SMT质量与生产管理

SMT质量与生产管理,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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)x10,6,; 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1-4 SMT 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,2.2 DFM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 、Cpk Cp ，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（）与自己“技,术能力范围”的比较。,Cp = ( USL-LSL ) /6式中-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 ) / 3 或(LSL-X )/ 3 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,(Check list ) , 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 . 1 PCB 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；,1 0 ) 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,Defects Per Million Opportunity,6 ）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。,第1章 工艺质量控制基础,4 . 1 直通率 直通率，也称首次通过率PCBA 合格,率，用百分比表示。,通过检查的PCBA 数,检查的PCBA 总数,x100 ,YFT =,第1章 工艺质量控制基础,这个指标是以所组装的板为特定目标的，,在同一工艺条件，不同密度和大小的板其直,通率相差很大；各厂对直通率的计算节点不,完全一致，有的就是以再流焊后的合格板进,行统计的，有的以测试后合格板进行统计,的，它包括了工艺对物料的质量影响，因此,建议直通率以测试合格的板进行统计 。,第1章 工艺质量控制基础,4. 2焊点不良率,焊点不良率，一般用百万焊点中的不,良焊点数表示，单位PPm 。,式中,缺陷焊点数,总焊点数,第1章 工艺质量控制基础,焊点不良率，是针对不符合要求的焊点进行统,计的一个指标。，反映了SMT工艺的结果质量。相,对于每百万机会缺陷数（DPMO ) ，它不需要对印,刷、贴片工序进行缺陷统计和再流焊接后对焊点缺,陷原因进行甄别，比较简单，易于操作。但另一方,面，它不能反映组装全过程各工序的控制水平，不,能得到各工序的工艺控制质量数据（如工序的,DPMO 数据）。不利于过程的改进。,第1章 工艺质量控制基础,4 . 3 每百万机会缺陷数(DPMO),根据IPC -7912 定义的理解，每百万,机会缺陷数（DPMO ）可以用下式表示 ：,第1章 工艺质量控制基础,式中,焊膏印刷缺陷数（以印刷缺陷的板数计）；,贴片缺陷数（以贴装缺陷的元件数计）；,焊点缺陷数（以焊点缺陷数计）；,焊膏印刷缺陷机会数（以印刷板数计）；,贴片机会数（以贴装元件数计）；,焊点机会数（以焊点数计）；,第1章 工艺质量控制基础,直通率与PCBA 的焊点总数有关，焊点总,数越多，直通率就越低。而DPMO 与PCBA,的焊点不良率,根据平均统计数据，基本上有,一个比例关系。其大小约为焊点不良率的l / 3,。因此，与其他企业工艺能力进行对比，最,好选取焊点不良率指标为好。,第1章 工艺质量控制基础,4 . 4 焊点缺陷的判定,焊点是否符合要求，一般根据IPC -A -610 进行判别，除非客户有特别要求。IPC -A -610 的可接受条件基于对产品的分级而确定的 。,第1章 工艺质量控制基础,SMT组装质量相关标准,1.IPC标准,IPC是美国的印制电路行业组织，起源于1957年9月成立的,印制电路协会,（IPC：Institute of Printed Circuits)。为适应印制电路行业和相关技术的发展需要，1977年改称为,电子电路互连与封装协会,（The Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits）。,1999年再次改称为,电子制造业协会,（Association Connecting Electronics Industries）,由于IPC的知名度很高，所以改名后IPC原有的标记和简称仍然不变。,目前，全世界多数国家都采用IPC标准，或参照IPC标准。IPC标准具有权威性、系统性、先进性、实用性特点。,IPC的标准体系包括终端产品验收条件、组装工艺、设计、元器件、印制电路板（PCB）、工艺材料、检验与测试等电子组装设计、工艺、管理 、设备、测试与验收等各环节形成了一整套电子组装及其相关技术标准体系，具有相当的,系统性与完整性。,IPC-A-610 电子装连的可接受条件,作为电子装配的标准，为人们广泛地,接受，其焦点是集中在,焊点上面。,二OO,五年二月，IPC发行了期待已久的更新版,本：IPC-A-610 D版。,IPC-A-610,电子组装质量验收,本标准描述为产生优质的焊点及,PCBA,所用的材料、方法以及合格要求。无论用什么其它可行的方法，必须能生产出符合本标准描述的合格要求的完整的焊点。本标准适用于试制和生产现场的质量检验人员及工艺人员在进行,PCBA,外观检验时使用。,IPC-A-610相关概念,表1-2 相关文件及内容,2.外观质量验收要求,本标准的有关外观的内容体现了现有标准以及其他可适用性规范的要求。为了使用户引用和使用好相关资料，涉及的组件或产品应完全符合现有相关文件的要求。如果组件不能完全符合这些文件的要求或相当的要求，那么可接受条件则需由客户和供应商来进行确定。,3.验收条件的使用,通常，在考虑产品性能要求时，需要对其特殊特征进行特别的规定。这些规定必须有用户的参与和认可，有关要求也必须包括对产品验收条件所达成的一致意见。,4.术语和定义,对电子产品划分为三个级别，分别是：,1级-通用类电子品,2级-专用服务类电子产品,3级-高性能电子产品,1级-通用类电子产品,包括,消费类电子产品、部分计算机,及其外围设备，那些对外观要求不高而,以其使用功能要求为主的产品。,2级-专用服务类电子产品,包括通讯设备，复杂商业机器，高,性能、长使用寿命要求的仪器。这类产,品需要持久的寿命，但不要求必须保持,不间断工作，外观上也允许有缺陷。,3级-高性能电子产品,包括持续运行或严格按指令运行的设备,和产品。这类产品在使用中不能出现中断，,例如救生设备或飞行控制系统。,符合该级别要求的组件产品适用于高保,证要求，高服务要求，或者最终产品使用环,境条件异常苛刻。,5.用户责任,用户对产品使用何级条件进行验收负有最终责任。接收和（或）拒收的判定必须以与之相适应的文件为依据，如合同、图纸、技术规范、标准和参考文件。,6. 合格性判断,对各级别产品均分有四级验收条件：,目标条件、可接受条件、缺陷条件和过,程警告条件。,目标条件是指近乎完美或被称之为“优选”。,当然这是一种希望达到但不一定总能,达到的条件，对于保证组件在使用环境下,的可靠运行此条件并不一定非达到。,1）目标条件,可接受条件是指组件在使用环境中运行,能保证完整、可靠但不是完美。,可接收条件稍高于最终产品的最低要求,条件。,2）,可接受条件,缺陷条件是指组件在使用环境下其完整、,安装或功能上可能无法满足要求。,这类产品可以根据设计、服务和用,户要求进行返工、修理、报废或“照章处,理”，其中“照章处理”须取得用户的认可。,3）缺陷条件,过程警示是指虽没有影响到产品的完整、安装和功能，但存在不符合要求条件（非拒收）的一种情况。由于材料、设计和（或）操作（或设备）原因造成的既不能完全满足目标条件又非属于拒收条件的情况。,4）过程警示条件,除非被认定对最终用户所规定的产品,完整、安装和功能产生影响，拒收条件和,过程警告条件以外那些未涉及的情况均被,认为可接收。,5）未涉及的条件,7.板面方向,1）,主面,总设计图上规定的封装互连构件面。（通常为,最复杂、元器件最多的一面。在通孔插装技术中,有时称作“元件面”或“焊接终止面”。),2）,辅面,与主面相对的封装互连构件面（在通孔插装技,术中有时称作“焊接面”或“焊接起始面”）。,3）焊接起始面,焊接起始面是指印制电路板用于焊接的,那一面。,4）焊接终止面,焊接终止面是指印制电路板焊锡流向的,那一面。,8.电气间隙、冷焊连接、浸析、弯月形涂层,1） 电气间隙是指非绝缘导体（例如图,形，材料，部件，残留物）间的最小间距,称之为“最小电气间隙”，并且在设计标,准，或己通过标准，或受控文件中已做出,定义。,绝缘材料必须保证足够的电气隔离。,2） 冷焊连接是指一种呈现很差的润湿性、,表面出现灰暗色、疏松的焊点。出现这种,现 象是由于焊锡中杂质过多，焊接前表面,污染 以及（或者）焊接过程中热量不足而,导致的。,3）弯月形涂层是指元器件引线与灌封或模塑材料封装体间所形成的弯月形涂层。包括的封装材料有陶瓷、环氧材料或其他合成物以及模塑器件。,9.本标准中的有关约定,1）拒收条件使用,1级产品拒收条件自然成为2、3级产品,拒收条件；2级产品拒收条件自然成为3级,产品拒收条件,2）检查方法,接收和（或）拒收的判定必须以与之相,适应的文件为依据，如合同、图纸、技术,规范、标准和参考文件。,检验者检验时不可自行选择验收等级。,检验者使用的文件中必须事先指定所适,用的验收级别。,除用于仲裁目的，不需要对本文的检查项目,（如特殊部件的安装，焊点尺寸及其百分比）,进行实测。,4）放大装置和照明,对某些印制电路板组件进行目视检查时，,如需要可使用放大装置协助观测。,3）尺寸的界定,以上我们介绍了工艺质量控制的基本,概念、控制体系的组成及管理体系的组,织架构和绩效指标设计、工艺规范体系,的基本组成。下面我们将分章全面介绍,控制体系中的每项控制措施及其要求。,第1章 工艺质量控制基础,