团 童 鱼筻堡 塑 新产品导入流程及S MT车间管理 与质量控制概述 杜彬 ,史建卫2肖武东2,巫雨星 (1.中国电器科学研究院有限公司,广东广州510300: 2.集适自动化科技(上海)有限公司深圳分公司,广东深圳518103 摘 要:针对新产品的导入过程、车间现场管理及质量控制技术进行了全面的阐述 尤其是对新 产品导入过程中的SMT生产线配置原则、设备选择,车间基础设施要求及生产现场管理质量控 制技术等几个主要方面重点分析。为了更好地提高产品质量和生产效率,使企业赢得较高的经济 .效益,从人员技术培训、设备与工具管理、材料技术采购、工艺设计与流程控制等因素出发使产 .品生产系统步入良性循环。 关键词:表面组装技术;车间管理;流程管理:质量控制 中图分类号:TN606 文献标识码:B 文章编号:1004—4507(2013)09.0039.13 New Production Introduction and Workshop Management and Quality Control in SMT DU bin ,SHI Jianwei ,XIAO Wudong ,WU Yuxing (1.China National Electric Apparatus Research Instiutte Co.,Ltd.Guangzhou 5 1 0300,China; 2.Chip Best Automation Technology(Shanghai)Co.,Ltd,Shenzhen Branch,Shenzhen 5 1 8 1 03,China) Abstract:There is a comprehensive exposition about new products,the impo ̄process,workshops management and quality control technology in this paper.Especially it take some analyzes in several key areas with the SMT production line configuration principles in new products import process, equipment selection,plant site infrastructure requirements and production management,quality control technology.In order to better improve the product qualiy and producttion eficifency to enable enterprises to gain a higher economic eficiency,this article do some work ffrom the technical training of personnel,equipment and tool management,materials technology procurement,process design and process control factors etc.to make the production system into a virtuous circle. Keywords:Surface Mounted Technology(SMT);Workshop Management;Process Management; Quality Control 收稿日期:2013.08.10 圈■团咽(总第223 gq)⑩ 专用设备管理与维护 电子工业专用设备 lid 随着电子信息产业的快速发展,SMT技术己逐 渐走向成熟的生产应用阶段,成为电子组装行业中 济、具可扩展性。从适用角度讲,要结合SMT生产 线使用目的及产品的性质和类型,考虑片式元件 及IC元件的尺寸和精度、种类和数量、PCB大小、 最流行的一种工艺技术。目前SMT生产线的规模已 形成比较健全的模式,针对生产管理及品质控制,基 于人员、设备、物料等各方面均形成较详尽的规定, 生产规模及批量要求、质量水平,同时考虑SMT 生产组装流程,确定SMT设备的功能、性能及组 以实现优质、高效、低耗、均衡、安全和文明的生产。 件配置。从经济角度讲,要根据自身条件把握 SMT生产线整体成本,包括设备购置成本、生产 制造成本、日常维护和维修成本、人力资源成本 等。从可扩展性角度讲,电了产品和与之配合的元 件发展速度很快,SMT设备从系统的功能和性能 方面,指标和生产能力均要具有可扩展性。比如贴 1新产品导入流程 企业导入新产品时,需要从多方面进行详细 的设计和验证,确保在较短时间内实现量产,同时 要基于对新产品、新工艺了解的基础上合理配置 SMT生产线。 1.1 SMT生产线配置原则 片机中高速机速度快、功能强,但价格昂贵,若产 品类型是小批量、多品种,可选用中速机组线,既 能解决一次性投资资金多、风险大,又可采用少资 金多投入实现生产能力的灵活补充的方式。表l 为目前4种常见的模式极其各自的特点。 SMT生产线配置遵循的主要原则是适用、经 表1企业常用四种拓展模式及特点 拓产方式 特点 范围:适用于多品种小批量,暂时没有自己的SMT工艺人员,或临时产量增加的中、小型企业。 外协 优点:投入少(只需付加工费),风险小,立竿见影出产品。 委托加工 缺点:对于产品较稳定并产量特别大的大、中型 业,不利于资金和资产的自我积累, 利于培育自己的SMT 专业工艺队伍。 法制不健全,可能不利于保护自我知识产权与技术秘密。 范围:适用于暂无SMT专业工艺队伍或资金缺口人,但临时产量特别大者。 租用 优点:投入较少,风险较少,可充分利用原有企业设备,有利于培养自己的SMT专业工岂队伍,有利于保护自我 闲置设备 知识产权和技术秘密。 缺点:经济发达期,可能寻租较困难。 范围:适用于己具有SMT专业工艺队伍,产量稳定并特别大,但资金不足者。 购置二手 优点:投入不很大,风险较小,能立竿见影出产品,有利于保护自我知识产权与技术秘密,有利于 业自我 累 或闲置设备 与滚动发展。 缺点:所选设备只能满足当前,较难兼顾今后的SMT发展。 范围:适用于已具有生产线和SMT专业工艺队伍、资金充足且扩产增线或技术更新上档次的企业。 购置 优点:所购置设备技术水平即可满足当前,又可兼顾今后,具有可扩展性。 全新设备 有利于保护自我知识产权与技术秘密,有利于企业自我积累与滚动发展。 缺点:投资大、风险大,需要确保有成熟的SMT专、l 人员和稳定的高产量需求。对于无SMT专、I 队伍或薄弱 者,以及产品的产量欠稳定者更是如此。 1.2设备选择流程 (3)列出现有和将要生产的SMT产品的年产 量、所用元件的种类和数量情况统计表。先根据年 设备选择是SMT建线的第一步,其具体流 程为: 总产量计算出对贴片机贴装能力的要求。贴片机 是SMT中最重要的设备,直接决定SMT生产线 的加工能力,因此要以它为基础制定标准。再根据 年总产量计算对其它设备生产能力的要求,包括 印刷机、回流炉、波峰焊机、点胶机等。 (4)根据SMT产品的情况统计表,确定生产 (1)根据产品的组装方式设计工艺流程方案。 单面贴装、双面贴装、单面混装和双面混装等,不 同的产品会有不同的工艺流程。 (2)根据工艺流程确定SMT生产线主要设备 的配置方案。 - 电子工业毫用设备 专用设备管理与维护 线主要设备的技术性能指标。 (5)画出生产线设备配置方案方框图(如图 1),规划每一位置要安排的设备。 __j I4 5 ..__] 7 6 I 图1设备配置方案方框图 (6)根据SMT产品的用途、技术含量、组装难 度及本企业资金条件确定设备档次,确定主要设 备的选配。 (7)根据SMT产品的生产流程,确定生产线辅 助设备,主要包括冰箱、焊膏搅拌机、干燥储存箱、 烘箱、点胶机、检测装置、返修装置及电烙铁等。 (8)制作设备性能及价格、服务等汇总表(如 表2),进行设备选型采购。 表2汇总表实例 生产厂 设备 售后 首次 最终 总评 和机型 特点 服务 报价 报价 价 高速贴 贴装头数量: 保修年限: 主机: 主机: 片机 对中方式: 服务费用: 选配件: 选配件: 生产厂: 贴片精度: 备件供应 型号: 贴片速度: 情况: 贴装面积: 代理信誉: 贴装功能: 元件种类: Y轴构造: 驱动方式: 编程功能: 机器重量: 多功能 贴装头数量: 保修年限: 主机: 主机: 贴片机 对中方式: 服务费用: 选配件: 选配件: 生产厂: 贴片精度: 备件供应 型号: 贴片速度: 情况: 贴装面积: 代理信誉: 贴装功能: 元件种类: Y轴构造: 驱动方式: 编程功能: 机器重量: 回流炉 温控精度: 保修年限: 主机: 主机: 生产厂: 温度均匀性: 服务费用: 选配件: 选配件: 型号: 最高加热温度: 备件供应 加热区数量: 情况: 传输宽度: 代理信誉: 1.3设备规格选择 根据产品生产工艺流程,所有设备被选择时 要经历制定产品生产能力要求、确定基本指标、确 定档次、确定选配这几个步骤,要通过设备调研、 掌握结构、性能及技术指标,确定其符合所列要 求,包括无负载验收和有负载验收。此外,SMT设 备的选件及备件价格是相当高的,应结合产品要 求和生产要求进行确定。如点胶、吸嘴、切刀、橡胶 带、密封圈、传感器等易损件可订一定数量的备 品,便于更换。元件供料器可按元件种类情况定购 适量备品,以提高产品换型速度。对于设备的电气 元件,比如控制电路板等,由于价格昂贵,可不选 订。设备投资的回收年限以2~3年为佳。以下将 针对主要设备进行具体阐述。 1.3.1贴片机 贴片机的基本指标有贴片速度、贴片精度、对 中方式、贴装面积、贴装功能、元件种类及编程功 能。同一档次的贴片机价格远比印刷机和回流炉 高,因此要严格制定所需指标,避免无谓投资。 要根据总产量计算每年总共需贴装的元件 数,然后计算贴片机的贴装能力,确定需要几台贴 片机。计算时需要注意,贴装时间不包括节假日、 检修、维护、编程及调试等时间,贴片机实际贴装 速度为理论速度的70%~8O%。 供料器种类和数量的选择要合理,因为供料 器价格比较高,所以要根据元件种类合理配置。多 品种、中小批量时应按照元件种类最多的产品进 行配置,并适当多配几个用于补充元件或换元件 时的提前准备工作,以免影响贴装速度。同时,还 应考虑离线编程功能,可以减少在线编程占用贴 片机的工作时间。CCD分辨率要根据元件尺寸确 定,一般小于0.3 mill间距的元件需配备高精度 CCD。 1.3.2印刷机 印刷机的基本指标有最大印刷面积、印刷精 度、印刷速度。最大印刷面积不能小于可能生产的 产品中PCB的最大面积,印,军0精度要根据产品包 含的元件数量和尺寸中可能出现的最高精度要求 来确定印刷精度,而印刷速度主要与生产效率有 关。印刷速度和PCB组装密度综合决定了印刷机 专用设备管理与维护 电子工业董用设备 - 的生产能力。 产量小时可以采用半自动印刷机,根据具体情 况决定是否需要配备视觉识别系统(包括<0.5 mm 间距的QFP等元件)、网框适配器和可编程网板清 洁器。如选择全自动印刷机,则需要决定是否配备 2D或3D检测系统、网板清洁器的真空吸附功能、 温度湿度控制装置等。 1.3.3回流炉 回流炉的基本指标有温控精度、温度均匀 性、最高加热温度、加热区数量和长度、传输宽度 等。无铅钎料的焊接工艺窗口窄,温控精度要求 更高;使用的多引脚元件越多、元件密度越大,对 温度均匀性要求越高;加热区数量要根据对温度 曲线的要求来定,而温区数量与回流炉价格有直 接关系,并且与设备长度有关,要考虑到生产线 在厂房中的布局,同时加热区长可以提高传送速 度,从而提高生产能力;传输宽度则主要跟PCB 最大尺寸有关。 确定基本指标后,根据具体档次的要求可选 择是否配置温度曲线测试装置、UPS后备电源、氮 气保护装置、冷却区、风量调节系统等,其中温度 曲线测试装置对焊点质量控制比较重要,一般建 议配置;在电力供应紧张的区域LIPS也是很重要 的;其余配置可视具体情况而定。 1.3.4辅助设备 焊膏和贴片胶的存储需要冰箱,焊膏在使用 前需要持续、均匀的搅拌,一般需要配备焊膏搅拌 机;PCB和元件在组装前要放置在干燥储存箱中, 如受潮则需要烘箱进行干燥。这些成本较低的设 备与SMT生产质量有直接关系,不可缺少。 检测是生产中很重要的环节,应根据具体情 况选择不同的检测设备,对于高组装密度的产品, 最好配备飞针测试仪、AOI等。这些设备成本往往 较高,在产量小时可选择离线式,价格相对较低; 而高产量时使用在线式为宜,并根据仪器数量合 理选择在生产线的配置位置。在组装密度低时,也 可采用人工检查,只需配备在线和离线的工作台、 放大镜或显微镜等。 对个别出现缺陷的产品进行返修时需要设置 返修台、电烙铁等,以降低生产成本,这些设备和 工具成本相对较低。表3列出几种不同类型的返 修工具,可根据具体情况进行选择。另外,防静电 装置、割板机等,也需要合理配置。 表3返修工具类型 工具类 电烙 1.拆/焊温度可控;2.有多种不同功能的烙 铁型 铁头选用;3.焊料为焊丝; 4.能拆/焊捅装 元件、导线及部分贴装件。 热风 1.拆/焊温度可控;2.有多种不同功能的 喷嘴型 烙铁头选用;3.焊料为焊膏;4.能拆/焊部分 贴装件;5.尤其是QFP、PLCC、BGA等。 工作 普通型 ・除具有拆/焊能力之外,还具有吸除焊 台类 锡、吸放元件、滴涂焊膏/贴片胶这些功能 中的一种或两种; ・能拆/焊插装件和除BGA以外的大 分贴装件。 基础型 除不能滴涂贴片胶外,同普通型 专用型 可优质、快速拆/焊QFP或BGA、CSP、 FC、TAB。 综合型 同时具有基础型和专用型的功能。 1.3.5技术支持 选择设备时要注重其可靠性,避免使用过程 中由于设备不稳定造成的停机。此外,要选择售后 服务好的厂商设备,确保在设备出现大的故障时 可以得到设备厂商方便、迅速的技术支持。同时, 对设备中需要更换的选件、备件做好计划,确保备 品供货渠道,以防影响设备维修效率。 1.4设备验收及维修管理 设备验收是SMT建线重要环节之一,在设备 调研、掌握结构、性能及技术指标,签订设备的购 买合同等过程中,就要考虑到验收的内容和方法。 设备验收分两个阶段进行,即无负载验收和有负 载验收。无负载验收即按设备技术规格书的各项 功能和配置、精度指标及检测方法,向厂商提出逐 项验收要求。有负载验收即利用设备厂商的标准 程序和标准样板,以及工厂待生产的电路板进行 实际生产验收,得出设备精度、组装合格率、生产 效率及直通率、焊接质量、系统配套状况(环境及 基础设施要求)等,如因条件限制难以达到,应提 前与设备厂商进行说明,双方确定对策,避免给最 终设备验收工作带来麻烦。 设备硬件验收完毕后,应选择素质较高人 ■ 电字工业苣用设蚤 专用设备管理与维护 员负责设备维修与管理,比如具有计算机自动 化控制、电子和机械等方面基础的大专以上学 历技术人员。内部管理方面也要有计划、有目的 的针对具体故障和问题深入学习,培养良好的 设备维修和保障力量,这样会给企业长远发展 带来益处。 2 SMT车间环境与基础设施要求 SMT生产设备是高精度的机电一体化设备, 为了保证设备正常运行,必须从电源、气源、地面 载重、噪音及防震、排风(有害气体处理)等基础设 施进行配置。其次,为保证工艺材料正常使用,对 环境的温度、湿度都有一定的要求。最后,为保证 操作工人健康、工作效率及组装质量,车间内要保 持一定的亮度和清洁度,并有换气设备,对生产中 造成的静电、电磁干扰及辐射等污染应采取防护 措施,同时对于通讯设施、防火,安全、报警系统也 要进行有效保障。 2.1电源 电源电压和功率要符合设备要求:电压要稳 定,一般要求单相交流220 V(220v±10 V,50~ 60 Hz)和三相交流380 V(转为220 V±10 V, 50~60 Hz),若达不到要求,则需配置稳压电源, 而功率要大于实际功耗1倍以上。另外,贴片机的 电源要求独立接地,一般应采用三相五线制的接 线方法。因为贴片机的运动速度很高,与其他设备 接在一起会产生电磁干扰,影响贴片机的正常运 行和贴装精度。 2.2气源 要根据设备的要求配置气源的压力,可以利 用工厂的气源,也可以单独配置无油空压机。一般 要求接口压力大于0.49 MPa,而且要求清洁、干 燥的净化空气。 大气中含有腐蚀性的气体、水蒸气、碳氢化合 物等杂质,每立方米大约混有1.4亿个固体微 粒,其中80%以上颗粒d<2 m,因此将很轻易通 过空压机和消声过滤器进入压缩空气系统。未净 化的气体会造成印刷机和贴片机等电磁阀、汽缸 气动元件锈蚀,对气路造成堵塞,导致机器气动机 构动作不协调而损坏机器。 不洁的气体也会影响波峰焊助焊剂性能,产 生焊接缺陷。因此需要通过净化空调系统或专用 净化设备对压缩空气进行去油、去尘和去水处理。 最好采用不锈钢或耐压塑料管做空气管道,不要 用铁管做压缩空气的管道,因为铁管会生锈,锈渣 进入管道和阀门,严重时会使电磁阀堵塞、气路不 畅,影响机器正常运行。 2.3载重 SMT生产线密度集中,地面负荷集中,单台 高速贴片机在装载供料器后质量约为6 000 kg, 对厂房地面承受能力要求高,应大于7.5 kN/mz, 甚至10 kN/m2。厂房楼板一般选用整体浇注,也可 为预制板加井字梁结构,能提高楼板的抗震性。 2.4噪音及振动 SMT车间厂房建筑材料应用吸声能力极强 的材料,有利于较少噪音的反射。按照 GB10070.88《城市区域环境振动标准》,噪音在白 昼应控制在70 dB,最高不超过80 dB。同时,地面 采用吸振材料以防机器产生的微振影响机器正常 使用。 2.5排风 再流焊和波峰焊设备正常运行时会产生粉 尘和废气,需要有排风要求,应根据设备要求配 置排风机,以防泄露到SMT无尘车问。另外车 间排风系统至大气的混合气体也必须满足环保 要求。 2.6照明 SMT车间厂房内应有良好照明条件:焊接类 (维修/后焊/补焊)理想的照度为600 l 000 lx, 目检类(检查/目检/手贴)理想的照度为800~ 1 200 lx。至少不能低于300 lx,有些要求为500 lx (距离地面高度800 mlTl处测量)。低照明度时,在 检验、返修、测量等工作区应安装局部照明。 专用设备管理与维护 电子工业毫用设苗 - 2.7车间环境 车间大部分都不纳入无尘室环境,只是用吸尘器 清除地板及机器上的落尘。 为避免生产线以外的地方带入尘土,可以将 SMT车间环境需要按照表5管理标准来执 行。车间洁净度级别定义为每立方米≥0.5 Ixm的尘 埃数。10万级表示每立方米中≥0.5 i,zm的尘埃粒子 不超过3 520 000个。使用时可按照公制单位计算, 直接采用表6中ISO 14644.1空气洁净度等级。 生产线隔离。同时,进出生产线的时候,人员需换 鞋或穿鞋套,材料及物品先以吸尘器除尘是可以 接受的做法。只有对要加工像硬盘板等产品,才要 值得注意的是,对于车间的无尘级别来讲,一 般电子产品l0万级到5万级,而医疗设备、硬盘、 主板、CCD推荐为1万级。但实际操作过程中,对 于一般日常电子产品,如电话机板、计算器板等, 由于产品价格低,一般没有什么严格要求,SMT 求一定的无尘环境等。 值得注意的是,SMT车间在空调环境下要有 一定的新风量,尽量将车间产生的CO 和CO含 为空气中氧气含量对人的影响。 量控制在规定的浓度以下,以保证人体健康。表7 表5 SMT车间环境管理标准 注1:当相对湿度<30%RH时,不易操作静电敏感元器件 注2:夏天、冬天空气湿度和温度不同,压力也不同,车间环境控制也要调整 21 17 15 正常 l2~10 9 静止状态无影响,工作时能引起喘息,呼吸困难和心跳 人体缺氧,呼吸和脉搏跳动急促,感觉及判断能力减弱,失去劳动力 失去理智,时问稍长会有生命危险 失去知觉,呼吸停止,不急救会死亡 如果需要建立无尘车间,则在厂址选择、建筑 处理、建筑选料、各种管道、电器照明及工艺布置 等方面都有严格的综合要求,具体布置可委托专 工验收规范》等。表8为洁净度级别与工程设计及 施工对照表,表9为空气洁净度等级与气流流型 对照表。由于北方气候干燥,风沙较大,因此SMT 业的具有净化技术的机构,依据是国家标准《洁净 厂房设计规范》(GB50073.2001)、《洁净室施工验 收规范》(JGJ71—90)、《建筑设计防火规范》、《采暖 通风与空气调节设计规范》及《暖通与空调工程施 生产线需要采取双层玻璃的厂房,同时采用空调。 2.8防静电(ESD) 静电是一种存留于物体表面的电能,容易对 囝 i 嘉 — 口鬯 鬯 豳 表8空气洁净度与工程设计施工对照表 专用设备管理与维护 童 塑鱼筻堡 丝 1000级 非单向流 10000级 非单向流 100000级 非单向流 空气洁净度 气流型 100级 垂直单向流 水平单向流 主要送风方式 气 流 组 织 型 式 主要回风方式 1.顶送f高效过 1.侧送f送风墙 1.项送 1.顶送 1.顶送 滤器占顶棚面 满布高效过滤 2上侧墙送风 2.上侧墙送风 2.上侧墙送风 积≥60%1 器) 2侧布高效过滤 2.侧送f高效空 器顶棚设阻尼层 气过滤器占送风 送风 墙面积≥40%1 1相对两侧墙下 1.回风墙满布回 1.单侧墙下部布 1.单侧墙下部布置 1.单侧墙下部布置叵 ...部均布回风口 风口 置回风口 回风口 风口 2.格棚地面回风 2.回风墙局部布 2.走廊回风f走廊 2.走廊回风(走廊内 2.走廊回风f走廊内蠖 置回风口 内均布回风口或 均布回风口或端部 布回风口或端部集牛 端部集中回风1 集中回风) 回风) 3.顶部布置回风口 3.顶部布置回风口(室 (有粉尘和有害物质 内粉尘量大和有害物 的洁净室除外) 质的洁净室除外1 送 气流流经室内断 不小于0.25 不小于0.5 风 面风速/m・S。 量 换气次数/次・h。 不小于25 不小于l5 不少于12 注:无尘车间内空气洁净度具有非常严格的要求,而人和物的净化是车间内维持洁净度级 别的重要措施。因为人和物携带大量尘粒进入室内,势必给无尘车间带来很多污染。 表9空气洁净度等级与气流流型对照表 空气洁净度 气流流型 平均气流流速 换气次数 应用实例 2 Um 0_3~05② 不适用@ 光刻、半导体加工区 3 U 0.3~O.5 不适用 工作区、半导体加工区 4 U 0.3~0.5 不适用 工作区、多层掩膜)mm、密磁盘制造、半导体服务区、共用设施区 .5 U 0.2~O.5 不适用 6 7 8 M N/M N/M N/M O.1~0.3 不适用 不适用 不适用 公共设施区、多层)mI区、半导体服务区 70~16O 3O~70 服务区、表面处理 1O~20 服务区 ①U:单向流;N;非单向流:M:混合流 ②平均气流速度通常适用于洁净室内单向流的流型,气流速度要求取决于被控空间形状和热气流温度,且不是过滤器正面风速。 ③每小时换气次数用于非单向流和混合流。单位面积送风量的推荐值适用于层高为3.0 m的洁净室。 静电敏感元器件造成损伤。为了防止静电损伤,需 要从静电敏感元器件的设计、制造、购买、入库、检 表l0不同器件的静电敏感等级表 验、仓储、装配、调试、半成品与成品的包装、运输 等均有相应规定。静电敏感元器件(SSD)主要指 超大规模集成电路,特别是金属化膜半导体 (MOS电路)。表10为静电敏感元器件的分级表, 需对不同的SSD器件防静电要求设置防静电区 0.5~2 kV);工作服表面产生的静电(电压6 000 V X 10”Q)的摩擦静 域,采取不同的静电防护措施。表11为电子产品 上)及工作鞋(绝缘电阻高达1制造中防静电技术指标要求,在具体施工与配置 电;器件的树脂、漆膜、塑料膜封装材料表面与包 装材料的摩擦静电(上百伏);用聚丙烯PP、聚乙 时需参考此要求。 要做好静电防护,首先要了解静电产生源。电 子产品制造中的静电源包括:人体静电(电压约 烯PE、聚丙乙烯PS、聚胺脂PVR、聚氯乙烯PVC 和聚脂、树脂等高分子材料制作的各种包装、料 人体综合电阻 1×10 ~1×10 n 盒、周转箱、PCB架等因摩擦、冲击产生的静电 情况将会特别严重。一种原始但又有效的办法就 是在湿度过低的时候,经常用湿拖把拖地板,这样 对增加空气中的湿度是很有帮助的。 (1~3.5 kV);普通工作台面的摩擦静电;电子生 产设备和工具等设备内的高压变压器及交、直流 电路在设备上的感应静电;烘箱内热空气循环流 动与箱体的摩擦静电;CO 低温冷却箱内的CO: 3 SMT车间现场管理 蒸汽产生的静电等。如果有混凝土墙壁、打腊抛光 地板和橡胶板等,其绝缘地面的绝缘电阻高,人体 现场管理的含义是指运用科学的管理思想、方法 和手段,通过标准化管理、目视管理和看板管理3 种方法,对各种生产要素,如人、机、料、法、环、 资、能、信等进行合理的配置和优化管理。 3.1人员管理 静电荷不易泄掉,或者设备工具静电泄漏措施不 好,都会引起SSD在制造过程中失效。 静电防护的核心是“静电消除”,常用的静电 防护方法有:使用防静电材料(不是金属和绝缘 材料,而是采用表面电阻1×10s n・cm以下的静 电导体以及表面电阻1×105_1 X 10 ・cm的静 电亚导体);泄漏与接地(参见GBJ179或 SJ/T10694.1996)。使用防静电材料时,将其通过 1 MQ的电阻接到通向独立大地线的导体上(参 见SJ/T10630.1995)实现软接地,确保对地泄放 <5 mA的电流。设备外壳和静电屏蔽罩通常可直 接接地实现硬接地。导体上的静电可以用接地的 员工对产品质量稳定和生产效率提高起着至 关重要的作用,要关注员工的培训和教育。目前很 多企业新员工比例较高,一般员工流动率为3%~ 5%,在生产淡旺季增加到20%~30%,造成技术 流失,品质失控。再加上员工一般品质意识淡薄, 技能较为单一,领班及组长等基层管理人员虽具 有良好的全工序岗位操作技能,但缺乏管理知识 与技能,很难保证SMT生产线的高效稳定运行。 此外,长期从事产品生产的员工,容易形成固定的 思维模式,有些不正确的操作习惯、管理方法可能 没有通过以往产品暴露出来,但可能影响新产品 的品质。 方法使静电泄漏到大地,非导体带静电的消除可 采用静电屏蔽,也可使用离子风机和静电消除剂, 或严格控制环境湿度(采用抽湿机和超声波加湿 机)和工艺管理,应从厂房设计、设备安装、操作、 管理制度等方面采取有效措施。值得注意的是,控 制空气湿度时如果湿度过高,对SMT设备和器件 会有不良影响,如果湿度过低,空气中产生静电的 针对上述问题,在力求员工队伍稳定的条件 下,应制定分层次、分阶段培训,如强化品质意 - 电子工业董用设菩 专用设备管理与维护 识、工作态度、规范培训,反复宣传给以灌输;进 行岗位技能培训,定期考核;加强基层管理人员 培训,提升管理技能等。引进新产品、新工艺技 素质,树立明确更高的目标,必须用先进合理的方 法彻底排除设备和与设备相关的不良因素,以追 求设备最大效率。设备TPM管理是一种很有效的 方法,基本思路是: 术及新设备时,要组织员工进行专门学习与培 训。另外,员工应养成按规定填写各种基础管理 项目表格及记录的习惯,如设备运行日报表、设 (1)设备从进厂安装的那一天起就开始了劣 化(性能下降),通过定期检查找出劣化的部位和 原因,并加以修正; 备维修记录表、元器件交换检查表、贴片状态管 理表、回流/固化温度管理表、设备修理及检查 管理表等等。通过这些记录和统计,使SMT生产 状态不断改进和完善。 值得注意的是,目前经常出现的产品质量问 题常被归结为材料或设备原因,实际上根本原因 在于技术及管理人员对工艺的掌握不足,虽具有 很多实际经验,但缺少对工艺根本的、原理性的理 解,只能保证当前产品的正常生产,对解决新问 题、发展新产品能力有限,甚至对某些固有问题长 期无法找到解决途径。 3.2设备管理 设备在使用过程中出现故障的趋势一般有2 种形势,正常情况下在操作人员经过培训和实操 了解设备后,在很长一段时间内故障率会保持平 稳,之后接近使用寿命后故障会逐渐升高,这种趋 势为主流。但有些设备在使用初期故障率相对较 高,使用一段时间后,故障相对减少,设备进入稳 定状态,再逐渐过渡到故障高发区。产生这种变化 的原因主要与初期对设备掌握不熟练、设备调整 和使用效果未达到最佳状态有关,这种情况应多 从内部寻找原因,进行规范性管理。 3.2.1设备TPM管理思路 设备管理不善,经常出现的问题有:(1)设备 调试不当,致使组装正确率低、元器件浪费严重; (2)设备维护、保养机制不完善,未能充分发挥其 作用,设备临时停机时间多,产品合格率低下,造 成交货期延期;同时不能用最低限度的设备进行 最大量生产,制造成本上升,设备投资增加,投资 回收期延长;(3)设备管理教育无系统性,设备维 护做得不够,设备改良也无法进行;(4)维修人员 和操作者素质参差不齐。 要改善设备管理,必须通过改善人与设备的 (2)找出产生劣化的原因,进一步改善,防止 劣化的产生。设备功能劣化与时间关系见图2。 0 呈 ∞ 啦 新安装设备 检查复原 检查复原 时间 图2设备功能(性能)劣化与时间的关系图 (3)挑战设备故障为零、产品不良率为零的极 限。图3是开展TPM管理的流程图。 提高可生产 性 设备的故障 产品不良品 缩短工期 降低 为零 为零 提高品质 成本 临时停机 实现一人多 提高材料利 提高 为零 机操作 用率 利润 提高生产能 力 图3设备TPM管理流程图 3.2.2设备管理基础 设备备件的有效管理是实现设备零故障的重 要前提。一些备件价格贵、供货渠道单一、采购期 长,如何经济合理地备齐所需,是一个很重要的课 题。企业应建立“维护备件数据库”,对消耗的备件 进行统计分析,从中找出规律,确定每个备件的寿 命;同时需统计分析失效备件,确定哪些是易耗品, 哪些是非易耗品,依此确定采购的品种、数量和周 期,防止积压;此外还应对备件应进行成本核算,分 析备件异常消耗的原因,并制订措施加以解决。 专用设备管理与维护 电子工业专用设备 3.2.3设备管理具体措施 降低设备故障率,减少停机损失,最有效的方 法是加强设备管理水平,制订设备操作、维护保养 和维修的管理条例。 (I)制订SMT生产线工艺流程,确定每台设 备单元的数据要求、工艺参数、标准曲线等,同时 在生产线上合理设置若干质量监控点(PCB来料 检测、焊膏印刷效果检测、贴片效果检测、焊接效 果检测及返修等),实时监控设备运行情况,并按 规定的频次检查设备性能,杜绝管理职责不明确、 工艺管理不严格、维护保养不到位等不良状况。 (2)按照设备规定的内容制订日、周、月、季及 年保养计划和维修管理办法,详细规定不同阶段 进行保养的部位、操作方法、达到目的和效果,保 证设备总处于良好状态,极大地提高生产效率。 (3)充分提高员工的基本素质,要求SMT操 作和管理人员掌握基本技能,设备方面要求受训 人员熟练掌握具体操作,了解设备基本结构和安 全使用规范,能够及时排除设备出现的故障;工艺 方面要求受训人员掌握SMT基本原理,能够排除 生产中出现的常见缺陷。通过培训可以提高操作 和管理人员的专业技能,提高设备使用率及生产 效率,降低生产成本。 (4)实行人机联动,责任到人,发挥员工积极 性,制订生产效率及产品品质、设备合格率及部品 辅料消耗率等方面的考核指标,以数据为准,调动 员工主动性以提高工作效率。同时建立全套设备 运行状态档案,对设备的运行状态进行规定。 (5)基于以上基础和数据,对设备进行BM (事后维护)、PM(预防维护)、CM(改良维护)及 MP(维护预防),保证设备零故障率。 3.3物流管理 物流管理首先需要对“代加工”、“待入库”、 “半成品区”、“返修区”、“待检区”、“合格”、“首 检”和“待处理”区进行严格划分,悬挂明显标识管 理。再者需要根据工序流程设置尽量短的线路,配 备相应的周转工具,使物资畅通,提高生产效率。 此外对生产中所涉及到的各类物品应分门别类, 实行定置管理,各工作区和各种物品的存放区要 有明显的标识,不保留与生产现场无关的各类物 品。尤其是无铅化后,由于新的无铅化生产线不能 一次性成型,考虑到可能会出现的传统生产要求, 所以在存放物料时要注意有铅和无铅分开保存, 并有明显标志,以免混淆。配备相应的周转盒、周 转箱或周转车,使物资畅通,提高生产效率。 3.4生产环境管理 生产环境管理需要SMT生产线布局首先遵 循高效而有序的原则,根据产品整个加工过程中 所经历的不同阶段,严格划分各工区,并悬挂明显 的标识。再者需要在生产中推行“5S”,即整理、整 顿、清扫、清洁、素养。保证清洁整齐,严肃生产纪 律,保证生产时各司其职,无闲杂人员存在。 对于不可避免的外来人员,适当普及静电防护等 注意事项,通过设置专用通道及参观通道将其与 实际操作区隔离开,避免其对生产的污染和干扰。 同时设置严格的安全设施,避免厂区内贵重元件 及PCB等流失。 3.5生产周期管理 新产品引进前需要按照工艺流程进行合理布 局,安放设备,避免经常性调整设备位置。再者需要 在生产中对SMT生产线负荷进行合理分配,达到 整条生产线生产力平衡。生产产品时,每个产品制 作的所需时间问隔称周期时间,数个工程组成的产 品生产时,对于每个工程来说,分别具有不同的制 造周期。产品生产时,影响产量的关键工程称为瓶 颈工程,工程改善时可以利用不同工程间的相互关 系,通过改善瓶颈工程以外的工程来缩短产品作业 时间,保持产量达一定水平,然后通过提高量产的 编组效率来修改瓶颈工程,缩短产品制造周期。数 个工程组成的生产模式,不同的工程周期时间存在 偏差,如何来均衡不同周期时间,使产品及部件存 制造过程中畅通顺滑,改善: 程周期,是工程周期 得到统一,对品质的管控,防止不良品的产生作用 很大,同时可做到最低均衡损耗,计算公式为: 均衡损耗=卜编组效率= ・一 工程数×瓶颈工程作业时间 ㈩ - 电子工业毫用设吝 专用设备管理与维护 当然可以将数个工程汇聚在同一工程内以优 化制造周期,比如U型生产线、双排列生产线或 统计处理方法和工业工程(IE)中工作研究的方 法,作为进行工作和发现、解决问题的工具。PD. 环形生成线等,缩短搬运时问,配合5s建立经济 型管理模式,半成品的消减管理(位置管理、数量 管理及流向管理)模式,然后进行工程编制,降低 CA循环的4个阶段又可细分为8个步骤,每个步 骤的具体内容见表13。通过质量循环,深化7S质 量管理理念,真正的与实际生产相结合,与各个部 损耗。 3.6生产辅助项目管理 提高产品生产的效率与品质离不开相关专用 设备及治具、模具的应用,不能随意进行专用设 备、治具的设计制造,应按照产品性能要求制定严 密的工作计划,进行专用工装设计。工装设计图纸 种类很多,包括总装图、系统图、部件图等,各个部 件的安装位置应在图纸上有明确的表示。进入治 具工装制造现场常会看到治具、模具等因损耗、破 损而进行必要的修复。或者产品尺寸、形状变更而 带来设计图纸的变更,可以直接从原有图纸上进 行改善后投入制造,同时将改善内容向工程管理 部、技术部门反馈。表12为不同技术图纸的对应 管理部门,同一产品使用的设备、工装治具图纸集 结在一个场所管理,可提高使用效率;缩短技术图 纸的周转时间;建立流畅的图纸变更反馈系统。另 外,随着产品结构的复杂化和高度化,一个整机产 品的零部件可能会有二、三家协作企业的合作,必 须对生产受托方进行严格工程管理。 表12不同技术图纸对应的管理部门 图纸种类 保管部门 设备总装图、组件图等 设备制造部门 治具图纸 生产技术部门 工具图纸 工具准备部门 配件部品图 修理部门 线路图纸(空压、油压、电气及油等) 修理部门 4质量控制技术 4.1质量文化建立 PDCA循环是美国质量管理专家戴明提出来 的,其是质量管理的基本方法,是有效进行任何一 项工作的合乎逻辑的工作程序。PDCA循环3个 特点:大环带小环;阶梯式上升;科学管理方法的 综合应用。PDCA循环应用以Qc 7种工具为主的 门具体工作相结合,以达到6o-质量管理,保证产 品质量,节约成本。 表13 PDCA每个步骤的具体内容及方法 阶段 步骤 主要方法 P 1.分析现状,找出原因 排列图、直方图、控制图 2.分析各种影响因素或原因 因果图 3.找出主要影响因素 排列图,相关图 4.针对主要原因,制定措施计划 回答“5W1H” D 5.执行、实施计划 C 6.检查计划执行结果 排列图,直方图,控制图 A 7.总结成功经验,制定相应标准 制定或修改工作规程, 检查规程及其它有关劫 章制度 8.把未解决或新出现问题转入 下一个PDCA循环 4.2质量成本控制 SMT企业运营成本内容包括很多(见表14), 而与质量有关的缺陷控制成本最易受到关注,针 对不良品引起的人、机、物等方面浪费包括:为加 工而付出的浪费,为不良品的暂时保管带来的浪 费,为不良品的原因调查与制定对策带来的浪费; 为不良品的返工带来的浪费。 表14企业运营成本相关因素 项目 因素 质量 缺陷率、缺陷成本 技术效率 MTBF、MTTR、下线时间 操作员效率 所需操作员、每个员工的工作 手动贴片 每小时贴片数、每年小时数 所有权成本 消费品、服务、部品、电及通风系统 资产成本 设备成本、折旧时间表 占地效率 线长、线宽、地皮 质量控制成本可分为预防成本、鉴定成本、 内部缺陷成本和外部缺陷成本。当产品质量或服 务质量及其可靠性提高时,预防成本通常是增加 的,而鉴定成本、内部缺陷成本及外部缺陷成本 则是降低的。针对内部缺陷成本,首先从预防开 始,着手人员培训和管理方面,设置严格的质量 控制体系,同时对产品生产工序做出严格规定, 圈曩豳(总第223期) 专用设备管理与维护 电子工业毫用设备 - 如建立班前检查和交接班制度,保证换料的自检 互检等。其次,在生产中各个环节合理设置监控 点,对最终产品品质详细记录。再者,设立完善 的品质文件,做好相关记录,比如部品的制造商、 生产日期、规格参数及使用要求,产品的生产日 期、工艺参数及操作员,每道工序的前后工序品 质确认,产品检测及返修工艺条件、材料、操作员 及缺陷统计等。 4.3质量流程管理 工作中经常遇到连锡、虚焊、锡珠和掉件等问 题,技术人员一般把生产问题归罪于设计、材料、 设备或操作员工等因素,而忽略了工艺和流程。很 多生产问题,尤其是重复性问题,通常的分析一般 归根到设计与材料方面。因材料引起的质量问题 有4个主要原因:选择错误、采购错误、库存问题 和供应商品质。选择错误说明企业技术和设计人 员缺乏对材料工艺性好坏的判断能力,而这种能 力的缺乏可能是由于技术知识不足(不知什么是 工艺性的范围和好坏)造成,也可能是管理上的问 题(即缺乏部件工艺性认证流程、工具和审批等); 采购错误经常是因为没有推行技术采购的做法或 推行的不到位的结果;库存问题中常见的原因是 库存条件不良(温度、温度、包装等)或时间过长, 也是因为企业内部在技术上对材料的工艺性要求 做得不足或不全的原因造成;供应商问题经常出 现在沟通和能力认证方面。沟通上可能出现的问 题是做得不够具体深入,如只要求好的可焊性而 没有材料、镀层厚度、库存时间、测量认证方法等 的沟通。此外则是认为供应商能够了解自己的要 求,而没有进一步思考这样的沟通会不会失真。另 外还有一点经常被忽视的,许多供应商所处的技 术领域及掌握的知识面和企业用户并不相同,这 种情况非常容易造成沟通上的误解。由此可见,因 材料引起的质量问题主要是和工艺流程以及产品 工程流程管理有关。 与设备有关的生产问题,除那些的确因为设 备部件损坏的问题外,其他经过调整能够解决或 减轻问题程度的,大多数还是因为工艺掌握不好 而引起的。当然,有些情况是由于设备的能力不足 而造成的,但这追根究底也是因为设备的能力 Cmk不能符合或支持产品的工艺性,即无法提供 所需要的工艺能力Cpk的问题,主要表现在两个 方面:一是设备配置没有依据工艺能力要求;二是 产品设计没有符合可制造性方面的要求。以上内 容说明,由设备引起的生产问题同样也是与工艺 流程以及产品工程流程的管理有关。 综上所述,对产品质量的保证,虽然掌握工艺 技术是最重要的,但只能从“点”上解决问题,只有 注重在“面”的流程管理上,才能使工艺技术得以 较好的发挥,帮助企业从根本上解决问题,并提供 一个可以不断发展的平台。此外,流程管理还可以 较清楚地了解到整个企业中各项活动之间的影响 关系,以及如何与外界的客户和供应商连接,协助 企业摆脱传统部门管理或“各自为政”的弊病,有 助于走向“零缺陷生产”的质量目标。一个完整的 工艺技术管理平台,其技术流程分主流程和支流 程两大部分。主技流程包括从产品的设计开发、试 制、量产、安装交货一直到市场支援的全过程。支 流程则包括市场、采购、库存(后勤)、基础工艺研 发、设备工程、能源管理、人力资源管理以及质量 管理等多项具体工作。每个支流程和主流程都有 直接或间接的相关关系,它们通过主流程而相互 影响,如基础工艺研发部支持设计部,他们提供的 材料技术要求将会通过设计部提交采购部,作为 技术采购中重要的资料。采购部能否有效地选择 适当的供应商,在一定程度上受到基础工艺研发 部的影响。 流程管理的重点是理清和管理好所有主、支 流程间的关系,使他们相互协调发挥应有的作用, 杜绝相互“扯皮”造成的负面影响。流程管理的活 动,主要是对企业的关键活动重复进行制定流程、 改进流程和实施新流程。而推行流程管理的基本 条件:健康和有助于改革的企业文化,流程管理的 意识和眼光,相关的改善技能和知识。 4.4质量过程控制 据统计,质量问题产生因素中有11%与设汁有 关,27%与工艺有关,3l%与材料有关,31%与过程 控制有关。过程控制可通过一些系统软件得以实 鼍 电子工业专用设备 专用设备管理与维护 施。实际生产中,工艺工程师对生产过程进行准备、 预测、执行和监视,尤其在执行之前,要能够准确地 界定或预测工艺上的改变会给重要的性能指标带 来什么结果。为了完成这些任务,工艺工程师必须 利用品质分析和管理方法进行优化和改进,或借助 一5结论 对于新产品及新工艺的导入,必须根据产品 及工艺的特点,以保证产品质量基本可控为原则, 结合企业硬件条件及购置能力,同时考虑企业未 来发展对生产线的可扩展性,制定出适用、经济、 可扩展性好的产品线配置,同时结合公司质量管 理体系,从人、机、料、法、环等方面制定相应的品 质控制措施,方可成功实现产品导入。 参考文献: [1】 史建卫.无铅化SMT产品质量检测技术[J].电子工艺 技术,2005(26—3)140—146. 些综合性软件,建立可行的制造执行系统,迅速 有效地把产品订单分配给有生产能力的生产线,并 实现产品跟踪、性能分析、质量分析及可追溯性。此 系统软件可以提供对温度曲线、焊膏印刷、贴片及 返工等数据的搜集、准备和翻译,并将转换成标准 数据格式。此系统软件还可以阅读物料清单和其它 核算,并提供检测方面功能,如包括集成印刷、贴片 和再流设备,同一软件可用于不同设备的检测、缺 陷数据收集和数据库导入、SPC实时数据提供处理 等。IPC 254X标准或CAMX标准已解决这些问 题,它提供了充分开放而标准化的存取,包括独立 于供应商、贯穿整个工艺流程的解决方案,而其内 容关键在于多家供应商之间的合作。 .[2】 史建卫.电子组装中焊接设备的选择[JJ.电子工艺技 术,2009,1(30—1):56—59. [3] 史建卫.电子组装中焊接设备的选择[J].电子工艺技 术,2009,3(30—21:119.122. [4] 史建卫.SMT车间物料管理[J】.电子工艺技术, 2010,11(31—6):121—124. 址舢.址— .工 .址—址.址—址 —;l上 址— 龇 (上接第32页) 电阻被短路,不会产生功率损耗。电源接通后的浪 涌电流由NTC热敏电阻的阻值决定,当继电器接 通时会再度有二次冲击电流,必须设置继电器足 够长的动作时间,以保证二次冲击电流不会太大。 继电器,将NTC与继电器的触点并联在一块。如 图8所示,这样电源接通瞬间NTC热敏电阻抑制 浪涌电流,过一段时间后继电器动作,NTC热敏 图8电源浪涌保护电路图(改进型) 4结束语 本文采用NTC热敏电阻设计了电源浪涌保 护电路,应用到半导体设备电源模块中,能极好地 抑制电源接通瞬间产生的浪涌电流,采用NTC热 敏电阻进行电源浪涌保护成本低、效果好,NTC 参考文献: [1] 陈嵩,武建刚.电源浪涌保护电路的正确运用[J].安 全与电磁兼容,201l(3):49.52. [2] 户川治朗.实用电源电路设计[M].北京:科学出版社 20l1. 舢.驰 作者简介: 热敏电阻将会在电源浪涌保护方面得到越来越广 泛的应用。 井海石(1984.),男,河北邢台人,助理工程师,硕士 研究生,主要从事半导体专用设备电源研发工作。