
L12(28)
L8(27)
锡桥情况与
工艺参数的关系
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
Analysis of Variance (ANOVA)
标准
制定目标
要因分析
选定试验方案，确
定试验因子和水平
第一阶段试验
弯曲
不
弯
曲
3k 因子设计
再现性试验
得出试验结果
响应曲面设计
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
正交表的表示方法：
一般的正交表记为Ln(mk)，n是表的行数， 也就是要安排的试验数;
k 是表中的列数，表示因素的个数；m 是各因素的水平数；
30kg 钾
交互作用
50Kg 磷
50Kg 钾
40 m
30 m
25 m
交互作用 = 总效果 - (20kg 磷的效果 + 30kg 钾的效果)
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4.1
如何采用DOE方法控制波峰焊接品质
田口方法
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
田口试验在波峰焊中应用实例（以缺陷率为控制对象）
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
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焊接工艺对缺陷的影响：
助焊剂
预热温度
浸锡时间
1不润湿/润湿不良；
2 焊锡网
3 桥连
4 锡球
5 助焊剂残留
6 球状焊点
7 冰柱
8 填充不良
9 焊点空洞
冷却速度
1 不润湿/润湿不良；
2 焊点空洞
轨道倾角
3 桥连
4 锡球
5 球状焊点
6 冰柱
压波高度
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
Since 1984
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
Since 1984
1、DOE方法提出的技术背景？
2、什么是DOE？
3、DOE方法有什么特点？
4、如何采用DOE方法控制波峰焊接品质？
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
实施部分: ½
区组: 2 （实验分批次数，考虑人、机、料、环）
中心点（合计）: 4（验证是否为线性关系）
试验中的3阶交互作用一般很弱，不考虑。
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
经典试验在波峰焊中应用实例
试验设计表
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1
DOE方法提出的技术背景
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技术背景
工
艺
窗
口
的
缩
小
焊接缺陷率：
5000ppm
3000ppm
500ppm
0ppm
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
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技术背景
无铅波峰焊常见的焊
接缺陷有那些呢？
缺陷是怎么产生的？
4s
轨道倾角
D
压波高度
0.8mm
1.2mm
E
锡炉温度
245
265
F
轨道倾角
4°
6°
压波高度
波峰部分
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经典试验在波峰焊中应用实例
部分2k因子试验设计
因子: 6
基设计: 6, 32
含区组的分辨度: IV
试验次数: 36
仿行: 1 （实验重复次数，考虑随机因子）
表主效用，3代表3级交互作用，同样，2还是代表2级交互作用。这里所说的
III和IV就是我上面提到的分辨度。
DOE中，2VI k-p表示就是k个因子2个水平的部分因析试验设计，其分
辩度为VI，2-p表示试验组数为全因析试验的1/2p。
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
Since 1984
经典实验设计方法 4 步走：
筛选主要因子（2N）
找出最佳生产条件组合（3N）
3） 响应曲面模型（RSM）
选择响应曲面模型方法拟合二次回归方程，绘制响应曲面与等高线图
清晰直观地表达了重要影响因素水平与输出的关系，尤其当最优点不可取
时可以方便地追踪到次优点。
实验次数较多，实验周期较长，不利于在设计过程中使用
没有充分考虑到误差因素的影响
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DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
田口试验在波峰焊中应用实例（以缺陷率为控制对象）
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DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
田口试验在波峰焊中应用实例（以缺陷率为控制对象）
Since 1984
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
田口试验在波峰焊中应用实例（以典型缺陷为控制对象）
考虑误差因素，寻求设计参数的优化配置，从而获得较为稳定的输出质量特性
强调均值与方差的综合优化，寻求相对满意解，实验设计与分析过程相对
简单易用追求质量与成本的均衡，现在已经得到广泛使用。
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
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DOE基本策略：
田口方法
经典方法
接近预
期目标 制定SPC
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DOE基本概念：
主效应
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
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DOE基本概念：
主效应
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
DOE基本概念：
交互作用
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DOE基本概念：
20kg 磷
对分辨度的解释：在DOE中，有个混淆的概念，比如：主效应和2级交
互作用混淆，2级交互作用和3级交互作用混淆等情况。
在做部分因子试验设计时有混淆情况，所以，III代表主效应与2级交互
作用混淆，IV代表主效应与3级交互作用混淆以及2级交互作用与2级交互作
用混淆，也可以这样理解：
III=1+2，1代表主效用，2代表2级交互作用；IV=1+3还等于2+2， 1代
DOE试验在无铅波峰焊接品质控制中的应用
DOE方法的提出
制造系统（稳定） Cp Cpk
SPC维持
改善制造系统：是否有特殊原因
问题内型
原因
条件
解决工具
T型
明确
明确
QC
控制图
层别法
A型
明确
不明确
推测推算
相关回归
DOE
X型
不明确
不明确
DOE
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