SMT工艺控制与质量管理2

1、SMT工艺控制与质量管理顾霭云一. 工艺为主导产品质量是企业的生命线。SMT是一项复杂的综合的系统工程技术。必须 从PCB设计、元器件、材料、以及工艺、 设备、规章制度等多方面进行控制，才 能保证SMT加工质量。高质量=高直通率+高可靠（寿命保证）！再流焊与波峰焊工艺比较贴装元器件再流焊a再流焊工艺印刷焊膏b波峰焊工艺印刷贴片胶贴装元器件 胶固化插装元器件波峰焊再流焊仍是当前SMT的主流工艺再流焊与波峰焊相比较，具有很大优势。从再流焊工艺过程分析再流焊工艺特点1有“再流动”与自定位效应 2.每个焊点的焊料成分与焊料量是固定的iss帕H*H 蚤se幣尺$舞蕤st鉴呷致藝垛，皑瑕4m3tt 翟询采

2、抵期杓HHWSMMfe最s:医陋粳lu通过工艺控制实现以下目的(1) (2)质量一致性。(3)把工艺可控展示给客户，达到客户满意。(4)获得竞争优势和更高的利润。二. 预防性工艺方法1.传统质量管理做法被动的（制造管理）观念I设计供应商151采购市场事后改正市场返修且 廿且返修检验mg 且过滤把关传统品质管理的问题：依赖检查/返修的质量管理有以下缺点.高成本检查速度经常无法配合生产速度非舸有的问题贏蕊祜返修会缩短产品寿命先质后量的制程管理。在未能保证品质的情况下提高 产量，只会造成浪费和损失（材料、时间、设备使用、 能源的浪费和公司名誉上的损失）。通过制程管理可以实现：高质量=高直通率+高可靠

3、（寿命保证）不提倡检查-返修或淘汰的-贯做法，更不容 忍错误发生。任何返修工作都可能给成品质量添加不稳定 的因素。质量是在设计和生产过程中实现的, 而不是通过检查返修来保证的；质量是通过工艺管理实现的DFM工艺优化工艺监控供应链管理质量是企业中每个员工的责任 而不只是品质部的工作 DFM工艺优化和改进 工艺监控 供应链管理DFM实施DFM,必须配合产品设计、设备技术和质量水平要求来进行。要求技术人员对元器件、材料、工艺、设备、设计有全面的认识要求设计与工艺良好的沟通。工艺优化和改进组装方式与工艺流程应按照DFM规定进行。要求技术人员了解设备的特性、功能，掌握操作技术。 由于首次设计未必能将所有

4、工艺参数都定得最优最完善, 因此需要微调改正。例如贴片程序、印刷参数、温度曲 线等工艺改进包括设计在内的全程整合处理和改进。工艺改 进不仅给企业带来生产效率和质量，同时带来工艺技术 水平的不断提高。对优化后的制造能力做出计量，并初步确定监控方法。工艺监控工艺监控是确保生产效益的和质量的重要活动。由于生产线上的变数很多，设备、人员、材料等等都有其各自许多变数，每天在不同程度上的互相影响,互相牵制着。如何能釆取有效足够的监控又不会影响 生产以及提高生产成本，是一项不易做得好的工作。要求技术人员具备良好的测量知识、统计学知识、因果分析能力、以及对设备性功能的深入了解等等。供应链管理稳定的原材料货源与

5、质量是保证SMT质量的基础。(1) 设备控制不等于过程控制，必须监控实时温度曲线(2) 必须对工艺进行优化一一确定再流焊技术规范，设 置最佳温度曲线(3) 再流焊炉的参数设置必须以工艺控制为中心(4) 必须正确测试再流焊实时温度曲线，确保测试数据 的有效性和精确性(5) 通过监控工艺变量，预防缺陷的产生(1) 设备控制不等于过程控制，必须监控实时温度曲线再流焊炉中装有温度(PT)传感器来控制炉温。例如将加热器的 温度设置为230C,当PT传感器探测出温度高于或低于设置温度 时，就会通过炉温控制器(可控硅继电器)停止或继续加热(新 的技术是控制加热速度和时间)。然而，这并不是实际的工艺控 制信息

6、。由于组装板的质量、层数、组装密度、进入炉内的组装板数量、 传送速度、气流等的不同，进入炉子的组装板的温度曲线也是不 同的，因此，再流焊工序的过程控制不只是监控机器的控制数据, 而是对制造的每块组装板的温度曲线进行监控。否则它就只是机 器控制，算不上真正的工艺过程控制。(2) 必须对工艺进行优化一一确定再流焊技术规范，设置最佳温度曲线确定再流焊技术规范的依据：(a) 焊膏供应商提供的温度曲线。(b) 元件能承受的最高温度及其它要求。例如：钳电容、BGA、变压器等器件对最高温度和耐受时间的要求。(c) PCB材料能承受的最高温度，PCB的质量、层数、组装密度以及铜 的分布等情况。在实施过程控制之

7、前，必须了解再流焊的焊接机理，具有明确的技 术规范。再流焊技术规范的一般内容最高的升温速率 预热温度和时间 焊剂活化温度和时间 熔点以上的时间（液相时间）及峰值温度和时间 冷却速率。举例：某产品采用某公司Sn-Ag3.0-Cu0.5焊膏再流焊的技术规范1 40/ sdc2209以上30sec以上2509235 C2 1 0Cysec00 10 20 30 40 5C 60 70 80 90 100 110 120130 140 150160 170180 時問（sec说明:50005000300Q)超柬K V/fT 、12sec60 QOao1. 常温至150cC的升温速率为14C/sec；2

8、. 预热温度150-180,吋间约6090sec；3. 220C以上保持30sec；峰值温|g为235 C,两间持续为812sec;峰值温度为250C,时间持续为23sec；4 焊接制程冷却速率为2-10uC/sec；5.整个回流焊接工艺持续时间约6Min. 再流焊炉的参数设置必须以工艺控制为中心根据再流焊技术规范对再流焊炉进行参数设置（包括各温区的温 度设置、传送速度、风量等），但这些一般的参数设置对于许多 产品的焊接要求是远远不够的。例如当PCB进炉的数量发生变化时、当环境温度或排风量发生变化 时、当电源电压和风机转速发生波动时，都可能不同程度的影响 每个焊点的实际温度，这些不确定因素对于

9、较复杂的组装板要使 最大和最小元件都能达到0. 54um界面合金层（金属间化合物） 厚度会产生影响。如果实时温度曲线接近于上限值或下限值，这 种工艺过程就不稳定。由于再流焊工艺过程是动态的，即使出现 很小的工艺偏移，也可能会发生不符合技术规范的现象。由此可见，再流焊炉的参数设置必须以工艺控制为中心，避开技 术规范极限值。这种经过优化的设备设置可容纳更多的变量，同 时不会产生不符合技术规范的问题o(4)必须正确测试再流焊实时温度曲线,确保测试数据的有效性和精确性测试再流焊实时温度曲线需要考虑以下因素：热电偶本身必须是有效的：定期检查和校验必须正确选择测试点：能如实反映PCB高、中、低温度热电偶接

10、点正确的固定方法并必须牢固还要考虑热电偶的精度、测温的延迟现象等因素再流焊实时温度曲线数据的有效性和精确性最简单的验证方法:将多条热电偶用不同方法固定在同一个焊盘上进行比较将热电偶交换并重新测试进行比较(5)通过监控工艺变量，预防缺陷的产生当工艺开始偏移失控时，工程技术人员可以根据实时数 据、进行分析、判断(是热电偶本身的问题、测量端接 点固定的问题、还是炉子温度失控、传送速度、风量发 生变化)，然后根据判断结果进行处理。通过快速调整工艺的最佳过程控制，预防缺陷的产生。目前能够连续监控再流焊炉温度曲线的软件和设备也越 来越流行 O美国KIC公司温度监控系统:KIC Vision自动测量炉温曲线

11、的系统4 故障预防性生产正确选择元器件、材料+工艺过程控制 高质量可制造性设计PCB加工质量回流焊接印刷焊膏（包括设备工具）高质量=高直通車+高可靠（寿命保证）！返修的潜在问题过去我们通常认为，补焊和返修，使焊点更加牢固,看起来更加完美，可以提高电子组件的整体质量。但这一传统观念并不正确。返修工作都是具有破坏性的特别是当育组装密度越来 越高，组装难度越来越大返修会缩短产品寿命 尽量避免返修，或控制其不良后果！同样的设备条件，不同的工艺就有不同的效益。把CIMS （计算机集成制造系统）应用到SMT制造中。 以过程控制为基础的IS09000质量管理体系运行模式-C SPC数据处理技术的应用d “6

12、”质量管理理念。策略 1.控制输入 2.控制输出 3.培训4坚持按照规定操作5持续改善6.审核建立必要的检查表 对机器监测 元器件、材料等过期控制方法:更改日志校验日志纠正措施日志 工艺监测 对流程进行认证首件确认SPC数理统计工艺控制信息反馈三. SMT制造中的质量管理1.制订质量目标SMT的质量目标首先应尽量保证高直通率质量目标应是可测量的 再流焊不良率的世界先进水10 ppm (IO)例如：制订近期目标300 ppm中期目标lOOppm远期目标20 ppm2.过程方法从SMT产品设计采购控制生产过程控制-质量检验-图纸文件管理-产品防护-服务提 供人员培训-数据分析编制本企业的规范文件:

13、DFM、通用工艺、检 验标准、审核和评审制度通过系统的管理和连续的监视与控制，以实现 SMT产品的高质量、提高SMT生产能力和效率。(1) SMT产品设计印制电路板(PCB)设计是保证表面组装质量的首要条件之一。PCB的可制造性设计:包括、机械结构、电路、焊盘、导线、过孔、阻焊、可制造性、可测试性、可返修 性、可靠性设计等。PCB设计审核程序样品生产试生产4设计评审设计输入-设计过程-f设计输出-产品匚设计验证产品要求5设计确认设计评审、设计检验、设计确认的关系图设计评审、设计验证、设计确认的比较设计评审设计验证设计确认目的评价设计结果满 足要求的能力， 识别问题证实设计输出满 足设计输入的要

14、 求证实产品满足特定 的预期用途或应用 要求已得到满足对象阶段的设计结果设计输出文件、 图纸、样本等通常是向顾客提供 产品（但有时也可 以是样品）时机在设计适当阶段当形成设计输出 时只要可行，应在产 品交付或生产和服 务实施之前方式会议/传阅方式试验、计算、对 比、文件发布前 的评审试用、模拟(2)采购控制根据采购产品的重要性，将供方和采购产品分类。对供方要有一套选择、评定和控制的办法, 采购合格产品。制定一套严格的进货检验和验证制度。SMT主要控制：元器件、工艺材料、PCB加工质量、模板加工质量。举例:元器件质量控制(a)尽量定点釆购要与元件厂签协议，必须满足可贴性、可焊性和可靠性的要求;(

15、b) 如果分散采购，要建立入厂检验制度，抽测以下项目：电性能、外观(共面性、标识、封装尺寸、包装形式)可 焊性(包括润湿性试验、抗金属分解试验)。(c) 防静电措施。(d) 注意防潮保存。(e) 元器件的存放、保管、发放均有一套严格的管理制度，做 到先进先出、帐、物、卡相符，库管人员受到培训、库房 条件能保证元器件的质量不至于受损。表面组装元器件的运输和存储（国际电工委员会IEC标准）不适合的运输和存储条件会导致元器件质量下降引起可焊性差，造成各种焊接缺陷。运输条件应带包装运输，避免超温、超湿以及机械力的影响。最低温度：一40 C温度变化：在一40 C / 30 C范围内低压：30Kpa压力变

16、化：6Kpa/min运输时包装箱不可变形，并不应有直接作用在内部包装 上的力。总运输时间（指不在受控的存储时间）尽可能短。最好V10 天。运输条件取决于电子元器件的敏感性。优先选择受控的 货舱空运。不建议海运。存储条件温度:-40 C 30 C相对湿度：10%75%总共存储时间：不应超过2年(从制造到用户使用)。 到用户手中至少有一年的使用期。存储期间不应打开最小包装单元(SPU) , SPU最好保 持原始包装。不要存储在有害气体和有害电磁场在环境中。使用时遵循先到先用的原则静电敏感元器件(SSD)运输、存储、使用要求(a) SSD运输过程中不得掉落在地，不得任意脱离包装。(b)存放SSD的库

17、房相对湿度：3040%RH。(c) SSD存放过程中保持原包装，若须更换包装时，要使用具有防静电性能的容器。(d)库房里，在放置SSD器件的位置上应贴有防静电专用标签。防静电警示标志(e)发放SSD器件时应用目测的方法，在SSD器件的原包装内清点数量。敏感性SMD潮湿敏感等级芯片拆封后置放环境条件1级2级2a级3级4级5级5a级(1)(2)(3)W30C,W30C,W30C,W30C,W30C,W30C,W30C,90%RH60%RH60%RH60%RH60%RH60%RH60%RH拆封后必须使用的期限（标签上最低耐受时间）无限期1年4周168小时72小时48小时24小时设计在明细表中应注明元

18、件潮湿敏感度 工艺要对潮湿敏感元件做时间控制标签 对已受潮元件进行去潮处理(3) 生产过程控制生产过程直接影响到产品的质量，因此对工艺参数、人员、设备、材料、加工、监视和测试方 法、环境等影响生产过程质量的所有因素加以控制, 使其处于受控条件下。受控条件:a设计原理图、装配图、样件、包装要求等。b产品工艺文件或作业指导书，如工艺过程卡、 操作规范、检验和试验指导书等。c.生产设备、工装、卡具、模具、辅具等生产 手段及始终保持合格有效。d.配置并使用合适的监视和测量装置。使这些 特性控制在规定或允许的范围内。STM生产中的控制点和关键工序有：焊膏印 刷、贴片、炉温调控。对质控点的要求是：现场有质

19、控点标识，有 规范的质控点文件，控制数据记录正确、及时、清 楚，对控制数据进行分析处理，定期评估PDCA和 可追溯性。SMT生产中，对焊膏、贴片胶、元器件损耗 应进行定额管理，作为关键工序或特殊过程的控制 内容之一。关键岗位应有明确的岗位责任制。操作工人 应严格培训考核，持证上岗。有一套正规的生产管理办法,验、自检、互检及检验员巡检制度,如实行首件检 上道工序检验不合格的不能转下道工序产品批次管理产品要做好标识，生产批号、数量、生产日期、操作者、检验员都标识清楚，可以实现追溯（如计 划文件、工序卡、随工单等）。不合格品控制不合格品控制程序对不合格品的隔离、标识、记录、评审和处理作出明确的规定。

20、通常SMA返修不应超过三次，元器件的返修不超过二次。生产设备的维护和保养按照设备管理办法，对关键设备应由专职维护 人员定检，使设备始终处于完好状态，对设备状态 实施跟踪与监控，及时发现问题，采取纠正和预防 措施，并及时加以维护和修理。a生产线环境:生产环境水电气供应;3SMT生产线环境要求：温度、湿度、噪音、洁净度 SMT现场（含元器件库）防静电系统 SMT生产线的出入制度、设备操作规程、工艺纪律b生产现场实行定置管理，做到定置合理，标识正确；库房材料、在制品分类储存,码放整齐,台帐相符。c文明生产：清洁、无杂物；文明作业,无野蛮无序操作行为。d现场管理要有制度、有检查、有考核、有记录，每日进

21、行“5S”活动。人员素质SMT是一项高新技术，对人员素质要求较高,不仅要技术熟练，还要重视产品质量，责任心强， 专业应有明确分工（一技多能更好）。SMT生产中 除生产线配备经严格培训、考核合格、技术熟练的 生产工人、检验人员外，还必须配备下列人员：aSMT主持工艺师/ SMT工程技术负责人。b.SMT工艺师。C.SMT工艺装备工程师。dSMT检测工程师和质量统计管理员o e生产线线长质量检验(Q机构，质量检验部门应独立于生产部门之外，职 责明确，有专职检验员，能力强，技术水平高，责任心 强。质检部门负责对原材料、元器件进货检验和过程产 品(工序)、最终产品检验，合格放行。(b) 检验依据文件齐全，严格按检验规程、检验标准 或技术规范进行。(c) 检验设备：主要检验设备、仪表、量具齐全，处 于完好状态，按期校准，少数特殊项目委托专门检验机