SMT质量与生产管理1

SMT质量与生产管理2011年8月SMT质量与生产管理现代质量管理强调“零缺陷”、“一次把事情做好”，这在今天的高密度组装领域不仅仅是一种理念，而是客观的需要。概述要获得良好而坚固的工艺，行之有效的做法就是从两方面下手：一是建立有效的工艺质量控制体系，二是针对具体的PCBA,对SMT参数进行优化。二者相辅相成，互为补充。SMT质量与生产管理SMT质量与生产管理SMT工艺质量，企业间存在着明显的差别—焊点的不良率从几个ppm到几百个ppm，究其原因，除了产品本身的复杂程度外，主要源于不同企业的不同“做法”。ppm----不良焊点率，一般用百万焊点中的不良焊点数表示，单位ppm。Ppm=(∑ds/∑Ot)x106;式中∑ds----焊点缺陷数；∑Ot----总焊点数SMT质量与生产管理纵观国内外先进水平的电子制造企业，它们在工艺质量控制方面确实有一些共同点，例如，都立足于“预防”为主的策略，从源头对工艺质量进行控制；都以工艺优化为工作核心；都以建立完整的工艺质量控制体系为目标。实践证明，这些做法对建立“稳定的工艺”有着十分有效的作用。内容概述第1章工艺质量控制基础第2章基础过程管理与控制第3章核心工艺能力建设第4章工艺支持系统第5章生产管理第6章现代质量管理模式第1章工艺质量控制基础1工艺质量控制概述2工艺管理体系3工艺规范体系4工艺质量评价体系1工艺质量控制概述1.1基本概念SMT工艺质量（组装质量）指企业按照与客户达成的规格要求或IPC-A-610的要求生产和提供印制电路板组件（PCBA）的质量。第1章工艺质量控制基础一般用交付合格率、一次焊点不良率、直通率等指标来衡量。反映的是工艺“本身”的质量或者说是工艺的工作质量，它关注的是“焊点”及其组装的可靠性。它不完全等同于“制造质量”，的概念，不涉及器件本身的质量问题（如PCB内层短路、元件内部短路、边缘性能元件、影响功能的元件）。第1章工艺质量控制基础工艺质量控制就是要对影响SMT工艺质量的主要因素进行有效地管理，使SMT的工艺水平处于良好的受控状态。第1章工艺质量控制基础一般而言，一个设计精良、经过优化而且受控的工艺，在正常情况下，不会产生严重的质量问题，而工艺质量控制的目的就是要建立一个受控的工艺。第1章工艺质量控制基础设计质量、制造质量与工艺质量间的关系如图1-1所示。电子产品的质量设计质量制造质量工艺质量物料质量关注的是“焊点”及组装的可靠性图1-1设计质量、制造质量与工艺质量间的关系第1章工艺质量控制基础1.2影响工艺质量的因素影响SMT工艺质量的因素有很多，不外乎来自“人、机、料、法、环”五方面。结合工艺在产品研发制造各阶段的任务，按照其性质，可以把它归结为设计、物料、工艺和现场等四大类因素，如图l-2所示。第1章工艺质量控制基础工艺质量物料因素：元器件的工艺质量PCB的工艺质量储存、配送管理设计因素：组装方式(决定了工艺流程)所用元器件的封装类型元器件的布局及密度设计焊点可靠性与工艺性设计PCB的结构、材料及工艺设计工艺因素：钢网厚度及开口尺寸和形状印刷参数再流焊温度曲线的设置焊膏成分与性能贴片精度等现场因素：操作规范性工序关键控制点的管理防静电管理温湿度控制6S正确不正确波峰焊面元件的不合适布局第1章工艺质量控制基础1.3工艺质量的控制图1-4SMT工艺工作流程第1章工艺质量控制基础1.4工艺质量控制体系SMT工艺质量控制体系的组成，如图l一5所示。工艺质量控制的实质就是按规范设计、按规范制造、按规范检验。因此，可以说工艺规范是工艺质量控制最基本的工具和手段。第1章工艺质量控制基础工艺管理体系，主要包括两方面，即业务的组织架构和岗位的绩效评价体系。不同业务组织架构决定了工艺质量控制的成效，良好的组织架构设计是工艺质量控制的组织保证。工艺质量的评价体系，主要由DFM评审通过率、焊点缺陷率、交付合格率等指标组成，它是工艺质量改进的基础。第1章工艺质量控制基础2.1工艺管理体系的组织架构设计工艺管理是一项系统工程，贯穿于产品设计、物料采购、制造、销售的全过程，工艺管理是企业的基础管理，是稳定、提高产品质量，提高生产效率的重要手段和保证。不同企业，由于产品的种类和生产批量大小、可靠性要求、成本要求不同，工艺体系的组织架构也会不同。但不管什么样的组织架构，基本的业务和岗位设置必须健全（如图l一6所示），它是高效管理的基础，也是规范化管理的必须。第1章工艺质量控制基础组织架构的设计，主要基于资源、效率和执行力的考虑。在电子制造服务企业(EMS)，多实行矩阵化的架构设计―技术部门（如工程部）为资源平台,市场部门(客户经理组成)为业务平台，这是一种由客户需求牵引的、以工艺支持为主的工艺管理体系。这种管理体系设计的关键是岗位设置和职责划分，一条总的原则是“任务驱动、职责清晰、接口唯一”。第1章工艺质量控制基础2.2DFM岗位的职责与绩效评价项目DFM，即可制造性的设计。随着元器件封装的细间距化、工艺窗口越来越小，不断地提高PCBA的工艺能力（Cp）、立体化及组装密度的提高，减少制造中的缺陷自然就成为DFM的核心任务。第1章工艺质量控制基础Cp、CpkCp，指工艺能力指数，台湾企业称为制程能力指数。即用户的规格范围（δ）与自己“技术能力范围”的比较。Cp=(USL-LSL)/6σ式中σ--标准差，反映了数据各点到其平均数距离的平均值，即正态分布“钟”形图形的肥瘦，越瘦说明工艺能力越强。CPk，工艺能力管理指数，反映的是正态分布”钟”形图形的居中性。Cpk等于（USL-X)/3σ或(LSL-X)/3σ的最小值。第1章工艺质量控制基础2.2.1职责依据工艺设计规范和生产工艺流程，结合产品需求，完成工艺路线与可制造性设计(DFM)任务。主要职责：l）参与硬件设计阶段的器件选型工作，根据PCBA的组装密度，选用工艺性良好的封装；2）根据PCBA使用的元器件封装类型、数量，确定PCBA的组装工艺路线；可制造性设计规范，确定PcBA正反两面的元器件布局方案；工艺性设计（提高Cp）。第1章工艺质量控制基础2.2.2绩效评价项目DFM评审通过率，主要控制设计的规范符合性。通过评审的PCB数当月提交的评审PCB总数组装直通率，也叫一次合格率，主要控制设计的工艺性。通过检查的PCBA数检查的PCBA总数x100％DFM评审通过率＝YFT=第1章工艺质量控制基础2.3工艺试制岗位的职责与绩效评价项目工艺试制，是新产品生产导入的一项重要工作，应该在生产前完成。正确的试制，应该建立在工艺优化的目标上。通过试制获得最优化的工艺条件，获得最稳定的工艺质量；同时，通过试制，了解到生产“问题区”，并提出预防措施，强化管理。第1章工艺质量控制基础2.3职责验证设计、确认合适的工艺参数和控制方法，主要职责：l）验证设计工艺、产品工艺；2）找出优化的工艺参数并确定其控制方法。第1章工艺质量控制基础2.3.2绩效评价项目试制绩效的评价应该是工艺的质量和稳定性。工艺质量一般可采用以下指标进行评价。印刷不良率印刷不良率＝单位时间段内不合格板与印刷总板数之比的百分值。第1章工艺质量控制基础飞片率飞片率＝单位时间段内飞片数与所贴元件总数之比的百分值。焊点不良率焊点不良率＝单位时间段内缺陷焊点与总焊点之比的PPm值。工艺稳定性的评价没有规范的做法，可以根据企业的工艺环境进行个性化设计。第1章工艺质量控制基础2.4工艺监控岗位的职责与绩效评价项目工艺监控基本的做法就是在焊膏印刷工序、贴片工序、再流焊接后设置检查工位，对影响装焊质量的关键工艺参数或焊接缺陷的发生概率与分布进行监控，以便根据趋势图进行纠偏。第1章工艺质量控制基础工艺监控的常用方法就是统计过程控制（SPC)，数据的采集手段有人工采集和自动光学检查等。近几年，随着元器件封装的小尺寸化、组装的高密度化，AOI逐渐成为一种必备设备，它的检查比人工更科学、更具时效性，可以做到连续的、实时的、动态的监控。第1章工艺质量控制基础2.4.1职责通过过程工艺参数的收集与趋势分析，及时纠偏，确保工艺的稳定，产品的质量符合要求，主要职责：l）编制、改进、优化品质控制方案；2）收集、分析过程工艺参数数据、产品质量数据，及时纠偏；3）对操作员的操作规范性进行检查、监督，这是监控非常重要的内容，应该予以重视。第1章工艺质量控制基础2.4.2绩效评价项目单板交付合格率用户确认的合格板数交付给客户的总板数焊点不良率焊点不良率＝单位时间段内缺陷焊点与总焊点之比的PPm值。单板交付合格率＝第1章工艺质量控制基础2.5工艺研究与开发岗位的职责与绩效评价项目装联工艺是一门复杂的工程技术，涉及的知识面很宽，需要有经验的工程师对生产中出现的问题进行分析研究。这些问题是设计、生产中必须面对的问题，都需要通过试验、分析，得出结果并转化为操作层级的工艺文件―作业指导书，这些工作都是基础工艺岗位的工作。第1章工艺质量控制基础2.5.1职责1)PCB可制造性设计研究与规范。2）生产物料工艺质量的控制方法与规范。3）工艺材料的选型与应用条件研究。4）基础工艺数据库的建立与开发。5）工艺研究、开发与应用（新工艺导入）。6）生产中工艺问题的解决与工艺优化。第1章工艺质量控制基础2.5.2绩效评价项目基础工艺岗位，属于创新型的技术工作，非一般运作型的技术工作（如DFM）。特别是生产中疑难问题的解决，往往不可预知，工艺任务随机，难度不同，很难按指标进行管理。建议按项目管理。计划完成率；成果的转化率．第1章工艺质量控制基础3工艺规范体系SMT的规范，包括技术要求、操作规程、指导手册、控制流程、检查单(Checklist),它应该覆盖到设计、工艺、设备、质量等四个方面。根据实际的运营需求，以下的标准规范是必须要建立的。第1章工艺质量控制基础3.1PCB的工艺设计规范（与DFM有关的）1)PCB的可制造性设计要求，包括与PCB裸板制造有关的要求、与SMT组装有关的要求、与质量有关的要求以及其他需要统一规定的要求；2)PCB的元器件布局指南；3)PCB基板选择指南；第1章工艺质量控制基础4)元器件的焊盘设计手册；5)PCB的设计评审流程；6)PCB的评审检查单；7)DFM设计案例库。第1章工艺质量控制基础3.2制造工艺规范1）钢网（stellcil）的设计工艺规范（厚度、开口形状与尺寸）；2）焊膏的使用管理规范；3）焊膏的印刷操作规范（焊膏的添加、擦网方法及频率、PCB的支撑、参数设置等)；4）再流焊温度曲线的测试与温度设置规范；第1章工艺质量控制基础5）波峰焊温度曲线的测试与参数设置规范；6）手工焊接的工艺规范；7)PCBA的组装通用工艺规范；8）贴片胶的点涂工艺规范；9)CSP，FP器件的底部填充工艺规范.第1章工艺质量控制基础3.3设备工艺规范1）焊膏印刷机的维护、保养规范；2）贴片机的维护、保养规范；3）再流焊机的维护、保养规范；4）波峰焊机的维护、保养规范；第1章工艺质量控制基础5）AOI的维护、保养规范；6）焊膏印刷机的调试、操作指导书；7）贴片机的调试、操作指导书；8）再流焊机的调试、操作指导书；9）波峰焊机的调试、操作指导书；10)AOI的调试、操作指导书。第1章工艺质量控制基础3.4质量控制规范l)SPC实施指南；2)PCBA的DPMO计算方法；3)PCB的工艺质量检验方法与要求；4)元器件的工艺质量检验方法与要求；5)焊膏、焊剂、贴片胶、固定胶、工艺胶纸等工艺材料的认证技术要求；第1章工艺质量控制基础DefectsPerMillionOpportunity6）静电敏感器件的验收、储存、配送、预加工和装焊过程的管理；7）湿敏器件的验收、储存、配送、预加工和装焊过程的管理；8）焊点质量的检验要求；9)PCBA的组装质量的检验要求；10）各种检查、检测仪器的工艺缺陷判别指南11）现场工艺质量问题的反馈、处理流程。第1章工艺质量控制基础4工艺质量评价体系PCBA组装工艺如何，通常会用到直通率、不良焊点率、综合制造指标等概念。一般情况下，这些指标反映的都是SMT组装工程内的质量水平，没有涵盖工程外发现的焊点缺陷数。