我國(guó)電子制造業(yè)SMT組裝處理設(shè)備技術(shù)須改進(jìn)

對(duì)于大部分電子組裝制造商來(lái)說(shuō)，自從十年前對(duì)流焊爐的應(yīng)用以來(lái)，回流焊接處理仍然一成不變。當(dāng)經(jīng)濟(jì)繁榮，電子組裝能力緊缺時(shí)，回流焊接處理的管理方法是足以應(yīng)付需求的?，F(xiàn)在，電子制造業(yè)中有相當(dāng)數(shù)量的生產(chǎn)線處于停工狀態(tài)，電子組裝制造商們被迫不但要在價(jià)格的基礎(chǔ)上，而且還要在處理能力和最終產(chǎn)品質(zhì)量上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。確實(shí)改進(jìn)熱處理所需要的不僅是采用新設(shè)備，而且還需要采用新的方法和技術(shù)。
　　
　　一段時(shí)間以來(lái)，一些問(wèn)題已經(jīng)浮出水面，主要集中在合同組裝生產(chǎn)商的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題上。謠言流傳說(shuō)主要的OEM們將產(chǎn)品又重新拖回工廠，由于質(zhì)量問(wèn)題，有許多信譽(yù)良好的EMS失去了合同。在合同組裝制造業(yè)中生存下來(lái)的關(guān)鍵，傳統(tǒng)上為成本節(jié)省，但是在目前的市場(chǎng)上，還有個(gè)關(guān)鍵，在于保證產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)于EMS工廠來(lái)說(shuō)，如果要保持運(yùn)作，就必須在最優(yōu)價(jià)格的基礎(chǔ)上保證產(chǎn)品的高質(zhì)量。要作到這一點(diǎn)，是一個(gè)困難的任務(wù)，需要處理方案的改進(jìn)和對(duì)生產(chǎn)線上所有步驟的良好控制。
　　
　　對(duì)于SMT組裝處理的焊料回流步驟，使用者在本質(zhì)上可分為三種類型：
　　
　　1. 僅僅能夠運(yùn)行
　　
　　2. 有效的質(zhì)量
　　
　　3. 時(shí)刻完美
　　
　　● 僅僅能夠運(yùn)行
　　
　　帶有這種態(tài)度的電子產(chǎn)品組裝制造商，典型性地為關(guān)注于將產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)的小型制造商。他們中的大部分甚至沒(méi)有溫度曲線測(cè)繪系統(tǒng)，而且即使他們有這種系統(tǒng)，也沒(méi)有人員能夠很好地使用它。他們通過(guò)觀察已完工的電路板上的焊接點(diǎn)來(lái)檢查熱處理的效果－閃亮的就是好的。這些產(chǎn)品中相當(dāng)大的比例必須返工，但是返工的成本對(duì)于他們來(lái)說(shuō)，并不與改進(jìn)他們的熱處理以在開(kāi)始時(shí)就保證產(chǎn)品質(zhì)量良好所要花費(fèi)的成本一樣高。
　　● 有效的質(zhì)量
　　
　　這種級(jí)別的組裝制造商對(duì)于認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量的提高（如，在開(kāi)始就進(jìn)行正確地處理）會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的那些非常大型的合同組裝制造商來(lái)說(shuō)經(jīng)常是中型的。然而，成本，而不是質(zhì)量在這里是首要的，并且只有當(dāng)他們能夠?qū)r(jià)格底線（提高合同制造商所能控制的服務(wù)價(jià)格，或者降低提供服務(wù)的成本）抬高的前提下，才有可能進(jìn)行質(zhì)量的提高。
　　
　　● 時(shí)刻完美
　　
　　他們可能是小型的或者是大型的組裝制造商，但一個(gè)共同點(diǎn)是他們從事那些制造失誤將導(dǎo)致很高成本的產(chǎn)品（如氣囊、起搏器、導(dǎo)彈導(dǎo)引系統(tǒng)）的生產(chǎn)。這些組裝制造商花費(fèi)了大量的設(shè)備和人力來(lái)確保他們的加工處理符合規(guī)格要求，并且證明他們生產(chǎn)的每件產(chǎn)品都是符合規(guī)格要求的。
　　
　　上述組裝制造商基本上都依賴于回流焊接處理過(guò)程控制方法所造成的狀況。對(duì)于"僅僅能夠運(yùn)行"的制造商來(lái)說(shuō)，這意味著焊爐將設(shè)置在先前確定的溫度設(shè)置點(diǎn)和傳輸速度上，并且當(dāng)焊爐控制系統(tǒng)認(rèn)為控制項(xiàng)已經(jīng)達(dá)到設(shè)置值點(diǎn)，生產(chǎn)就將開(kāi)始。這些制造商必須假設(shè)，在先前的運(yùn)行中提供了合乎規(guī)格的溫度曲線的溫度設(shè)置點(diǎn)和傳輸速度將在現(xiàn)在再次提供合乎規(guī)格的溫度曲線。然而距離上一次焊爐溫度曲線測(cè)定的時(shí)間越長(zhǎng)，本次焊接處理符合規(guī)格要求的可能性就越小。大部分的制造商都意識(shí)到他們本質(zhì)上是"飛行中的瞎子"。正因?yàn)槿绱耍?有效的質(zhì)量"和"時(shí)刻完美"兩種類型的制造商將在通常的基礎(chǔ)上，如每月一次、每星期一次、每天一次，甚至每輪班一次，隨溫度曲線進(jìn)行檢驗(yàn)。這種方法存在的問(wèn)題是溫度曲線可能漂移出規(guī)格要求。從上一次合乎規(guī)格溫度曲線的被貫徹以來(lái)所制造的每一件產(chǎn)品都是可疑的。另一個(gè)問(wèn)題是，如果在處理過(guò)程中發(fā)生災(zāi)難性的變化，周期性的溫度曲線測(cè)繪不大可能會(huì)適應(yīng)這種變化。相反，只要在最后一次檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)這種災(zāi)難性的發(fā)生，當(dāng)然這可能已經(jīng)太遲了，就不可避免地導(dǎo)致一些產(chǎn)品的返工或者廢棄。
　　
　　對(duì)于上述每一種類型的電子組裝制造商來(lái)說(shuō)，通過(guò)以下兩個(gè)方面的工作，問(wèn)題可以得到限定：使客戶相信，制造商能夠生產(chǎn)合乎質(zhì)量要求的產(chǎn)品，并且在合同簽訂之后即可實(shí)際地生產(chǎn)出這些產(chǎn)品?；亓骱附犹幚砑夹g(shù)的改進(jìn)能夠保證這一點(diǎn)。在成本方面，通過(guò)增加正常運(yùn)行時(shí)間、改進(jìn)設(shè)備的利用和通過(guò)確認(rèn)任務(wù)的自動(dòng)化降低勞工成本，可以從現(xiàn)有設(shè)備中挖掘更大的生產(chǎn)潛力。為了提高和保證質(zhì)量，需要先攝統(tǒng)計(jì)處理控制系統(tǒng)（SPC）和對(duì)處理進(jìn)行持續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)自動(dòng)處理文件和產(chǎn)品跟蹤，組裝制造商們可以認(rèn)識(shí)到客戶聯(lián)系中的附加效益。
　　
　　● 先進(jìn)的回流焊接處理技術(shù)
　　
　　對(duì)于現(xiàn)在的大部分電子組裝生產(chǎn)廠，改進(jìn)他們的熱處理控制意味著要購(gòu)買新的，也許是更大的受迫對(duì)流回流焊接爐。這一點(diǎn)是令人誤解的。如果設(shè)置被優(yōu)化，幾乎所有的對(duì)流焊爐都能滿足大部分處理需求，并且如果處理保持在受控狀態(tài)，就能生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。這種新技術(shù)能夠使要求改進(jìn)設(shè)備使用、處理和生產(chǎn)線的優(yōu)化、持續(xù)監(jiān)測(cè)（與樣本檢測(cè)對(duì)比），SPC制圖、處理和生產(chǎn)的可跟蹤性的任務(wù)自動(dòng)執(zhí)行。通過(guò)以下三個(gè)
　　關(guān)鍵問(wèn)題來(lái)檢驗(yàn)這種先進(jìn)技術(shù)的功能性：
　　
　　1. 處理工藝的開(kāi)發(fā)
　　
　　2. 處理的控制
　　
　　3. 處理的效率
　　
　　● 處理工藝的開(kāi)發(fā)
　　
　　處理工藝的開(kāi)發(fā)的第一個(gè)步驟是定義處理規(guī)格（處理窗口）。對(duì)于回流焊接處理，焊料的供應(yīng)、焊劑、焊料的涂敷以及元器件的供應(yīng)，在總體上確定了規(guī)格。處理窗口索引（PWI）是一種統(tǒng)計(jì)學(xué)工具，它提供了定義規(guī)格和確定處理是否符合規(guī)格要求的客觀方式。
　　
　　
　　一旦處理被定義下來(lái)，顯而易見(jiàn)的第二個(gè)步驟是改進(jìn)處理。例如，現(xiàn)代的回流焊爐，可能存在成打甚至更多的具有很大范圍的潛在設(shè)置變量（功能區(qū)域溫度設(shè)定和傳送帶速）。手工的"試驗(yàn)和錯(cuò)誤"的方法，甚至在富有經(jīng)驗(yàn)的工程師的操作下，也不能鑒別出最好的焊爐設(shè)置。這只是因?yàn)樽兞刻喽y以一一測(cè)試。上述問(wèn)題的解決方案是使用焊爐設(shè)置方案搜索引擎，它可以在成百萬(wàn)個(gè)潛在的焊爐設(shè)置方案中鑒別出幾百個(gè)，并且分析因它們而產(chǎn)生的生產(chǎn)溫度曲線和PWI，并且在90秒種的時(shí)間里自動(dòng)地確定一個(gè)最佳的設(shè)置方案。最可靠的處理，也就是溫度曲線集中在處理窗口中心的焊接處理，將通過(guò)選擇具有最低PWI的溫度曲線而被篩選出來(lái)。
　　● 處理控制
　　
　　一旦焊爐設(shè)置好之后，問(wèn)題就產(chǎn)生了：在設(shè)置焊爐之后，在一個(gè)小時(shí)或者一天之后，處理看上去會(huì)怎樣？在典型性的工廠中，在按照溫度曲線運(yùn)行之前，沒(méi)有人能夠知道答案。為了獲得在降低成本的同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量的令人期望的結(jié)果，需要一個(gè)更好的方法。自動(dòng)回流焊接管理系統(tǒng)能夠計(jì)算出經(jīng)焊爐處理過(guò)的每一個(gè)產(chǎn)品的具有相應(yīng)PWI數(shù)的溫度曲線。它也能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算出每個(gè)產(chǎn)品的Cpk。因此，當(dāng)Cpk降低到預(yù)先設(shè)定的水平以下時(shí)，系統(tǒng)將提出警告，并且在發(fā)生超出規(guī)格的情況時(shí)發(fā)出警報(bào)。這個(gè)警報(bào)可能打開(kāi)指示燈，或者可能自動(dòng)地將向回流焊爐傳送的送料傳送器關(guān)閉。在其達(dá)到超出規(guī)格的狀態(tài)之前，這個(gè)系統(tǒng)會(huì)將失控的處理標(biāo)定出來(lái)，從而成為一?quot;零缺陷"處理工具。因?yàn)檫@種系統(tǒng)持續(xù)操作而不干擾生產(chǎn)，它提供了如下制造效率：
　　
　　● 提高生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間
　　
　　● 消除周期性溫度曲線測(cè)繪
　　
　　● 加速生產(chǎn)線的故障檢修（在產(chǎn)生問(wèn)題的情況下）
　　
　　● 加快焊爐設(shè)置的變更
　　
　　● 縮短周期時(shí)間
　　
　　自動(dòng)保持在受控狀態(tài)的優(yōu)化處理，給質(zhì)量帶來(lái)的沖擊是高質(zhì)量的產(chǎn)品，顯著減少返工，并使客戶滿意。
　　
　　● 處理效率
　　
　　在典型性的工廠里，需要處理工程師定義和開(kāi)發(fā)處理，接著找出保持這種處理處于受控狀態(tài)的一些方法。這既不是這些工程師能力和時(shí)間的最好使用方式，對(duì)工廠來(lái)說(shuō)也不符合成本效益。先進(jìn)的回流管理技術(shù)可以顯著改進(jìn)資源配置。處理工程師仍然必須定義處理窗口和生產(chǎn)參數(shù)，但他能夠?qū)⑺械娜粘９ぷ魑薪o技術(shù)員或者生產(chǎn)線操作者。由于處理開(kāi)發(fā)和處理控制的高度自動(dòng)化，以及密碼保護(hù)，處理工程師能夠放心地確保生產(chǎn)處于受控狀態(tài)，并且因此能夠?qū)⑺麄兊臅r(shí)間用在更有價(jià)值的工作上。其它因素是，在目前的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，電子組裝工廠中工人的輪換率很高，這導(dǎo)致了培訓(xùn)成本的提高。上述生產(chǎn)只需最小限度的培訓(xùn)，相應(yīng)減少了時(shí)間和成本。
　　
　　態(tài)度
　　
　　也許改進(jìn)回流焊接處理最為關(guān)鍵的因素是態(tài)度的調(diào)整。電子組裝處理的焊料回流部分被想當(dāng)然，一些通常的設(shè)想是：
　　
　　這不用費(fèi)腦筋，并且不需要將資源集中到技術(shù)改進(jìn)上。然而處理失誤可能是災(zāi)難性的。
　　
　　這是一個(gè)簡(jiǎn)單的處理過(guò)程。但是它需要老練的處理工程師的直接關(guān)注。
　　
　　這不需要先進(jìn)的或者自動(dòng)化的工具。但焊爐設(shè)置可能花費(fèi)過(guò)多的時(shí)間，由于資源需求程度的不同，很少能夠獲得有意義的處理監(jiān)測(cè)和控制。
　　
　　在這些陳述中明顯地自相矛盾，然而它們確實(shí)代表了一些業(yè)內(nèi)人士在被問(wèn)到他們的回流焊接處理時(shí)的反應(yīng)。幾乎所有的工程師都告訴我，認(rèn)為回流焊接處理不與絲印和貼裝設(shè)備同樣重要的觀念后面隱藏著許多災(zāi)難性的故事，這些災(zāi)難性故事中有些花費(fèi)了許許多多美元。但看起來(lái)這些工程師中沒(méi)有一個(gè)對(duì)他們的現(xiàn)有處理懷有疑問(wèn)。那些告訴你這種處理不費(fèi)腦筋的工程師，還將告訴你這種處理是何等重要，以致于不能信任技術(shù)員。另外，那些告訴我不必進(jìn)行改進(jìn)和自動(dòng)化的工程師也承認(rèn)焊爐的設(shè)置是困難和復(fù)雜的，最好能夠知道焊爐中的溫度曲線間會(huì)發(fā)生些什么。在我看來(lái)，當(dāng)我們開(kāi)始觀察回流焊接處理時(shí)，看到的卻是業(yè)界廣泛持否定態(tài)度的厚重外殼。有一條好消息是，解決方案是簡(jiǎn)單和無(wú)痛苦的。焊料回流的自動(dòng)化已經(jīng)在許多工廠中產(chǎn)生了顯著的質(zhì)量和產(chǎn)量效益，并且回流焊接處理解決方案準(zhǔn)備為所有電子組裝制造商采用。
　　
　　● 結(jié)論
　　
　　真正的焊料回流處理改進(jìn)措施包括制造商在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)減少操作成本所需要的工具。使用最新的溫度曲線測(cè)繪技術(shù)，焊爐設(shè)置方案搜索引擎和自動(dòng)回流處理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保了優(yōu)化和自動(dòng)的受控處理。對(duì)于上述三種類型制造商，各自都有清楚的效益。"僅僅能夠運(yùn)行"的制造商能夠減少返工，并且能夠使自己的商務(wù)規(guī)模向下一個(gè)等級(jí)發(fā)展。那些迫于客戶的壓力而保證質(zhì)量的"有效質(zhì)?quot;型制造商，將找到在減少成本的同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量的先進(jìn)的回流處理方案；對(duì)于那些"時(shí)刻完美"的類型，也將獲得包括顯著降低處理控制、監(jiān)測(cè)和文件編制成本在內(nèi)的效益。焊料回流自動(dòng)化的效益對(duì)于所有的應(yīng)用層面來(lái)說(shuō)，都是清楚的。