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      我国电子制造业SMT组装处理设备技术须改进

      来源:Edadoc 时间:2008-3-5 类别:PCB制造加工文章
      对于大部分电子组装制造商来说,自从十年前对流焊炉的应用以来,回流焊接处理仍然一成不变。当经济繁荣,电子组装能力紧缺时,回流焊接处理的管理方法是足以应付需求的。现在,电子制造业中有相当数量的生产线处于停工状态,电子组装制造商们被迫不但要在价格的基础上,而且还要在处理能力和最终产品质量上进行竞争。确实改进热处理所需要的不仅是采用新设备,而且还需要采用新的方法和技术。
         
          一段时间以来,一些问题已经浮出水面,主要集中在合同组装生产商的产品质量问题上。谣言流传说主要的OEM们将产品又重新拖回工厂,由于质量问题,有许多信誉良好的EMS失去了合同。在合同组装制造业中生存下来的关键,传统上为成本节省,但是在目前的市场上,还有个关键,在于保证产品质量。对于EMS工厂来说,如果要保持运作,就必须在最优价格的基础上保证产品的高质量。要作到这一点,是一个困难的任务,需要处理方案的改进和对生产线上所有步骤的良好控制。
         
          对于SMT组装处理的焊料回流步骤,使用者在本质上可分为三种类型:
         
          1. 仅仅能够运行
         
          2. 有效的质量
         
          3. 时刻完美
         
          ● 仅仅能够运行
         
          带有这种态度的电子产品组装制造商,典型性地为关注于将产品生产出来的小型制造商。他们中的大部分甚至没有温度曲线测绘系统,而且即使他们有这种系统,也没有人员能够很好地使用它。他们通过观察已完工的电路板上的焊接点来检查热处理的效果-闪亮的就是好的。这些产品中相当大的比例必须返工,但是返工的成本对于他们来说,并不与改进他们的热处理以在开始时就保证产品质量良好所要花费的成本一样高。
          ● 有效的质量
         
          这种级别的组装制造商对于认识到产品质量的提高(如,在开始就进行正确地处理)会带来经济效益的那些非常大型的合同组装制造商来说经常是中型的。然而,成本,而不是质量在这里是首要的,并且只有当他们能够将价格底线(提高合同制造商所能控制的服务价格,或者降低提供服务的成本)抬高的前提下,才有可能进行质量的提高。
         
          ● 时刻完美
         
          他们可能是小型的或者是大型的组装制造商,但一个共同点是他们从事那些制造失误将导致很高成本的产品(如气囊、起搏器、导弹导引系统)的生产。这些组装制造商花费了大量的设备和人力来确保他们的加工处理符合规格要求,并且证明他们生产的每件产品都是符合规格要求的。
         
          上述组装制造商基本上都依赖于回流焊接处理过程控制方法所造成的状况。对于"仅仅能够运行"的制造商来说,这意味着焊炉将设置在先前确定的温度设置点和传输速度上,并且当焊炉控制系统认为控制项已经达到设置值点,生产就将开始。这些制造商必须假设,在先前的运行中提供了合乎规格的温度曲线的温度设置点和传输速度将在现在再次提供合乎规格的温度曲线。然而距离上一次焊炉温度曲线测定的时间越长,本次焊接处理符合规格要求的可能性就越小。大部分的制造商都意识到他们本质上是"飞行中的瞎子"。正因为如此,"有效的质量"和"时刻完美"两种类型的制造商将在通常的基础上,如每月一次、每星期一次、每天一次,甚至每轮班一次,随温度曲线进行检验。这种方法存在的问题是温度曲线可能漂移出规格要求。从上一次合乎规格温度曲线的被贯彻以来所制造的每一件产品都是可疑的。另一个问题是,如果在处理过程中发生灾难性的变化,周期性的温度曲线测绘不大可能会适应这种变化。相反,只要在最后一次检测中发现这种灾难性的发生,当然这可能已经太迟了,就不可避免地导致一些产品的返工或者废弃。
         
          对于上述每一种类型的电子组装制造商来说,通过以下两个方面的工作,问题可以得到限定:使客户相信,制造商能够生产合乎质量要求的产品,并且在合同签订之后即可实际地生产出这些产品。回流焊接处理技术的改进能够保证这一点。在成本方面,通过增加正常运行时间、改进设备的利用和通过确认任务的自动化降低劳工成本,可以从现有设备中挖掘更大的生产潜力。为了提高和保证质量,需要先摄统计处理控制系统(SPC)和对处理进行持续实时监测。通过自动处理文件和产品跟踪,组装制造商们可以认识到客户联系中的附加效益。
         
          ● 先进的回流焊接处理技术
         
          对于现在的大部分电子组装生产厂,改进他们的热处理控制意味着要购买新的,也许是更大的受迫对流回流焊接炉。这一点是令人误解的。如果设置被优化,几乎所有的对流焊炉都能满足大部分处理需求,并且如果处理保持在受控状态,就能生产出高质量的产品。这种新技术能够使要求改进设备使用、处理和生产线的优化、持续监测(与样本检测对比),SPC制图、处理和生产的可跟踪性的任务自动执行。通过以下三个
          关键问题来检验这种先进技术的功能性:
         
          1. 处理工艺的开发
         
          2. 处理的控制
         
          3. 处理的效率
         
          ● 处理工艺的开发
         
          处理工艺的开发的第一个步骤是定义处理规格(处理窗口)。对于回流焊接处理,焊料的供应、焊剂、焊料的涂敷以及元器件的供应,在总体上确定了规格。处理窗口索引(PWI)是一种统计学工具,它提供了定义规格和确定处理是否符合规格要求的客观方式。
         
         
          一旦处理被定义下来,显而易见的第二个步骤是改进处理。例如,现代的回流焊炉,可能存在成打甚至更多的具有很大范围的潜在设置变量(功能区域温度设定和传送带速)。手工的"试验和错误"的方法,甚至在富有经验的工程师的操作下,也不能鉴别出最好的焊炉设置。这只是因为变量太多而难以一一测试。上述问题的解决方案是使用焊炉设置方案搜索引擎,它可以在成百万个潜在的焊炉设置方案中鉴别出几百个,并且分析因它们而产生的生产温度曲线和PWI,并且在90秒种的时间里自动地确定一个最佳的设置方案。最可靠的处理,也就是温度曲线集中在处理窗口中心的焊接处理,将通过选择具有最低PWI的温度曲线而被筛选出来。
          ● 处理控制
         
          一旦焊炉设置好之后,问题就产生了:在设置焊炉之后,在一个小时或者一天之后,处理看上去会怎样?在典型性的工厂中,在按照温度曲线运行之前,没有人能够知道答案。为了获得在降低成本的同时提高产品质量的令人期望的结果,需要一个更好的方法。自动回流焊接管理系统能够计算出经焊炉处理过的每一个产品的具有相应PWI数的温度曲线。它也能够实时计算出每个产品的Cpk。因此,当Cpk降低到预先设定的水平以下时,系统将提出警告,并且在发生超出规格的情况时发出警报。这个警报可能打开指示灯,或者可能自动地将向回流焊炉传送的送料传送器关闭。在其达到超出规格的状态之前,这个系统会将失控的处理标定出来,从而成为一?quot;零缺陷"处理工具。因为这种系统持续操作而不干扰生产,它提供了如下制造效率:
         
          ● 提高生产运行时间
         
          ● 消除周期性温度曲线测绘
         
          ● 加速生产线的故障检修(在产生问题的情况下)
         
          ● 加快焊炉设置的变更
         
          ● 缩短周期时间
         
          自动保持在受控状态的优化处理,给质量带来的冲击是高质量的产品,显著减少返工,并使客户满意。
         
          ● 处理效率
         
          在典型性的工厂里,需要处理工程师定义和开发处理,接着找出保持这种处理处于受控状态的一些方法。这既不是这些工程师能力和时间的最好使用方式,对工厂来说也不符合成本效益。先进的回流管理技术可以显著改进资源配置。处理工程师仍然必须定义处理窗口和生产参数,但他能够将所有的日常工作委托给技术员或者生产线操作者。由于处理开发和处理控制的高度自动化,以及密码保护,处理工程师能够放心地确保生产处于受控状态,并且因此能够将他们的时间用在更有价值的工作上。其它因素是,在目前的经济领域,电子组装工厂中工人的轮换率很高,这导致了培训成本的提高。上述生产只需最小限度的培训,相应减少了时间和成本。
         
          态度
         
          也许改进回流焊接处理最为关键的因素是态度的调整。电子组装处理的焊料回流部分被想当然,一些通常的设想是:
         
          这不用费脑筋,并且不需要将资源集中到技术改进上。然而处理失误可能是灾难性的。
         
          这是一个简单的处理过程。但是它需要老练的处理工程师的直接关注。
         
          这不需要先进的或者自动化的工具。但焊炉设置可能花费过多的时间,由于资源需求程度的不同,很少能够获得有意义的处理监测和控制。
         
          在这些陈述中明显地自相矛盾,然而它们确实代表了一些业内人士在被问到他们的回流焊接处理时的反应。几乎所有的工程师都告诉我,认为回流焊接处理不与丝印和贴装设备同样重要的观念后面隐藏着许多灾难性的故事,这些灾难性故事中有些花费了许许多多美元。但看起来这些工程师中没有一个对他们的现有处理怀有疑问。那些告诉你这种处理不费脑筋的工程师,还将告诉你这种处理是何等重要,以致于不能信任技术员。另外,那些告诉我不必进行改进和自动化的工程师也承认焊炉的设置是困难和复杂的,最好能够知道焊炉中的温度曲线间会发生些什么。在我看来,当我们开始观察回流焊接处理时,看到的却是业界广泛持否定态度的厚重外壳。有一条好消息是,解决方案是简单和无痛苦的。焊料回流的自动化已经在许多工厂中产生了显著的质量和产量效益,并且回流焊接处理解决方案准备为所有电子组装制造商采用。
         
          ● 结论
         
          真正的焊料回流处理改进措施包括制造商在提高产品质量的同时减少操作成本所需要的工具。使用最新的温度曲线测绘技术,焊炉设置方案搜索引擎和自动回流处理监测系统,确保了优化和自动的受控处理。对于上述三种类型制造商,各自都有清楚的效益。"仅仅能够运行"的制造商能够减少返工,并且能够使自己的商务规模向下一个等级发展。那些迫于客户的压力而保证质量的"有效质?quot;型制造商,将找到在减少成本的同时提高产品质量的先进的回流处理方案;对于那些"时刻完美"的类型,也将获得包括显著降低处理控制、监测和文件编制成本在内的效益。焊料回流自动化的效益对于所有的应用层面来说,都是清楚的。
         
          2005-12-31 中国PCB技术网
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