SM工艺控制与质量管理

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）！

a再流焊工艺

→→

印刷焊膏贴装元器件再流焊

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与波峰焊工艺比较再流焊仍是当前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工艺设备工具制造设计基板元器件材料考虑所有问题时应以SMT工艺特点为基础

再流动、自定位、焊料成分与焊料量是固定的波峰焊是熔融焊料循环流动的群焊工艺通过工艺控制实现以下目的（1）尽量保证高直通率。（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.预防性工艺方法供应商来料检查组装生产成品检验采购设计返修包装交货用户用户服务市场返修市场过滤把关事后改正

1.传统质量管理做法—被动的(制造管理)观念

检验传统品品质管管理的的问题题：高成本本检查速速度经经常无无法配配合生生产速速度非所有有的问问题都都能被被检测测出返修会缩短短产品品寿命命依赖检检查/返返修修的质质量管管理有有以下下缺点点……2.新新的的质量量管理理理念念先质后后量的的制程程管理理。在在未能能保证证品质质的情情况下下提高高产量量，只只会造造成浪浪费和和损失失（材材料、、时间间、设设备使使用、、能源源的浪浪费和和公司司名誉誉上的的损失失）。。通过制制程管管理可可以实实现：：高质量量＝＝高高直通通率＋＋高高可靠靠（寿寿命保保证））新的质质量管管理理理念不提倡倡检查查-返返修或或淘汰汰的-贯做做法，，更不不容忍忍错误误发生生。任何返返修工工作都都可能能给成成品质质量添添加不不稳定定的因因素。。新的质质量管管理理理念质量是是在设设计和和生产产过程程中实实现的的，而不是是通过过检查查返修修来保保证的的；质量是是企业业中每每个员员工的的责任任而不只只是品品质部部的工工作DFM工艺优优化供应链链管理理质量是是通过过工艺艺管理理实现现的工艺监监控3.新新的的工艺艺管理理方法法DFM工艺优优化和和改进进工艺监监控供应链链管理理DFM实施DFM，必须配配合产产品设设计、、设备备技术术和质质量水水平要要求来来进行行。要求技技术人人员对对元器器件、、材料料、工工艺、、设备备、设设计有有全面面的认认识，，要求设设计与与工艺艺良好好的沟沟通。。工艺优优化和和改进进组装方方式与与工艺艺流程程应按按照DFM规定进进行。。要求技技术人人员了了解设设备的的特性性、功功能，，掌握握操作作技术术。由由于首首次设设计未未必能能将所所有工工艺参参数都都定得得最优优最完完善，，因此此需要要微调调改正正。例例如贴贴片程程序、、印刷刷参数数、温温度曲曲线等等工艺改改进包括设设计在内的的全程程整合合处理理和改改进。。工艺艺改进进不仅仅给企企业带带来生生产效效率和和质量量，同同时带带来工工艺技技术水水平的的不断断提高高。对优化化后的的制造造能力力做出出计量量，并并初步步确定定监控控方法法。工艺监监控工艺监监控是是确保保生产产效益益的和和质量量的重重要活活动。。由于生生产线线上的的变数数很多多，设设备、、人员员、材材料等等等都都有其其各自自许多多变数数，每每天在在不同同程度度上的的互相相影响响，互互相牵牵制着着。如如何能能采取取有效效足够够的监监控又又不会会影响响生产产以及及提高高生产产成本本，是是一项项不易易做得得好的的工作作。要求技技术人人员具具备良良好的的测量量知识识、统统计学学知识识、因因果分分析能能力、、以及及对设设备性性功能能的深深入了了解等等等。。供应链链管理理稳定的的原材材料货货源与与质量量是保证证SMT质质量的的基础础。举例：：再流流焊工工艺控控制⑴设设备控控制不不等于于过程程控制制，必必须监监控实实时温温度曲曲线⑵必必须对对工艺艺进行行优化化———确定定再流流焊技技术规规范，，设置置最佳佳温度度曲线线⑶再再流焊焊炉的的参数数设置置必须须以工工艺控控制为为中心心⑷必必须正正确测测试再再流焊焊实时时温度度曲线线，确确保测测试数数据的的有效效性和和精确确性⑸通通过监监控工工艺变变量，，预防防缺陷陷的产产生⑴设设备控控制不不等于于过程程控制制，必必须须监控控实时时温度度曲线线再流焊焊炉中中装有有温度度（PT））传感感器来来控制制炉温温。例例如将将加热热器的的温度度设置置为230℃，，当PT传传感器器探测测出温温度高高于或或低于于设置置温度度时，，就会会通过过炉温温控制制器（（可控控硅继继电器器）停停止或或继续续加热热（新新的技技术是是控制制加热热速度度和时时间））。然然而，，这并并不是是实际际的工工艺控控制信信息。。由于组组装板板的质质量、、层数数、组组装密密度、、进入入炉内内的组组装板板数量量、传传送速速度、、气流流等的的不同同，进进入炉炉子的的组装装板的的温度度曲线线也是是不同同的，，因此此，再再流焊焊工序序的过过程控控制不不只是是监控控机器器的控控制数数据，，而是是对制制造的的每块块组装装板的的温度度曲线线进行行监控控。否否则它它就只只是机机器控控制，，算不不上真真正的的工艺艺过程程控制制。⑵必必须须对对工工艺艺进进行行优优化化————确确定定再再流流焊焊技技术术规规范范，，设设置置最最佳佳温温度度曲曲线线确定定再再流流焊焊技技术术规规范范的的依依据据：：(a)焊焊膏膏供供应应商商提提供供的的温温度度曲曲线线。。(b)元元件件能能承承受受的的最最高高温温度度及及其其它它要要求求。。例如如：：钽钽电电容容、、BGA、、变变压压器器等等器器件件对对最最高高温温度度和和耐耐受受时时间间的的要要求求。。(c)PCB材材料料能能承承受受的的最最高高温温度度，，PCB的的质质量量、、层层数数、、组组装装密密度度以以及及铜铜的的分分布布等等情情况况。。在实实施施过过程程控控制制之之前前，，必必须须了了解解再再流流焊焊的的焊焊接接机机理理，，具具有有明明确确的的技技术术规规范范。。再流流焊焊技技术术规规范范的的一一般般内内容容最高高的的升升温温速速率率预热热温温度度和和时时间间焊剂剂活活化化温温度度和和时时间间熔点点以以上上的的时时间间（（液液相相时时间间））及及峰峰值值温温度度和和时时间间冷却却速速率率。。举例例：：某某产产品品采采用用某某公公司司Sn-Ag3.0-Cu0.5焊焊膏膏再再流流焊焊的的技技术术规规范范⑶再再流流焊焊炉炉的的参参数数设设置置必必须须以以工工艺艺控控制制为为中中心心根据据再再流流焊焊技技术术规规范范对对再再流流焊焊炉炉进进行行参参数数设设置置（（包包括括各各温温区区的的温温度度设设置置、、传传送送速速度度、、风风量量等等）），，但但这这些些一一般般的的参参数数设设置置对对于于许许多多产产品品的的焊焊接接要要求求是是远远远远不不够够的的。。例如如当当PCB进进炉炉的的数数量量发发生生变变化化时时、、当当环环境境温温度度或或排排风风量量发发生生变变化化时时、、当当电电源源电电压压和和风风机机转转速速发发生生波波动动时时，，都都可可能能不不同同程程度度的的影影响响每每个个焊焊点点的的实实际际温温度度，，这这些些不不确确定定因因素素对对于于较较复复杂杂的的组组装装板板要要使使最最大大和和最最小小元元件件都都能能达达到到0.5~4μμm界界面面合合金金层层（（金金属属间间化化合合物物））厚厚度度会会产产生生影影响响。。如如果果实实时时温温度度曲曲线线接接近近于于上上限限值值或或下下限限值值，，这这种种工工艺艺过过程程就就不不稳稳定定。。由由于于再流流焊焊工工艺艺过过程程是是动动态态的的，，即即使使出出现现很很小小的的工工艺艺偏偏移移，，也也可可能能会会发发生生不不符符合合技技术术规规范范的的现现象象。由此此可可见见，，再再流流焊焊炉炉的的参参数数设设置置必必须须以以工工艺艺控控制制为为中中心心，，避避开开技技术术规规范范极极限限值值。。这这种种经经过过优优化化的的设设备备设设置置可可容容纳纳更更多多的的变变量量，，同同时时不不会会产产生生不不符符合合技技术术规规范范的的问问题题。。⑷必须须正确测测试再流流焊实时时温度曲曲线，确确保测试试数据的的有效性性和精确确性测试再流流焊实时时温度曲曲线需要要考虑以以下因素素：热电偶本本身必须须是有效效的：定定期检查查和校验验必须正确确选择测测试点：：能如实实反映PCB高高、中、、低温度度热电偶接接点正确确的固定定方法并并必须牢牢固还要考虑虑热电偶偶的精度度、测温温的延迟迟现象等等因素再流焊实实时温度度曲线数数据的有有效性和和精确性性最简单单的验证证方法：：将多条热热电偶用用不同方方法固定定在同一一个焊盘盘上进行行比较将热电偶偶交换并并重新测测试进行行比较⑸通过过监控工工艺变量量，预防防缺陷的的产生当工艺开开始偏移移失控时时，工程程技术人人员可以以根据实实时数据据、进行行分析、、判断（（是热电电偶本身身的问题题、测量量端接点点固定的的问题、、还是炉炉子温度度失控、、传送速速度、风风量发生生变化………），，然后根根据判断断结果进进行处理理。通过快速速调整工工艺的最最佳过程程控制，，预防缺缺陷的产产生。目前能够够连续监监控再流流焊炉温温度曲线线的软件件和设备备也越来来越流行行。美国KIC公司司温度监监控系统统：KICVision自动测测量炉温温曲线的的系统4.故障预防防性生产产正确选择择元器件件、材料料+工工艺过程程控制高质量焊膏元器件基板印刷焊膏膏贴片回流焊接接(包括设设备工具具)可制造性性设计PCB加加工质量量高质量＝高高直通率率＋高可靠（（寿命保证证）！返修的潜潜在问题题返修工作作都是具具有破坏坏性的……特别是当当前组装密度度越来越高，组组装难度度越来越越大尽量避免免返修，，或控制制其不良良后果！！返修会缩短产产品寿命命过去我们们通常认认为，补补焊和返返修，使使焊点更更加牢固固，看起起来更加加完美，，可以提提高电子子组件的的整体质质量。但但这一传传统观念念并不正正确。5.预预防性工工艺方法法同样的设设备条件件，不同同的工艺艺就有不不同的效效益。a把CIMS（计算算机集成成制造系系统）应应用到SMT制制造中。。b以过程控控制为基基础的ISO9000质量管管理体系系运行模模式c数数据据处理技技术的应应用d““6σ”质量量管理理理念。SPC策略1.控控制输入入2.控控制输出出3.培培训4.坚坚持按照照规定操操作5.持持续改善善6.审审核方法：建立必要要的检查查表对机器监监测元器件、、材料等等过期期控制更改日志志校验日志志纠正措施施日志工艺监测测对流程进行认认证首件确认认SPC数数理统统计工艺艺控制信息反馈馈三.SMT制制造中的的质量管管理1.制制订质质量目标标SMT的的质量目目标首先先应尽量量保证高高直通率质量目标标应是可测量的再流焊不不良率的的世界先先进水平平≤10ppm（（10-6）例如：制制订近期期目标300ppm中期目标标100ppm远期目标标20ppm2.过过程方方法从SMT产品设设计→→采购控控制→→生产过过程控制制→质质量检验验→图图纸文件件管理→→产品品防护→→服务务提供→→人员员培训→→数据据分析编制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。⑴SMT产品品设计计印制电电路板板（PCB）设设计是是保证证表面面组装装质量量的首首要条条件之之一。。PCB的可可制造造性设设计：：包括、、机械械结构构、电电路、、焊盘盘、导导线、、过孔孔、阻阻焊、、可制制造性性、可可测试试性、、可返返修性性、可靠性性设计计等。工程设计设计自审设计工艺联络试生产样品生产工艺复审PCB设计审核程序设计评评审、、设计计检验验、设设计确确认的的关系系图设计评审设计输出设计输入设计验证产品设计确认设计过程产品要求设计评评审、、设计计验证证、设设计确确认的的比较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⑵采采购购控制制根据采采购产产品的的重要要性，，将供供方和和采购购产品品分类类。对对供方方要有有一套套选择择、评评定和和控制制的办办法，，采购购合格格产品品。制定一一套严严格的的进货货检验验和验验证制制度。。SMT主要要控制制：元元器件件、工工艺艺材料料、PCB加工工质量量、模模板加加工质质量。。举例：：元元器件件质量量控制制(a)尽量定定点采采购———要要与元元件厂厂签协协议，，必须须满足足可贴贴性、、可焊焊性和和可靠靠性的的要求求；(b)如果分分散采采购，，要建建立入入厂检检验制制度，，抽测测以下下项目目：电性能能、外外观观（共共面性性、标标识、、封装装尺寸寸、包包装形形式））可焊焊性（（包括括润湿湿性试试验、、抗金金属分分解试试验））。(c)防静电电措施施。(d)注意防防潮保保存。。(e)元器件件的存存放、、保管管、发发放均均有一一套严严格的的管理理制度度，做做到先先进先先出、、帐、、物、、卡相相符，，库管管人员员受到到培训训、库库房条条件能能保证证元器器件的的质量量不至至于受受损。。表面组组装元元器件件的运运输和和存储储（（国际际电工工委员员会IEC标准准）不适合合的运运输和和存储储条件件会导导致元元器件件质量量下降降，引引起可可焊性性差，，造成成各种种焊接接缺陷陷。①运输输条件件应带包包装运运输，，避免免超温温、超超湿以以及机机械力力的影影响。。最低温温度：：－40℃℃温度变变化：：在－40℃℃/30℃范围围内低压：：30Kpa压力变变化：：6Kpa/min运输时时包装装箱不不可变变形，，并不不应有有直接接作用用在内内部包包装上上的力力。总运输输时间间（指指不在在受控控的存存储时时间））尽可可能短短。最最好＜＜10天。。运输条条件取取决于于电子子元器器件的的敏感感性。。优先先选择择受控控的货货舱空空运。。不建建议海海运。。②存储储条件件温度：：－40℃℃~30℃相对湿湿度：：10%~75%总共存储时时间：不应应超过2年年（从制造造到用户使使用）。到到用户手中中至少有一一年的使用用期。存储期间不不应打开最最小包装单单元（SPU），SPU最最好保持原原始包装。。不要存储在在有害气体体和有害电电磁场在环环境中。③使用时遵遵循先到先先用的原则则④静电敏感元元器件（SSD）运运输、存储储、使用要要求(a)SSD运输输过程中不不得掉落在在地，不得得任意脱离离包装。(b)存存放SSD的库房相相对湿度：：30~40%RH。(c)SSD存放放过程中保保持原包装装，若须更更换包装时时，要使用用具有防静静电性能的的容器。(d)库库房里，在在放置SSD器件的的位置上应应贴有防静静电专用标标签。防静电警示示标志(e)发发放SSD器件时应应用目测的的方法，在在SSD器器件的原包包装内清点点数量。SMD潮湿湿敏感等级级敏感性芯芯片拆封封后置放环环境条件拆拆封封后必须使使用的期限限（标签上最最低耐受时时间）1级≤≤30℃，<90%RH无无限期期2级≤≤30℃，<60%RH1年2a级≤≤30℃，<60%RH4周3级≤≤30℃，<60%RH168小时4级≤≤30℃，<60%RH72小时5级≤≤30℃，<60%RH48小时5a级≤≤30℃，<60%RH24小时（1）设计计在明细表表中应注明明元件潮湿湿敏感度（2）工艺艺要对潮湿湿敏感元件件做时间控控制标签（3）对已已受潮元件件进行去潮潮处理⑶生产过过程控制生产过程直直接影响到到产品的质质量，因此此对工艺参参数、人员员、设备、、材料、加加工、监视视和测试方方法、环境境等影响生生产过程质质量的所有有因素加以以控制，使使其处于受受控条件下下。受控条件：：a.设计原理图图、装配图图、样件、、包装要求求等。b.产品工艺文文件或作业业指导书，，如工艺过过程卡、操操作规范、、检验和试试验指导书书等。c.生产设备、、工装、卡卡具、模具具、辅具等等生产手段段及始终保保持合格有有效。d.配置并使用用合适的监监视和测量量装置。使使这些特性性控制在规规定或允许许的范围内内。有明确的质质量控制点点STM生产产中的控制制点和关键键工序有：：焊膏印刷刷、贴片、、炉温调控控。对质控点的的要求是：：现场有质质控点标识识，有规范范的质控点点文件，控控制数据记记录正确、、及时、清清楚，对控控制数据进进行分析处处理，定期期评估PDCA和可可追溯性。。SMT生产中，对对焊膏、贴贴片胶、元元器件损耗耗应进行定定额管理，，作为关键键工序或特特殊过程的的控制内容容之一。关键岗位应应有明确的的岗位责任任制。操作作工人应严严格培训考考核，持证证上岗。有一套正规规的生产管管理办法，，如实行首首件检验、、自检、互互检及检验验员巡检制制度，上道道工序检验验不合格的的不能转下下道工序产品批次管管理产品要做好好标识，生生产批号、、数量、生生产日期、、操作者、、检验员都都标识清楚楚，可以实实现追溯（（如计划文文件、工序序卡、随工工单等）。。不合格品控控制不合格品控控制程序对对不合格品品的隔离、、标识、记记录、评审审和处理作作出明确的的规定。通常SMA返修不应应超过三次次，元器件件的返修不不超过二次次。生产设备的的维护和保保养按照设备管管理办法，，对关键设设备应由专专职维护人人员定检，，使设备始始终处于完完好状态，，对设备状状态实施跟跟踪与监控控，及时发发现问题，，采取纠正正和预防措措施，并及及时加以维维护和修理理。生产环境a.生产线环境境：水电气供应应；SMT生产产线环境要要求：温温度、湿度度、噪音、、洁净度SMT现场（含元元器件库））防静电系系统SMT生产线的出出入制度、、设备操作作规程、工工艺纪律b.生产现场实实行定置管管理，做到到定置合理理，标识正正确；库房房材料、在在制品分类类储存，码码放整齐，，台帐相符符。c.文明明生生产产：：清清洁洁、、无无杂杂物物；；文文明明作作业业，，无无野野蛮蛮无无序序操操作作行行为为。。d.现场场管管理理要要有有制制度度、、有有检检查查、、有有考考核核、、有有记记录录，，每每日日进进行行“5S””活动动。。人员员素素质质SMT是是一一项项高高新新技技术术，，对对人人员员素素质质要要求求较较高高，，不不仅仅要要技技术术熟熟练练，，还还要要重重视视产产品品质质量量，，责责任任心心强强，，专专业业应应有有明明确确分分工工（（一一技技多多能能更更好好））。。SMT生生产产中中除除生生产产线线配配备备经经严严格格培培训训、、考考核核合合格格、、技技术术熟熟练练的的生生产产工工人人、、检检验验人人员员外外，，还还必必须须配配备备下下列列人人员员：：a.SMT主持持工工艺艺师师／／SMT工工程程技技术术负负责责人人。。b.SMT工艺艺师师。。c.SMT工艺艺装装备备工工程程师师。。d.SMT检测测工工程程师师和和质质量量统统计计管管理理员员。。e.生产产线线线线长长⑷质质量量检检验验（a））机机构构，，质质量量检检验验部部门门应应独独立立于于生生产产部部门门之之外外，，职职责责明明确确，，有有专专职职检检验验员员，，能能力力强强，，技技术术水水平平高高，，责责任任心心强强。。质质检检部部门门负负责责对对原原材材料料、、元元器器件件进进货货检检验验和和过过程程产产品品（（工工序序））、、最最终终产产品品检检验验，，合合格格放放行行。。（b））检检验验依依据据文文件件齐齐全全，，严严格格按按检检验验规规程程、、检检验验标标准准或或技技术术规规范范进进行行。。（c））检检验验设设备备：：主主要要检检验验设设备备、、仪仪表表、、量量具具齐齐全全，，处处于于完完好好状状态态，，按按期期校校准准，，少少数数特特殊殊项项目目委委托托专专门门检检验验机机构构进进行行。。⑸图图纸纸文文件件管管理理要制制订订文文件件控控制制程程序序，，对对设设计计、、工工艺艺文文件件的的编编制制、、评评审审、、批批准准、、发发放放、、使使用用、、更更改改、、再再次次批批准准、、标标识识、、回回收收和和作作废废等等全全过过程程活活动动进进行行管管理理，，确确保保使使用用有有效效的的适适用用版版本本，，防止止使使用用作作废废文文件件。⑹产产品品防防护护（合合格格产产品品的的防防护护措措施施））（a））标标识识：：应应建建立立并并保保护护好好关