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文檔簡介
1、SMT工藝控制與質(zhì)量管理,顧靄云,一. 工藝為主導(dǎo),產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的生命線。SMT是一項復(fù)雜的綜合的系統(tǒng)工程技術(shù)。必須從PCB設(shè)計、元器件、材料、以及工藝、設(shè)備、規(guī)章制度等多方面進行控制,才能保證SMT加工質(zhì)量。,高質(zhì)量 高直通率 高可靠(壽命保證 ) !,a 再流焊工藝 印刷焊膏 貼裝元器件 再流焊,b 波峰焊工藝 印刷貼片膠 貼裝元器件 膠固化 插裝元器件 波峰焊,再流焊與波峰焊工藝比較,再流焊仍是當前SMT的主流工藝,再流焊與波峰焊相比較,具有很大優(yōu)勢。,從再流焊工藝過程分析再流焊工藝特點,1. 有“再流動”與自定位效應(yīng) 2. 每個焊點的焊料成分與焊料量是固定的,工藝,設(shè)備工具,制造,設(shè)
2、計,基板 元器件 材料,考慮所有問題時應(yīng)以SMT工藝特點為基礎(chǔ) 再流動 、 自定位、 焊料成分與焊料量是固定的 波峰焊是熔融焊料循環(huán)流動的群焊工藝,通過工藝控制實現(xiàn)以下目的,(1)盡量保證高直通率。 (2)質(zhì)量一致性。 (3)把工藝可控展示給客戶,達到客戶滿意。 (4)獲得競爭優(yōu)勢和更高的利潤。,二. 預(yù)防性工藝方法,供應(yīng)商,來料檢查,組裝生產(chǎn),成品檢驗,采購,設(shè)計,返修,包裝交貨,用戶,用戶服務(wù),市場返修,市場,過濾把關(guān),事后改正,1. 傳統(tǒng)質(zhì)量管理做法 被動的(制造管理)觀念,檢驗,傳統(tǒng)品質(zhì)管理的問題:,高成本,檢查速度經(jīng)常無法配合生產(chǎn)速度,非所有的問題都能被檢測出,返修會縮短產(chǎn)品壽命,依
3、賴檢查 / 返修的質(zhì)量管理有以下缺點 ,2. 新的質(zhì)量管理理念,先質(zhì)后量的制程管理。在未能保證品質(zhì)的情況下提高產(chǎn)量,只會造成浪費和損失(材料、時間、設(shè)備使用、能源的浪費和公司名譽上的損失)。 通過制程管理可以實現(xiàn): 高質(zhì)量 高直通率 高可靠(壽命保證 ),新的質(zhì)量管理理念,不提倡檢查-返修或淘汰的-貫做法,更不容忍錯誤發(fā)生。 任何返修工作都可能給成品質(zhì)量添加不穩(wěn)定的因素。,新的質(zhì)量管理理念,質(zhì)量是在設(shè)計和生產(chǎn)過程中實現(xiàn)的,,而不是通過檢查返修來保證的;,質(zhì)量是企業(yè)中每個員工的責任 而不只是品質(zhì)部的工作,DFM,工藝優(yōu)化,供應(yīng)鏈管理,質(zhì)量是通過工藝管理實現(xiàn)的,工藝監(jiān)控,3. 新的工藝管理方法,D
4、FM 工藝優(yōu)化和改進 工藝監(jiān)控 供應(yīng)鏈管理,DFM,實施DFM,必須配合產(chǎn)品設(shè)計、設(shè)備技術(shù)和質(zhì)量水平要求來進行。 要求技術(shù)人員對元器件、材料、工藝、設(shè)備、設(shè)計有全面的認識, 要求設(shè)計與工藝良好的溝通。,工藝優(yōu)化和改進,組裝方式與工藝流程應(yīng)按照DFM規(guī)定進行。 要求技術(shù)人員了解設(shè)備的特性、功能,掌握操作技術(shù)。由于首次設(shè)計未必能將所有工藝參數(shù)都定得最優(yōu)最完善,因此需要微調(diào)改正。例如貼片程序、印刷參數(shù)、溫度曲線等 工藝改進包括設(shè)計在內(nèi)的全程整合處理和改進。工藝改進不僅給企業(yè)帶來生產(chǎn)效率和質(zhì)量,同時帶來工藝技術(shù)水平的不斷提高。 對優(yōu)化后的制造能力做出計量,并初步確定監(jiān)控方法。,工藝監(jiān)控,工藝監(jiān)控是確保
5、生產(chǎn)效益的和質(zhì)量的重要活動。 由于生產(chǎn)線上的變數(shù)很多,設(shè)備、人員、材料等等都有其各自許多變數(shù),每天在不同程度上的互相影響,互相牽制著。如何能采取有效足夠的監(jiān)控又不會影響生產(chǎn)以及提高生產(chǎn)成本,是一項不易做得好的工作。 要求技術(shù)人員具備良好的測量知識、統(tǒng)計學知識、因果分析能力、以及對設(shè)備性功能的深入了解等等。,供應(yīng)鏈管理,穩(wěn)定的原材料貨源與質(zhì)量 是保證SMT質(zhì)量的基礎(chǔ)。,舉例:再流焊工藝控制, 設(shè)備控制不等于過程控制,必須監(jiān)控實時溫度曲線 必須對工藝進行優(yōu)化確定再流焊技術(shù)規(guī)范,設(shè)置最佳溫度曲線 再流焊爐的參數(shù)設(shè)置必須以工藝控制為中心 必須正確測試再流焊實時溫度曲線,確保測試數(shù)據(jù)的有效性和精確性 通
6、過監(jiān)控工藝變量,預(yù)防缺陷的產(chǎn)生, 設(shè)備控制不等于過程控制,必須監(jiān)控實時溫度曲線,再流焊爐中裝有溫度(PT)傳感器來控制爐溫。例如將加熱器的溫度設(shè)置為230,當PT傳感器探測出溫度高于或低于設(shè)置溫度時,就會通過爐溫控制器(可控硅繼電器)停止或繼續(xù)加熱(新的技術(shù)是控制加熱速度和時間)。然而,這并不是實際的工藝控制信息。 由于組裝板的質(zhì)量、層數(shù)、組裝密度、進入爐內(nèi)的組裝板數(shù)量、傳送速度、氣流等的不同,進入爐子的組裝板的溫度曲線也是不同的,因此,再流焊工序的過程控制不只是監(jiān)控機器的控制數(shù)據(jù),而是對制造的每塊組裝板的溫度曲線進行監(jiān)控。否則它就只是機器控制,算不上真正的工藝過程控制。, 必須對工藝進行優(yōu)化
7、確定再流焊技術(shù)規(guī)范,設(shè)置最佳溫度曲線,確定再流焊技術(shù)規(guī)范的依據(jù): (a) 焊膏供應(yīng)商提供的溫度曲線。 (b) 元件能承受的最高溫度及其它要求。 例如:鉭電容、BGA、變壓器等器件對最高溫度和耐受時間的要求。 (c) PCB材料能承受的最高溫度,PCB的質(zhì)量、層數(shù)、組裝密度以及銅的分布等情況。 在實施過程控制之前,必須了解再流焊的焊接機理,具有明確的技術(shù)規(guī)范。,再流焊技術(shù)規(guī)范的一般內(nèi)容,最高的升溫速率 預(yù)熱溫度和時間 焊劑活化溫度和時間 熔點以上的時間(液相時間)及峰值溫度和時間 冷卻速率。,舉例:某產(chǎn)品采用某公司Sn-Ag3.0-Cu0.5 焊膏再流焊的技術(shù)規(guī)范, 再流焊爐的參數(shù)設(shè)置必須以工藝
8、控制為中心,根據(jù)再流焊技術(shù)規(guī)范對再流焊爐進行參數(shù)設(shè)置(包括各溫區(qū)的溫度設(shè)置、傳送速度、風量等),但這些一般的參數(shù)設(shè)置對于許多產(chǎn)品的焊接要求是遠遠不夠的。 例如當PCB進爐的數(shù)量發(fā)生變化時、當環(huán)境溫度或排風量發(fā)生變化時、當電源電壓和風機轉(zhuǎn)速發(fā)生波動時,都可能不同程度的影響每個焊點的實際溫度,這些不確定因素對于較復(fù)雜的組裝板要使最大和最小元件都能達到0.54m界面合金層(金屬間化合物)厚度會產(chǎn)生影響。如果實時溫度曲線接近于上限值或下限值,這種工藝過程就不穩(wěn)定。由于再流焊工藝過程是動態(tài)的,即使出現(xiàn)很小的工藝偏移,也可能會發(fā)生不符合技術(shù)規(guī)范的現(xiàn)象。 由此可見,再流焊爐的參數(shù)設(shè)置必須以工藝控制為中心,避
9、開技術(shù)規(guī)范極限值。這種經(jīng)過優(yōu)化的設(shè)備設(shè)置可容納更多的變量,同時不會產(chǎn)生不符合技術(shù)規(guī)范的問題。, 必須正確測試再流焊實時溫度曲線,確保測試數(shù)據(jù)的有效性和精確性,測試再流焊實時溫度曲線需要考慮以下因素: 熱電偶本身必須是有效的:定期檢查和校驗 必須正確選擇測試點:能如實反映PCB高、中、低溫度 熱電偶接點正確的固定方法并必須牢固 還要考慮熱電偶的精度、測溫的延遲現(xiàn)象等因素 再流焊實時溫度曲線數(shù)據(jù)的有效性和精確性最簡單的驗證方法: 將多條熱電偶用不同方法固定在同一個焊盤上進行比較 將熱電偶交換并重新測試進行比較, 通過監(jiān)控工藝變量,預(yù)防缺陷的產(chǎn)生,當工藝開始偏移失控時,工程技術(shù)人員可以根據(jù)實時數(shù)據(jù)、
10、進行分析、判斷(是熱電偶本身的問題、測量端接點固定的問題、還是爐子溫度失控、傳送速度、風量發(fā)生變化),然后根據(jù)判斷結(jié)果進行處理。 通過快速調(diào)整工藝的最佳過程控制,預(yù)防缺陷的產(chǎn)生。 目前能夠連續(xù)監(jiān)控再流焊爐溫度曲線的軟件和設(shè)備也越來越流行。,美國KIC公司溫度監(jiān)控系統(tǒng): KIC Vision自動測量爐溫曲線的系統(tǒng),4. 故障預(yù)防性生產(chǎn),正確選擇元器件、材料 + 工藝過程控制,高質(zhì)量,焊膏,元器件,基板,印刷焊膏,貼片,回流焊接,(包括設(shè)備工具),可制造性設(shè)計 PCB加工質(zhì)量,高質(zhì)量 高直通率 高可靠(壽命保證 ) !,返修的潛在問題,返修工作都是具有破壞性的 特別是當前組裝密度越來 越高,組裝難
11、度越來越大,盡量避免返修,或控制其不良后果 !,返修會縮短產(chǎn)品壽命,過去我們通常認為,補焊和返修,使焊點更加牢固,看起來更加完美,可以提高電子組件的整體質(zhì)量。但這一傳統(tǒng)觀念并不正確。,5. 預(yù)防性工藝方法,同樣的設(shè)備條件,不同的工藝就有不同的效益。 a 把CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))應(yīng)用到SMT制造中。 b 以過程控制為基礎(chǔ)的ISO9000質(zhì)量管理體系運行模式 c 數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用 d “6” 質(zhì)量管理理念。,SPC,策略,1. 控制輸入 2. 控制輸出 3. 培訓 4. 堅持按照規(guī)定操作 5. 持續(xù)改善 6. 審核,方法:,建立必要的檢查表 對機器監(jiān)測 元器件、材料等 過期控制 更改日志
12、 校驗日志 糾正措施日志 工藝監(jiān)測 對流程進行認證 首件確認 SPC 數(shù)理統(tǒng)計工藝控制 信息反饋,三. SMT制造中的質(zhì)量管理,1. 制訂質(zhì)量目標,SMT的質(zhì)量目標首先應(yīng)盡量保證高直通率 質(zhì)量目標應(yīng)是可測量的 再流焊不良率的世界先進水平10 ppm (10- 6) 例如:制訂近期目標 300 ppm 中期目標100ppm 遠期目標 20 ppm,2. 過程方法,從SMT產(chǎn)品設(shè)計 采購控制 生產(chǎn)過程控制 質(zhì)量檢驗 圖紙文件管理 產(chǎn)品防護 服務(wù)提供 人員培訓 數(shù)據(jù)分析 編制本企業(yè)的規(guī)范文件: DFM、通用工藝、檢驗標準、審核和評審制度 通過系統(tǒng)的管理和連續(xù)的監(jiān)視與控制,以實現(xiàn)SMT產(chǎn)品的高質(zhì)量、提
13、高SMT生產(chǎn)能力和效率。, SMT產(chǎn)品設(shè)計,印制電路板(PCB)設(shè)計是保證表面組裝質(zhì)量的首要條件之一。 PCB的可制造性設(shè)計: 包括、機械結(jié)構(gòu)、電路、焊盤、導(dǎo)線、過孔、阻焊、可制造性、可測試性、可返修性、可靠性設(shè)計等。,設(shè)計評審、設(shè)計檢驗、設(shè)計確認的關(guān)系圖,設(shè)計評審、設(shè)計驗證、設(shè)計確認的比較, 采購控制,根據(jù)采購產(chǎn)品的重要性,將供方和采購產(chǎn)品分類。對供方要有一套選擇、評定和控制的辦法,采購合格產(chǎn)品。 制定一套嚴格的進貨檢驗和驗證制度。 SMT主要控制:元器件、 工藝材料、PCB加工質(zhì)量、模板加工質(zhì)量。,舉例: 元器件質(zhì)量控制,(a)盡量定點采購要與元件廠簽協(xié)議,必須滿足可貼性、可焊性和可靠性的
14、要求; (b)如果分散采購,要建立入廠檢驗制度,抽測以下項目: 電性能、 外觀(共面性、標識、封裝尺寸、包裝形式)可焊性(包括潤濕性試驗、抗金屬分解試驗)。 (c)防靜電措施。 (d)注意防潮保存。 (e)元器件的存放、保管、發(fā)放均有一套嚴格的管理制度,做到先進先出、帳、物、卡相符,庫管人員受到培訓、庫房條件能保證元器件的質(zhì)量不至于受損。,表面組裝元器件的運輸和存儲(國際電工委員會IEC標準),不適合的運輸和存儲條件會導(dǎo)致元器件質(zhì)量下降,引起可焊性差,造成各種焊接缺陷。,運輸條件 應(yīng)帶包裝運輸,避免超溫、超濕以及機械力的影響。 最低溫度: 40 溫度變化:在40 / 30 范圍內(nèi) 低壓:30K
15、pa 壓力變化:6Kpa/min 運輸時包裝箱不可變形,并不應(yīng)有直接作用在內(nèi)部包裝上的力。 總運輸時間(指不在受控的存儲時間)盡可能短。最好10天。 運輸條件取決于電子元器件的敏感性。優(yōu)先選擇受控的貨艙空運。不建議海運。,存儲條件 溫度: 40 30 相對濕度:10% 75% 總共存儲時間:不應(yīng)超過2年(從制造到用戶使用)。到用戶手中至少有一年的使用期。 存儲期間不應(yīng)打開最小包裝單元(SPU), SPU最好保持原始包裝。 不要存儲在有害氣體和有害電磁場在環(huán)境中。 使用時遵循先到先用的原則,靜電敏感元器件(SSD)運輸、存儲、使用要求 (a) SSD運輸過程中不得掉落在地,不得任意脫離包裝。 (
16、b) 存放SSD的庫房相對濕度: 3040%RH。 (c) SSD存放過程中保持原包裝,若須更換包裝時,要使用具有防靜電性能的容器。 (d) 庫房里,在放置SSD器件的位置上應(yīng)貼有防靜電專用標簽。 防靜電警示標志 (e) 發(fā)放SSD器件時應(yīng)用目測的方法,在SSD器件的原包裝內(nèi)清點數(shù)量。,SMD潮濕敏感等級,敏感性 芯片拆封后置放環(huán)境條件 拆封后必須使用的期限 (標簽上最低耐受時間) 1級 30,90%RH 無限期 2級 30,60%RH 1年 2a級 30,60%RH 4周 3級 30,60%RH 168小時 4級 30,60%RH 72小時 5級 30,60%RH 48小時 5a級 30,6
17、0%RH 24小時 (1)設(shè)計在明細表中應(yīng)注明元件潮濕敏感度 (2)工藝要對潮濕敏感元件做時間控制標簽 (3)對已受潮元件進行去潮處理, 生產(chǎn)過程控制,生產(chǎn)過程直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量,因此對工藝參數(shù)、人員、設(shè)備、材料、加工、監(jiān)視和測試方法、環(huán)境等影響生產(chǎn)過程質(zhì)量的所有因素加以控制,使其處于受控條件下。,受控條件:,a. 設(shè)計原理圖、裝配圖、樣件、包裝要求等。 b. 產(chǎn)品工藝文件或作業(yè)指導(dǎo)書,如工藝過程卡、操作規(guī)范、檢驗和試驗指導(dǎo)書等。 c. 生產(chǎn)設(shè)備、工裝、卡具、模具、輔具等生產(chǎn)手段及始終保持合格有效。 d. 配置并使用合適的監(jiān)視和測量裝置。使這些特性控制在規(guī)定或允許的范圍內(nèi)。,有明確的質(zhì)量控制
18、點,STM生產(chǎn)中的控制點和關(guān)鍵工序有:焊膏印刷、貼片、爐溫調(diào)控。 對質(zhì)控點的要求是:現(xiàn)場有質(zhì)控點標識,有規(guī)范的質(zhì)控點文件,控制數(shù)據(jù)記錄正確、及時、清楚,對控制數(shù)據(jù)進行分析處理,定期評估PDCA和可追溯性。,SMT生產(chǎn)中,對焊膏、貼片膠、元器件損耗應(yīng)進行定額管理,作為關(guān)鍵工序或特殊過程的控制內(nèi)容之一。 關(guān)鍵崗位應(yīng)有明確的崗位責任制。操作工人應(yīng)嚴格培訓考核,持證上崗。,有一套正規(guī)的生產(chǎn)管理辦法,如實行首件檢驗、自檢、互檢及檢驗員巡檢制度,上道工序檢驗不合格的不能轉(zhuǎn)下道工序,產(chǎn)品批次管理,產(chǎn)品要做好標識,生產(chǎn)批號、數(shù)量、生產(chǎn)日期、操作者、檢驗員都標識清楚,可以實現(xiàn)追溯(如計劃文件、工序卡、隨工單等)
19、。,不合格品控制,不合格品控制程序?qū)Σ缓细衿返母綦x、標識、記錄、評審和處理作出明確的規(guī)定。 通常SMA返修不應(yīng)超過三次,元器件的返修不超過二次。,生產(chǎn)設(shè)備的維護和保養(yǎng),按照設(shè)備管理辦法,對關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)由專職維護人員定檢,使設(shè)備始終處于完好狀態(tài),對設(shè)備狀態(tài)實施跟蹤與監(jiān)控,及時發(fā)現(xiàn)問題,采取糾正和預(yù)防措施,并及時加以維護和修理。,生產(chǎn)環(huán)境,a.生產(chǎn)線環(huán)境: 水電氣供應(yīng); SMT生產(chǎn)線環(huán)境要求 :溫度、濕度、噪音、潔凈度 SMT現(xiàn)場(含元器件庫)防靜電系統(tǒng) SMT生產(chǎn)線的出入制度、設(shè)備操作規(guī)程、工藝紀律 b.生產(chǎn)現(xiàn)場實行定置管理,做到定置合理,標識正確;庫房材料、在制品分類儲存,碼放整齊,臺帳相符。
20、c.文明生產(chǎn):清潔、無雜物;文明作業(yè),無野蠻無序操作行為。 d.現(xiàn)場管理要有制度、有檢查、有考核、有記錄,每日進行“5S”活動。,人員素質(zhì),SMT是一項高新技術(shù),對人員素質(zhì)要求較高,不僅要技術(shù)熟練,還要重視產(chǎn)品質(zhì)量,責任心強,專業(yè)應(yīng)有明確分工(一技多能更好)。SMT生產(chǎn)中除生產(chǎn)線配備經(jīng)嚴格培訓、考核合格、技術(shù)熟練的生產(chǎn)工人、檢驗人員外,還必須配備下列人員: a.SMT主持工藝師SMT工程技術(shù)負責人。 b.SMT工藝師。 c.SMT工藝裝備工程師。 d.SMT檢測工程師和質(zhì)量統(tǒng)計管理員。 e.生產(chǎn)線線長, 質(zhì)量檢驗,(a)機構(gòu),質(zhì)量檢驗部門應(yīng)獨立于生產(chǎn)部門之外,職責明確,有專職檢驗員,能力強,技術(shù)水平高,責任心強。質(zhì)檢部門負責對原材料、元器件進貨檢驗和過程產(chǎn)品(工序)、最終產(chǎn)品檢驗,合格放行。 (b)檢驗依據(jù)文件齊全,嚴格按檢驗規(guī)程、檢驗標準或技術(shù)規(guī)范進行。 (c)檢驗設(shè)備:主要檢驗設(shè)備、儀表、量具齊全,處于完好狀態(tài),按期校準,少數(shù)特殊項目委托專門檢驗機構(gòu)進行。, 圖紙文件管理,要制訂文件控制程序,對設(shè)計、工藝文件的編制、評審、批準、發(fā)放、使用、更改、再次批準、標識、回收和作廢等全過程活動進行管理,確保使用有效的適用版
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