梁萬雷 關(guān)曉丹 楊虹蓁

（北華航天工業(yè)學(xué)院，河北 廊坊 065000）

1 前言

二十一世紀(jì)，電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，電子工業(yè)生產(chǎn)中新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，表面組裝技術(shù)適應(yīng)產(chǎn)品的小型、輕量、高可靠、高性能及高密度組裝的要求得以迅速推廣。然而，由于教育系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展長期脫節(jié)，造成整個SMT行業(yè)人才嚴(yán)重短缺。為了更好地適應(yīng)新時期電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，培養(yǎng)更多的電子工藝類應(yīng)用型人才，將“科教興國”落實(shí)到SMT行業(yè)，解決SMT行業(yè)人才嚴(yán)重缺乏的問題，在國家財政部等有關(guān)部門的大力支持下組建了SMT實(shí)驗(yàn)室。

SMT實(shí)驗(yàn)室與工廠生產(chǎn)存在很大的差別，它以教學(xué)生產(chǎn)相結(jié)合（教育為主，生產(chǎn)為輔）為方針，實(shí)際生產(chǎn)時采用“學(xué)生頂崗實(shí)訓(xùn)”的方法，使學(xué)生親自參與生產(chǎn)，理論聯(lián)系實(shí)際，從而達(dá)到教育培訓(xùn)的目的。鑒于以上特點(diǎn)，現(xiàn)有的EMS大批量生產(chǎn)中SMT質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)對其并不完全適用，現(xiàn)將實(shí)驗(yàn)室小批量、多品種的SMT組裝工藝質(zhì)量控制情況介紹如下，供參考。

2 崗前培訓(xùn)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)上崗人員主要是電子工藝與管理專業(yè)高年級學(xué)生，均已接受過《表面組裝技術(shù)基礎(chǔ)》等相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，對SMT設(shè)備原理及應(yīng)用、SMT工藝有一定程度的了解。上崗前，首先由指導(dǎo)教師對上崗學(xué)生進(jìn)行有針對性的崗位技能培訓(xùn)（包括每個設(shè)備的操作規(guī)程，生產(chǎn)指導(dǎo)規(guī)范文件等），加強(qiáng)每個上崗人員的質(zhì)量控制意識；其次，明確各個崗位的職責(zé)，分工到人，責(zé)任到人；最后，制定相關(guān)的規(guī)章制度，實(shí)施嚴(yán)格的科學(xué)管理。

3 原材料質(zhì)量控制環(huán)節(jié)

原材料管理中主要是規(guī)范元器件、PCB以及焊錫膏的儲存條件和正確的使用方法，保障元器件、PCB焊盤的可焊性，焊錫膏的印刷性。物料進(jìn)出要嚴(yán)格按照管理制度，帳、卡、物要相符，保管人員要專項管理專人負(fù)責(zé)。

3.1 焊錫膏的保管和使用

（1）嚴(yán)守焊錫膏的保存溫度（根據(jù)錫膏手冊要求的冷藏溫度），一般控制在5 ℃ ～ 10 ℃。

（2）冰箱必須每日測溫并做好記錄。

（3）從冰箱取出需求的焊錫膏，在室溫下回溫4 h以上注：（回溫時間不得超過48 h），才能開蓋使用，并做好取出、使用記錄。

（5）焊錫膏印刷環(huán)境：無風(fēng)、潔凈、溫度23 ℃ ±3 ℃、相對濕度40%～70%。

（6）嚴(yán)守焊錫膏的有效使用期（按標(biāo)簽上標(biāo)識的使用期限使用）。

3.2 元器件的保管和使用

（1）表面貼裝集成電路（IC）不貼裝時不要開封，已經(jīng)開封的應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)用完：QFP為24 h、其它（SOP、SOJ、PLCC等）為一周。

（2）開封的IC應(yīng)在室溫23 ℃ ± 3 ℃、相對濕度小于70%的生產(chǎn)環(huán)境中使用。

（3）使用過程中不得碰傷IC引腳，確保IC引腳的共面性。

（4）使用過程中應(yīng)注意防靜電，在未有任何防靜電措施不得接觸IC，取放IC時應(yīng)避免接觸IC引腳。

（5）不要因?yàn)榍妩c(diǎn)數(shù)量或其它原因?qū)C存放在一般管子或袋子內(nèi)。

對采集的磁測數(shù)據(jù)使用PMG-2軟件進(jìn)行日變改正，并使用Oasis Montaj軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行高度改正和正常場改正等處理，最終得到ΔT磁異常值，利用Oasis Montaj常值進(jìn)行網(wǎng)格化，得到測區(qū)的磁測ΔT等值線平面圖。

（6）用托盤裝的IC在取放、運(yùn)輸過程不允許掉落、倒放。

（7）對于片式元器件應(yīng)該整卷使用避免剪開分段使用，應(yīng)注意防潮。

3.3 PCB質(zhì)量控制

SMT工藝與傳統(tǒng)插裝工藝有很大區(qū)別，它對PCB設(shè)計有專門要求。除應(yīng)滿足電性能、機(jī)械結(jié)構(gòu)、熱設(shè)計、高頻以及電磁效應(yīng)等常規(guī)要求外，還要滿足SMT自動印刷、自動貼裝、自動焊接等要求。SMT設(shè)備對PCB的形狀、尺寸等都有一定的要求，如果PCB不滿足這些要求，將會導(dǎo)致貼裝困難、頻繁停機(jī)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。如果PCB焊盤設(shè)計不正確，再流焊后就會出現(xiàn)元件位置偏移、吊橋等焊接缺陷。

該實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的許多產(chǎn)品都在樣品實(shí)驗(yàn)開發(fā)階段，再加上一些小的公司沒有SMT生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計的產(chǎn)品往往不符合機(jī)器自動生產(chǎn)的條件，比如：印制電路板上面沒有留有工藝邊，定位孔和mark點(diǎn)，這些都世紀(jì)器自動生產(chǎn)的先決條件。還有一些產(chǎn)品在設(shè)計階段沒有考慮SMT設(shè)備對PCB板的要求，如小尺寸、不規(guī)則形狀的PCB沒有考慮拼板工藝或設(shè)計工藝邊，無法上機(jī)器貼裝。如果發(fā)現(xiàn)PCB存在有這樣的問題，會及時把問題反映給PCB設(shè)計人員及PCB加工廠，提出修改的意見和建議。

4 工藝過程控制

實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)屬于小批量、多品種生產(chǎn)，因此需要不斷更換各道工序生產(chǎn)設(shè)備的工藝參數(shù)。接到一個新的產(chǎn)品后，應(yīng)根據(jù)該產(chǎn)品所用焊錫膏品種、印制電路板的大小、厚度及所用元器件的耐高溫等情況設(shè)置好各道工序生產(chǎn)設(shè)備的工藝參數(shù)，如：絲網(wǎng)印刷機(jī)的參數(shù)、再流焊的溫度曲線等。

新產(chǎn)品投產(chǎn)時應(yīng)有首件確認(rèn)，確認(rèn)無誤后再投入批量生產(chǎn)。SMT生產(chǎn)首件產(chǎn)品中現(xiàn)場工藝過程控制流程圖如圖1所示。

生產(chǎn)時每件產(chǎn)品都設(shè)有質(zhì)量跟蹤卡，檢驗(yàn)人員負(fù)責(zé)檢驗(yàn)該工位前一道工序的操作實(shí)施情況，并將檢驗(yàn)結(jié)果記入質(zhì)量跟蹤卡。產(chǎn)品只有經(jīng)檢驗(yàn)合格方可交入下道工序。

每道工序都有工藝規(guī)程或作業(yè)指導(dǎo)書，上崗人員嚴(yán)格按照工藝文件的要求操作，工藝文件處于受控狀態(tài)，現(xiàn)場可以取得現(xiàn)行有效版本的工藝文件。工藝文件資料應(yīng)做到：字體工整，填寫和更改規(guī)范、完整、正確和及時；工藝規(guī)程所規(guī)定的方法科學(xué)合理、有可操作性；工藝資料保管有序，存檔資料符合規(guī)范。

圖1 首件產(chǎn)品工藝過程控制流程圖

4.1 焊錫膏印刷質(zhì)量控制

印刷工序是保證表面組裝質(zhì)量的關(guān)鍵工序之一。根據(jù)資料統(tǒng)計，在PCB設(shè)計正確、元器件和印制板質(zhì)量有保證的前提下，表面組裝質(zhì)量問題中有70%的質(zhì)量問題出在印刷工藝。

下面舉焊錫膏印刷的工藝流程來說明焊錫膏印刷質(zhì)量控制的情況。焊錫膏印刷質(zhì)量控制工藝流程如圖2所示。

圖2 焊錫膏印刷質(zhì)量控制工藝流程

4.2 貼片質(zhì)量控制

貼裝元器件是SMT生產(chǎn)中比較復(fù)雜的一道工序，貼裝前的準(zhǔn)備工作非常重要。貼裝元器件前，應(yīng)首先對照貼裝明細(xì)表檢查貼片程序，并檢驗(yàn)供料位置與程序要求是否一致，核對無誤后，方可進(jìn)行首件產(chǎn)品試貼。試貼后可對照樣板對照檢驗(yàn)（如無樣板則由廠方質(zhì)檢人員協(xié)助進(jìn)行首板確認(rèn)），首板確認(rèn)無誤后再投入批量生產(chǎn)。

批量生產(chǎn)過程中，在貼裝程序正確的前提下，還要保證換料無誤。由于所用機(jī)器沒有選配條形碼閱讀器，換料必須由人為控制。貼片機(jī)操作人員必須嚴(yán)格按照該崗位的作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行操作。此外，物料管理人員還可以將一天劃分為若干個時間段，將各個時間段應(yīng)該更換的元器件提前劃分開來，與換料人員形成互檢，多個崗位保證換料正確。

貼片后把型號、極性貼錯以及貼裝位置偏差過大不合格的元器件糾正過來，并及時分析原因反饋給貼片工藝人員，進(jìn)行矯正，保證穩(wěn)定合格的產(chǎn)品進(jìn)入下道工序。

4.3 回流焊接質(zhì)量控制

溫度曲線是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，實(shí)時溫度曲線和焊錫膏溫度曲線的升溫斜率和峰值溫度應(yīng)基本一致。不同的產(chǎn)品對溫度曲線的要求也不同，設(shè)置溫度曲線時，要考慮到所用焊錫膏的金屬含量、印制電路板的材料、厚度、是否多層板、尺寸大小、元器件的大小、組裝密度、有無BGA、CSP等特殊器件等諸多因素。設(shè)置好溫度曲線以后，要用溫度曲線測試儀進(jìn)行實(shí)時測量，經(jīng)分析滿足焊接要求后進(jìn)行首板焊接；首板檢驗(yàn)合格后方可投入批量生產(chǎn)。

焊接后設(shè)置專人對焊接組件進(jìn)行總檢，比較簡單的產(chǎn)品可直接目檢，復(fù)雜產(chǎn)品可借助放大鏡、實(shí)物投影等工具放大后檢查。主要檢驗(yàn)焊接是否充分、有無焊錫膏融化不充分的痕跡、焊點(diǎn)表面是否光滑、有無孔洞缺陷、孔洞的大小、焊料量是否適中、焊點(diǎn)形狀是否呈半月狀、錫球和殘留物的多少、是否存在吊橋、虛焊、橋接、元件移位等缺陷，如有上述缺陷，應(yīng)及時分析原因并將情況反饋到上道工序以便及時糾正。不良產(chǎn)品交維修人員返修。

5 應(yīng)用效果

采取上述質(zhì)量控制措施后，組裝質(zhì)量得以明顯提高?？偣收下室芽刂圃?.1%左右。在設(shè)備不齊全、上崗人員未接受過正規(guī)培訓(xùn)、尤其生產(chǎn)以教育學(xué)習(xí)為目的的情況下，故障率能控制在這個水平，已經(jīng)證明的質(zhì)量控制措施是行之有效的。

6 結(jié)語

狠抓質(zhì)量，為實(shí)驗(yàn)室贏得了良好的聲譽(yù)。實(shí)驗(yàn)室的頂崗實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)了學(xué)生們的質(zhì)量意識，使他們親身體會到了工業(yè)化生產(chǎn)的氛圍，將所學(xué)的理論知識有效地利用到實(shí)際生產(chǎn)中，做到了理論聯(lián)系實(shí)際。

該實(shí)驗(yàn)室在“產(chǎn)、學(xué)、研”結(jié)合的道路上邁出了成功的第一步。今后，將會充分發(fā)揮學(xué)校人才優(yōu)勢，為SMT教學(xué)培訓(xùn)、科研創(chuàng)新提供強(qiáng)有力的實(shí)踐平臺，為推動SMT事業(yè)的健康發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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