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論SMT裝配工藝檢查方法

文章來(lái)源:本站人氣:2356發(fā)表時(shí)間:2015-12-28 14:38:50

檢查可以經(jīng)常提醒你,你的裝配工藝是不是還有太多的變量。即使在你的制造工藝能夠達到持續的零缺陷生產(chǎn)之后,某種形式的檢查或者監測對于保證所希望的質(zhì)量 水平還是必要的。表面貼裝裝配是一系列非常復雜的事件與大量單獨行動(dòng)。我們的訣竅是要建立一個(gè)平衡的檢查(inspection)與監測 (monitering)的策略,而不需要進(jìn)行100%的檢查。本文要討論的是檢查方法、技術(shù)和手工檢查工具,以及回顧一下自動(dòng)檢查工具和使用檢查結果 (缺陷數量與類(lèi)型)來(lái)改善工藝與產(chǎn)品的質(zhì)量。

檢查是一種以產(chǎn)品為中心的活動(dòng),而監測是以工藝為中心的活動(dòng)。兩者對于一個(gè)品質(zhì)計劃都是需要的,但是,長(cháng)期的目標應該是少一點(diǎn)產(chǎn)品檢查和多一點(diǎn)工藝監測。 產(chǎn)品檢查是被動(dòng)的(缺陷已經(jīng)發(fā)生),而工藝監測是主動(dòng)的(缺陷可以防止) - 很明顯,預防比對已經(jīng)存在的缺陷作被動(dòng)反應要有價(jià)值地多。

檢查其實(shí)是一個(gè)篩選過(guò)程,因為它企圖找出不可接受的產(chǎn)品去修理。事實(shí)十分清楚,大量的檢查不一定提高或保證產(chǎn)品品質(zhì)。德明(Deming)十四點(diǎn)中的第三 點(diǎn)說(shuō),“不要指望大批檢查”。德明強調,一個(gè)強有力的工藝應該把重點(diǎn)放在建立穩定的、可重復的、統計上監測的工藝目標上,而不是大批量的檢查。檢查是一個(gè) 主觀(guān)的活動(dòng),即使有相當程度的培訓,它也是一個(gè)困難的任務(wù)。在許多情況中,你可以叫一組檢查員來(lái)評估一個(gè)焊接點(diǎn),但是得到幾種不同的意見(jiàn)。

操作員疲勞是為什么100%檢查通常找不出每一個(gè)制造缺陷的原因,另外,這是一個(gè)成本高、無(wú)價(jià)值增值的操作。它很少達到更高產(chǎn)品質(zhì)量和顧客滿(mǎn)意的所希望目標。

幾年前,我們開(kāi)始了使用“過(guò)程監測”這個(gè)術(shù)語(yǔ),而不是檢查員,因為我們想要將生產(chǎn)場(chǎng)所的思想觀(guān)念從被動(dòng)反應轉變到主動(dòng)預防。一個(gè)檢查員通常坐在裝配線(xiàn)的末 尾,檢查產(chǎn)品。在一個(gè)理想的情況中,工藝監測活動(dòng)是產(chǎn)品檢查與工藝監測之間的一個(gè)平衡 - 例如,確認正確的工藝參數正在使用,測量機器的性能,和建立與分析控制圖表。工藝監測承擔這些活動(dòng)的一個(gè)領(lǐng)導角色;它們幫助機器操作員完成這些任務(wù)。培訓 是一個(gè)關(guān)鍵因素。工藝監測員與機器操作員必須理解工藝標準(例如,IPC-A-610)、工藝監測的概念和有關(guān)的工具(例如,控制圖表、Pareto圖表 等)。工藝監測員也提高產(chǎn)品品質(zhì)和過(guò)程監測。作為制造隊伍中的關(guān)鍵一員,監測員鼓勵一種缺陷預防的方法,而不是一種查找與修理的方法。

過(guò)分檢查也是一個(gè)普遍的問(wèn)題。在許多情況中,過(guò)分檢查只是由于對IPC-A-610工藝標準的錯位理解所造成的。例如,對于插入安裝的元件,許多檢查員還 希望板的兩面完美的焊接圓腳,通孔完全充滿(mǎn)??墒?,這不是IPC-A-610所要求的。檢查質(zhì)量隨著(zhù)檢查員的注意力緊張與集中的程度而波動(dòng)。例如,懼怕 (管理層的壓力)可能提高生產(chǎn)場(chǎng)所的注意力集中程度,一段時(shí)間內質(zhì)量可能改善??墒?,如果大批檢查是主要的檢查方法,那么缺陷產(chǎn)品還可能產(chǎn)生,并可能走出 工廠(chǎng)。

我們應該回避的另一個(gè)術(shù)語(yǔ)是補焊(touch-up)。在正個(gè)行業(yè),許多雇員認為補焊是一個(gè)正常的、可接受的裝配工藝部分。這是非常不幸的,因為任何形式 的返工與修理都應該看作是不希望的。返工通??醋鳛椴幌M?,但它是灌輸在整個(gè)制造組織的必要信息。重要的是建立一個(gè)把缺陷與返工看作是可避免的和最不希 望的制造環(huán)境。

對于多數公司,手工檢查是第一道防線(xiàn)。檢查員使用各種放大工具,更近地查看元件與焊接點(diǎn)。IPC-A-610基于檢查元件的焊盤(pán)寬度建立了一些基本的放大 指引。這些指引的主要原因是避免由于過(guò)分放大造成的過(guò)分檢查。例如,如果焊盤(pán)寬度是0.25~0.50 mm,那末所希望的放大倍數是10X,如有必要也可使用20X作參考。

每個(gè)檢查員都有一種喜愛(ài)的檢查工具;有一種機械師使用的三個(gè)鏡片折疊式袖珍放大鏡是比較好的。它可以隨身攜帶,最大放大倍數為12X,這剛好適合于密間距 焊接點(diǎn)?;蛟S,最常見(jiàn)的檢查工具是顯微鏡,放大范圍10-40X。但是顯微鏡連續使用時(shí)造成疲勞,通常導致過(guò)分檢查,因為放大倍數通常超過(guò)IPC-A- 610的指引。當然在需要仔細檢查可能的缺陷時(shí)還是有用的。

對于一般檢查,首選一種配備可變焦鏡頭(4-30X)和高清晰度彩色監視器的視頻系統。這些系統容易使用,更重要的是比顯微鏡更不容易疲勞。高質(zhì)量的視頻 系統價(jià)格不到$2000美元,好的顯微鏡價(jià)格也在這個(gè)范圍。視頻系統的額外好處是不止一個(gè)人可以看到物體,這在培訓或者檢查員需要第二種意見(jiàn)時(shí)是有幫助 的。Edmund Scientific公司(edmundscientific.com)有大量的放大工具,從手持式放大鏡到顯微鏡到視頻系統。

概括起來(lái),建立一個(gè)介于0-100%檢查的平衡的監測策略是一個(gè)挑戰。從這一點(diǎn),關(guān)鍵的檢查點(diǎn),我們將討論檢查設備...。

自動(dòng)化是奇妙的;在許多情況中,比檢查員更準確、快速和效率高。但可能相當昂貴,決定于其復雜化程度。自動(dòng)化檢查設備可能會(huì )淡化人的意識,給人一個(gè)安全的錯覺(jué)。

錫膏檢查。錫膏印刷是一個(gè)復雜的過(guò)程,它很容易偏離所希望的結果。需要一個(gè)清晰定義和適當執行的工藝監測策略來(lái)保持該工藝受控。至少要人工檢查覆蓋區域和測量厚度,但是最好使用自動(dòng)化的覆蓋、厚度和體積的測量。使用極差控制圖(X-bar R chart)來(lái)記錄結果。

錫膏檢查設備有簡(jiǎn)單的3X放大鏡到昂貴的自動(dòng)在線(xiàn)機器。一級工具使用光學(xué)或激光測量厚度,而二級工具使用激光測量覆蓋區域、厚度和體積。兩種工具都是離線(xiàn) 使用的。三級工具也測量覆蓋區域、厚度和體積,但是在線(xiàn)安裝的。這些系統的速度、精度和可重復性是不同的,取決于價(jià)格。越貴的工具提供更好的性能。

對于大多數裝配線(xiàn),特別是高混合的生產(chǎn),首選中等水平性能,它是離線(xiàn)的、安裝臺面的工具,測量覆蓋面積、厚度和體積。這些工具具有靈活性,成本低 于$50,000美元,一般都提供所希望數量的反饋信息。很明顯,自動(dòng)化工具成本都貴得多($75,000 - $200,000美元)??墒?,它們檢查板速度更快,更方便,因為是在線(xiàn)安裝的。最適合于大批量、低混合的裝配線(xiàn)。

膠的檢查。膠的分配是另一容易偏離所希望結果的復雜工藝。與錫膏印刷一樣,需要一個(gè)清晰定義和適當執行的工藝監測策略,以保持該工藝受控。推薦使用手工檢查膠點(diǎn)直徑。使用極差控制圖(X-bar R chart)來(lái)記錄結果。

在一個(gè)滴膠循環(huán)的前后,在板上滴至少兩個(gè)隔離的膠點(diǎn)來(lái)代表每一點(diǎn)直徑是一個(gè)好主意。這允許操作員比較帝膠循環(huán)期間的膠點(diǎn)品質(zhì)。這些點(diǎn)也可以用來(lái)測量膠點(diǎn)直 徑。膠點(diǎn)檢查工具相對不貴,基本上有便攜式或臺式測量顯微鏡。還不知道有沒(méi)有專(zhuān)門(mén)設計用于膠點(diǎn)檢查的自動(dòng)設備。一些自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI, automated optical inspection)機器可以調整用來(lái)完成這個(gè)任務(wù),但可能是大材小用。

最初產(chǎn)品(first-article)的確認。公司通常對從裝配線(xiàn)上下來(lái)的第一塊板進(jìn)行詳細的檢查,以證實(shí)機器的設定。這個(gè)方法慢、被動(dòng)和不夠準確。常 見(jiàn)到一塊復雜的板含有至少1000個(gè)元件,許多都沒(méi)有標記(值、零件編號等)。這使檢查困難。驗證機器設定(元件、機器參數等)是一個(gè)積極的方法。AOI 可以有效地用于第一塊板的檢查。一些硬件與軟件供應商也提供送料器(feeder)設定確認軟件。

協(xié)調機器設定的驗證是一個(gè)工藝監測員的理想角色,他通過(guò)一張檢查表的幫助帶領(lǐng)機器操作員通過(guò)生產(chǎn)線(xiàn)確認過(guò)程。除了驗證送料器的設定之外,工藝監測員應該使 用現有工具仔細地檢查最初的兩塊板。在回流焊接之后,工藝監測員應該進(jìn)行對關(guān)鍵元件(密間距元件、BGA、極性電容等)快速但詳細的檢查。同時(shí),生產(chǎn)線(xiàn)繼 續裝配板。為了減少停機時(shí)間,在工藝監測員檢查最初兩塊回流之后的板的同時(shí),生產(chǎn)線(xiàn)應該在回流之前裝滿(mǎn)板。這可能有點(diǎn)危險,但是通過(guò)驗證機器設定可以獲得 這樣做的信心。

X射線(xiàn)檢查?;诮?jīng)驗,X射線(xiàn)對于BGA裝配不一定要強制使用??墒?,它當然是手頭應該有的一個(gè)好工具,如果你買(mǎi)得起的話(huà)。應該推薦對CSP裝配使用它。 X射線(xiàn)對檢查焊接短路非常好,但對查找焊接開(kāi)路效果差一點(diǎn)。低成本的X射線(xiàn)機器只能往下看,對焊接短路的檢查是足夠的??梢詫z查中的物體傾斜的X射線(xiàn)機 器對檢查開(kāi)路比較好。

自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI)。十年前,光學(xué)檢查被用作可以解決每個(gè)人的品質(zhì)問(wèn)題的工具。后來(lái)該技術(shù)被停止不用,因為它不能跟上裝配技術(shù)的步伐。在過(guò)去五年中, 它又作為一種合乎需要的技術(shù)再次出現。一個(gè)好的工藝監測策略應該包括一些重疊的工具,如在線(xiàn)測試(ICT)、光學(xué)檢查、功能測試和外觀(guān)檢查。這些過(guò)程相互 重疊、相互補充,都不能單獨提供足夠的覆蓋率。

二維的(2-D)AOI機器可以檢查元件丟失、對中錯誤、不正確零件編號和極性反向。另外,三維(3-D)的機器可以評估焊接點(diǎn)的品質(zhì)。一些供應商開(kāi)提供 臺式、2-D AOI機器,價(jià)格低于$50,000美元。這些機器對于最初產(chǎn)品的檢查和小批量的樣品計劃是理想的。在較高性能的種類(lèi)中,2-D獨立或在線(xiàn)機器價(jià)格 在$75,000-125,000美元,而3-D機器價(jià)格$150,000-250,000美元。AOI技術(shù)有相當的前途,但是處理速度和編程時(shí)間還是一 個(gè)局限因素。

數據收集是一回事,但是使用這些數據來(lái)提高性能和減少缺陷才是最終目的。不幸的是,許多公司收集一大堆數據而沒(méi)有有效地利用它。審查和分析數據可能是費力 的,經(jīng)??吹竭@個(gè)工作只由工程設計人員進(jìn)行,不包括生產(chǎn)活動(dòng)。沒(méi)有準確的反饋,生產(chǎn)盲目地進(jìn)行。每周的品質(zhì)會(huì )議對于工程設計與生產(chǎn)部門(mén)溝通關(guān)鍵信息和推動(dòng) 必要的改進(jìn)可能是一個(gè)有效的方法。這些會(huì )議要求一個(gè)領(lǐng)導者,必須組織良好,尤其時(shí)間要短(30分鐘或更少)。在這些會(huì )議上提出的數據必須用戶(hù)友好和有意義 (例如,Pareto圖表)。當確認一個(gè)問(wèn)題后,必須馬上指派一個(gè)調查研究人員。為了保證一個(gè)圓滿(mǎn)結束,會(huì )議領(lǐng)導必須做準確的記錄。結束意味著(zhù)根源與改正 行動(dòng)。
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