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      SMT工藝管理

      九方電子2017-10-31

      以組裝工藝技術為中心,<<<<注意到日常問題的處置上。SMT應用和管理中的一個核心理念。

      有些時候,生產線上呈現效率或質量問題,其主要原因就在于我沒有從工藝的角度來分析和處理,而是把焦點放在諸如設備和設計等其他問題上。

      如果我生產現場走一走,一些SMT生產線上,也許會經?吹接幸恍﹩T工在調整焊膏印刷機上的某些參數,有一些員工在貼片機旁調整供料器,有一些員工則在貼片機的入口處檢查貼片結果和推動調整移位的器件等等現象。

      一條自動化的SMT生產線,卻需要四、五位員工在場監督調整,這當然是個效率問題。而呈現這類問題的主要原因,大多數時候并不是設備或材料等出了什么毛病,而是因為工藝管理的意識單薄或者是因為員工的工藝管理知識缺乏所造成的所以,要很好地解決生產現場的效率和質量問題,還應該從工藝管理上入手。

      為什么容易忽略工藝管理

      工藝,對原材料或半制成品進行加工,使其成為更完善的半制成品或成品的做法和過程。

      工藝雖然可以通過原理來描述解釋,但它相對加工資料和設備工具等實物來說,要抽象得多;因此,人們注意力,往往被加工資料和設備工具等這些實物所吸引;加上SMT業界在知識交流和推廣的過程中又十分缺乏對工藝管理方面的重視,更使得許多用戶對于工藝管理的重要性缺乏認識。

      注意到日常問題的處置上,很多技術人員其實沒有很好地分清楚什么是屬于資料問題;什么是屬于設備、工具問題;什么是屬于設計問題;而什么又是屬于工藝問題。雖然我一般都會把問題的成因歸結為其中的一項,但歸納的過程卻經常是含糊不清和缺乏準確性的甚至有的時候,對于工藝和設備因素等的定義還搞不清楚。比方說在焊膏印刷工藝中的刮刀壓力”這一特性,很多的用戶,甚至包括設備或資料供應商,都把它當作是個“工藝參數”來描述或處理。其實,這不是個“工藝參數”而是個“設備參數”工藝的設置需要這個“設備參數”來達到所要的條件,但它絕對不應該被理解為“工藝參數”因為一旦這么理解,就很自然地在處置工藝問題時,直接往這個“設備參數”上來“靠”去改變或調整這個虛假的工藝參數”也就成為非!白匀弧毙袨。這也就是許多問題不能得到根治的原因之一。

       

      這種現象的呈現,主要是因為以上所提到設備、工具、設計、資料、工藝,都是影響最終產品質量的因素,一種綜合性的經過和結果;所以,如果沒有充沛地掌握各方面的知識,很難清楚、正確地對它加以區分的而如果我無法很清楚地區分各個因素以及理清它之間的關系,就很難控制住它

      常向用戶強調:設備只是個工具,真正使您成功的工藝!因為工藝不行,再好的設備也無濟于事;但設備能力缺乏,很多時候卻可以通過更好的工藝知識防止問題的呈現。

      工藝在SMT中的重要性

      自從電子板組裝技術呈現了SMT后,可以看到以下的一些技術上的重大發展和變化:

      1.加速了電子產品的微型化進程,精度控制要求不時提高;

      2.需要處置的器件封裝和焊點種類日益繁多,設計技術日趨復雜;

      3.器件的散熱因素由主要的對流散熱變為傳導散熱,對無引腳的SMD焊點壽命不利;

      4.通過外觀檢查來發現問題的能力越來越單薄,甚至幾乎不可能;

      5.不良產品的返修越來越困難;

      6.產品的故障因素從原先的器件為主轉到以組裝工藝為主;

      7.可供選擇的工藝較插件技術多出許多,各有優缺點和不同的選擇考慮;

      例如,雙面回流比起單面回流板來說,雙面回流板擁有更高的組裝密度,這是優點。但雙面回流板對第一次回流焊接工藝的預熱、器件重量/焊端總面積比值等要求較高,焊點的壽命也較難控制,這又是缺點。單面回流中我不注重器件的重量/焊端總面積比值,但在雙面回流中卻不能不理,所以在選擇上有不同的考慮。

      8.生產速度不時加快,呈現廢品的速度也隨之加快,需要很好的預防和及時更正。

      以上的這些變化,加上競爭帶來的對產品設計和制造時間縮短;對質量要求越來越高、本錢越來越低的發展趨勢,告訴我要很好地應用這門技術,很難再靠傳統的事后處置為主的做法了只有靠正確、準確和可控的工藝,才干確保競爭的優勢。也就是說,所需要的一個“完善”生產過程。

      另一方面,持久以來人們已經認識到工藝對制成品的質量有直接的關系。雖然如此,除了某些行業(如汽車、醫療電子行業)外,大多數的用戶對于產品質量的概念或關注,還只是停留在廠內制成品測試合格率的層面上。也就是說,只照顧到交貨時的質量,而忽略了產品的服務壽命。隨著越來越多的行DEK配件業強調以質量作為競爭手段,以及越來越多用戶對質量的認識的提高,開始有更多的人關心產品的壽命問題了

      當我關心產品的壽命時,將會面對一個問題,就是如何丈量和判斷產品的壽命。有效可靠的丈量方法,不只是時間長,投資大,最大的問題是都屬于破壞性的測試方法(DestructTest不可能在生產線上推行,而只能是試驗室中使用。那么,生產線上,如何才干有效地控制和保證產品的壽命呢?最實用的方法,就是設計和控制良好的工藝。

      首先,通過對材料的要求和工藝流程的固化”把試制出來的小量產品,通過破壞性的壽命測試來認證他一致性和可靠性。如果這個小批量的產品是合格的那么我就可以假設在大批量生產時,只要資料的品質和生產工藝不變,生產進去的產品應該是能夠達到可靠性或壽命要求的

      其次,對于那些對壽命要求特別高的產品,還必需配合批量抽樣壽命測試來進一步確認。否則,只需要在生產環境或條件有改變的情況下才進行相關的工藝、資料或產品質量認證。如果這種方法執行得當,確保壽命和直通率的效果可以做得很好。這也就是工藝和工藝流程管理的好處和重要性。

      SMT一門以工藝為中心的技術

      為什么似乎絕大多數的問題都是和工藝相關的呢?這是因為SMT技術的一個特點就是以工藝技術為中心的

      SMT組裝多為自動化或半自動化的過程,也就是說,產品大多是由設備組裝進去的而產品的質量也因此似乎是由設備來決定的其實,設備和產品質量之間,還存在著一個抽象的不容我忽視的工藝”也正是由于它籠統特性,容易被我所忽視,其實這是很致命的

      設備雖然是自動化的但不可能自動化到懂得如何依照產品的工藝性設置適合的參數值。所以一切的設備,都需要工程技術人員來設置其操作的參數值,這就是工藝設置(注一)再好的設備,如果工藝參數設置不當,產品的質量也不會好。所以,設備和產品質量之間,還有著“工藝”這一“東西”相隔,而不是直接關聯的

      產品的設計也決定產品的質量。產品的工藝性越好,或可制造性的設計越好,其生產質量也就會越好。

      什么是可制造性設計?簡單來說,就是設計進去的產品,必需能夠,并且較容易和穩定地用設備制造進去。而什么決定該產品的設計是否容易被制造進去呢?工藝!

      比方在波峰焊接工藝中,對于SOICPLCCQFP等封裝的器件,焊盤設計上都需要有個“偷錫焊盤”而且位置必需是器件離開波峰的一邊。這個“偷錫焊盤”用來增加錫的回收拉力,防止過多的錫殘留在后排引腳間而造成“橋接”工藝原理上,基板器件離開熔錫時,脫錫的過程中有引腳間向前上方的張力,以及錫槽中往后下方的張力,后者必需足夠大,才干夠把引腳間多余的錫拉回。設計時必須考慮到這一工藝原理,也就是說“工藝”必需是個把“設備”和“設計”聯系在一起的橋梁”

      SMT應用強調技術整合。質量、設計、資料、設備都不能夠單獨地考慮處理,而能把這一切連接在一起的正是工藝”所以,說SMT一門以工藝為中心的技術,這也是勝利處置SMT技術的關鍵之所在

      保守制造做法上的缺點

      工藝在SMT中的重要性”一節中,提到有關產品壽命問題是如何通過工藝管理做法來得到保證的其中的關鍵在于,如何確保資料的品質和工藝的質量。資料多來自外部,將在技術供應鏈管理”中進行詳細討論)本文中,先假設資料品質受控,著重討論一下企業內部的工藝和質量控制。

      上面我提到要控制好工藝,使工藝“不變”即同樣工藝下的產品質量應該是一致的那么什么是同樣”工藝呢?

      拿常用的SMT單面板回流技術來說,一般的自動化組裝工藝是1自動上板;2焊膏印刷;3SMD貼片;4回流焊接;5自動收板。如果現在有數條生產線,設備配置都支持以上的5個步驟的工藝,各條線使用的設備也是相同的型號,這樣是否也算是相同的工藝呢?如果使用不是相同的設備型號配置,那是不是相同工藝呢?

      由于粗的流程都很類似,所以許多用戶都誤以為自己已經采用了工藝管理的做法,其實,只是一種錯誤的理解。從我觀察中了解,真正較正規的采用工藝流程管理的SMT用戶的確是很少。以下兩種常見的典型例子可以說明這一點。

      第一種類型的保守制造管理做法:

      產品設計后制造出一兩塊“樣板”交由制造部的工程師判斷有無制造上的困難,如果沒有就開始投入試生產。一般試生產的做法是把設備參數調整到組裝結果達到滿意的合格率后就算合格,開始轉入正式批量生產。大批量生產時,線上設立固定的檢查站,把發現的不良品進行工藝改正(如貼片移位、掉件時補上)或抽出返修。

      以上的做法目前還在一些小規模,管理經驗缺乏或產品附加值低的加工企業中通行。這種通過“制造-檢查-調整-返修-再調整”典型做法已經十分落后,其主要問題在于:

      1.不能照顧到廢品壽命的問題,甚至產品的直通率也難以保證;

      2.生產效率難以達到最優化,本錢難以達到最低;

      3.生產穩定性較差,隨機性很強;

      4.效益或競爭實力屬于短期性,容易陷入忙亂的工作狀況,難以做長期改進;

      5.不容易進入較高檔次的加工競爭。

      以上做法我稱它為保守制造做法,一些附加值較低的產品制造上還可以接受,但在中、高檔次的電子加工行業中并不多見。

      第二種類型的保守制造管理做法:

      產品設計過程中,如果有新封裝器件時,設計人員會交由工藝工程師協助判斷是否可以使用。評估方法是通過供應商資料、外表判斷,和在必要時(較不確定時)做少量試驗來決定。除此之外,CA D布局時,工藝工程師也會參與設計布局評審,確保所有布局符合規范,所有工藝路線和工藝規程明確后,產品的設計才算通過。

      設計通過后,一般會有一個新產品試制期。試制工作多由中試部接管,對于沒有設立中試部的則由生產部接管。由于試制不是由設計部執行,試制前還有不少進行設計工藝性檢查的過程。小批量試制中,如果沒有問題,或是有問題而又可以通過調整設備參數加以更正的則試制基本上算是通過。如果有問題而又無法有效地通過調整來解決的則按判斷要求設計更改或要求來料供應商處理。

      一旦試制通過開始大批量生產后,生產線在每次開始生產時進行首檢(即生產的頭一兩塊板進行詳細地檢查)確認沒有問題后開始常速生產。生產過程中也設立檢查站,檢查站大多設在焊接后的外觀檢查作業。對于貼片較不穩定的也有在焊接前檢查的另外還有些采用焊膏印刷后檢查的做法,人工檢查還是較常使用的做法。較有規模的企業采用如AOI之類的自動檢查。檢查中發現問題的按故障和企業內部情況給予現場改正或批量收集后送返修站進行返修。一些企業對故障的記錄還使用SPC控制圖顯示。如果問題嚴重,則可能進行設備調整或停線查找問題原因。

      此外,生產以外的設備人員可能對關鍵設備有一套保養計劃,進行日、周、月、季度和年進行不同層次的頤養工作,以此保證設備的可靠性。

      以上的做法,看似有一定的工藝管理;因為其中有設計規范、有新封裝認證、有設計審查、有新產品試制、有批量生產前的首檢、有生產過程的產品檢查、有SPC應用、還有設備頤養維護等等確保產品質量的各種做法。但我如果從另外一個角度來看,每天不時地重復以上的工作,而許多產品或設計類似的產品都已經投入生產很長的時間,為什么我還經常在生產線上看到重復而熟悉的問題呢;這是否表示我所做的一切并沒有真正地起到作用呢?

      按道理說,如果資料沒有問題,設備得到有效維護,工藝又正確的話,現場就不應該有質量問題了這就是工藝受控的表示。但是許多企業即使推行了以上的做法,工藝也沒有受控,還是會經常遇到重復的故障現象和生產問題。那么,問題究竟出在哪里呢?

      問題出在執行的細度和程度上。比方有些工藝工程師把焊膏印刷整體過程當作是一個工藝,但較好的工藝工程師會把焊膏印刷當成是定位”填充”刮平”脫!焙汀安辆W”五個不同的工藝。把焊膏印刷整體當作是一個單獨工藝的工程師,遇到印刷結果的外形不良問題時,可能會試圖通過調整印刷機的刮刀壓力、速度等等各種參數,來解決問題。而把焊膏印刷整體過程當作五個不同工藝的工程師,則會通過觀察印后焊膏外形和位置的特征,來判斷問題是屬于五個工藝中的哪一個。因為“填充”刮平”或“脫!辈涣,調整和解決做法是不同的填充”問題需要照顧到刮刀的壓力、速度和起跑距離的配合;刮平”問題需要照顧刮刀的下降水平、壓力和速度的配合;而“脫離”問題則需要照顧模板和基板界面、脫模等待時間、脫模距離和速度的方面;這其中是有很大區別的把工藝當成單一和五個分工藝來處理,差異就在細度上。如果做得不夠細,就會造成研究不到位,而問題自然就難以得到完全的解決。

      工藝管理

      國內的SMT用戶一般在工藝管理上做得不夠細,這種現象其實許多從事工藝的業界朋友都已經意識到多年來和國內同行的交流中,經常聽到人們認為國內仍然存在重設計、輕工藝”現象;這對于SMT這一以工藝為主的技術來說,發展道路上的障礙,而且可能呈現的更嚴重的問題是這些意識幾乎多在技術人員的層面,而關鍵的管理層卻往往沒有這方面的危機感。

      前面我談到工藝管理的重要性,以及SMT個以工藝為核心的技術。工藝既然是SMT核心,那我就非得注重對工藝的管理不可了不過什么是工藝管理呢;特質和管理要點又是什么呢?

      工藝管理是一門以工藝為動身點和考慮重心的管理方法。什么是以工藝為動身點和考慮的重心?比方我決定開發設計產品之前,總會評估其工藝性是否合理,否有效益;引進新生產線之前,總會考慮工藝的具體要求;決定生產現場應該執行什么方式和程度的質量管理活動之前,也總會先考慮所制造產品的工藝性和現場的工藝能力等等。這些決策都必需參考工藝條件的做法,這就是以工藝為中心的工藝管理法。涉及到應該是整個的技術面,包括產品開發、基礎工藝研發、設備應用和維護、質量管理、技術推銷、IT管理和人才管理等等,而不再是停留在單純的處置工藝問題上了

      簡單地說,工藝管理法有以下幾個主要方面:

      1.建立企業制造工藝技術藍圖;

      2.工藝管理平臺的設計和建立;

      3.以工藝規范為中心的4大技術規范,以及其管理體系的建立;

      4.工藝技術知識和相關技能的培育;

      工藝技術藍圖

      和國內企業接觸這些年的經歷中,感到有些驚訝的很多企業并沒有一份明確的制造工藝技術藍圖(ManufacturProcessDevelopRoadmap其實這是個重要的工作和管理工具。沒有藍圖可能表示我還沒有足夠的發展計劃,處于一種被動式的管理情況;或是對SMT解的不夠(認為它沒什么,不需要發展藍圖)但不論是哪一個原因,缺乏一份藍圖對企業的工藝管理是有利的

      工藝技術藍圖,應該是整個企業發展藍圖中的一部分。整個企業的發展藍圖眾多,和工藝藍圖相關的有“市場發展藍圖”產品發展藍圖”制造作業發展藍圖”以及“供應發展趨勢藍圖”等。缺乏這些計劃和情報的管理,就像是盲人騎瞎馬”勝利的隨機性很大。

      今天的工藝水平如何,否最適合(最有效益)目前的生產和競爭情況,下一步又應該往什么方向走,什么時候需要達到新的境界,什么時候應該開始走,不走的風險又有多大?等等。以上這些管理問題如果從未呈現在腦海中,從未在終年發展和重要管理會議中出現的話,那我就可能在不知不覺中被淘汰出局了因此,設計一份“工藝技術藍圖”工藝管理工作中一個重要部分。

      曾有一個客戶,一批產品的生產中遇到許多質量問題,廢品的壽命問題也很值得懷疑。這種情況是無法有效地處理某種器件的通孔回流焊接工藝時出現的但在討論中SMT刮刀,卻了解到遠在兩年前他已經在同樣的問題上嘗試和失敗過了還發現他企業內并沒有制定我上述類似的各種藍圖。兩年前呈現這種情況,可能就是一個需求的顯示,這種需求可能來自市場,即客戶的要求或競爭對手在這方面做得很好;也可能來自供應商,即某類器件只有此封裝等等。不管如何,從通孔波峰焊接工藝到未做過的通孔回流焊接工藝,工藝上是個改革,必需有發展藍圖。如果兩年前這家企業把這種需求制定在發展藍圖中,今天有一個成熟的通孔回流焊接工藝是絕對沒有問題的

      前不久,有一家用戶引進了6臺AOI自動光學檢查設備,結果過了4個月都還沒有很好地用上,F場了解情況后發現,也是缺乏藍圖的問題。沒有藍圖就沒有宏觀計劃,只是搞個引進新設備的項目,而沒有考慮到這個變化對整體發展的影響。缺乏明確的工藝路標,就無法知道自己現在正處于怎樣的工藝技術狀況,自然也就無法想象AOI技術會對他現有的DFM造成什么影響,以及DFM該如何配合才干順利有效的引進這類AOI技術。

      技術的發展,外必需很好地配合市場要求和供應商東莞九方電子。而在內則必須考慮到各相關技術的整合。也只有當我有了明確的藍圖以后,才可能管理好相關方面的工作。


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