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2019-10-09

SMT电子制程清洗剂韦德国际1946官方网站分享:SMT全流程质量管控的实践与思考

发布者:韦德国际1946官方网站Unibright ; 浏览次数:623

SMT电子制程清洗剂韦德国际1946官方网站分享:SMT全流程质量管控的实践与思考

摘要:SMT全流程质量管控是一项系统工程,要获得稳定的产品质量,除了对设计、工艺、物料和生产进行系统考虑、系统设计和系统管控之外,还需要掌握SMT工艺要领、工程知识和控制要点。介绍了SMT各工序的管控特点,结合NADCAP AC7120审核要求,提出SMT生产线在执行基本的工艺要求外,还需着重关注的质量控制要求。


关键词:COC;FAI;FOD;ESD;MSD

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SMT全流程质量管控是一项系统工程,要获得稳定的产品质量,必须对设计、物料、现场工艺进行系统思考、系统设计、系统管控[1]。管控的目的是完整实现工艺要求,保持过程质量稳定,除了掌握SMT(Surface Mount Technology,表面贴装技术)工艺要领(工艺方法与要求、工艺技术的关键点)、工程知识、常见焊接不良现象的产生机理与处置对策之外,还需要建立有效的质量控制体系,快速解决生产的工艺问题。

1 SMT工序管控特点

SMT工序管控着眼点主要是5P:PCB印制板、Parts零部件、Paste焊膏、Placement贴放、Profile曲线,即物料控制+印刷设计(模板设计+印刷控制)+贴片控制+温度曲线设计[2]。

1.1 物料控制

PCB(Printed circuit board,印制板)是最主要的物料,来料后需要检查厂家的COC(Certificationof Completion,符合性证书)证明(含金相切片报告、焊盘可焊性报告、清洁度测试、平面度测试等),装配前需要预烘干处理以去除板内潮气,还需关注PCB有效期。

元器件需关注引脚可焊性,去金处理。对于需二筛的元器件还需关注共面性,因为二次筛选过程易受测试夹具夹持变形造成共面性不良。

1.2 印刷设计

印刷前需要设计模板,决定焊盘开口及模板厚度,决定模板加工方式,一般选择不锈钢激光切割+内壁电抛光的模板。模板交付时需测试张力,应为40~50 N,每次使用前也需测试张力,确保反复使用后不低于30 N。

在模板确定的前提下,影响印刷质量的因素有:焊膏品质及印刷工艺参数。应予以关注焊膏在使用前的测试、验证,使用时的回温、搅拌以及使用时间限制等。

工艺参数中刮刀压力与刮刀大小有关,要求为1.97~2.76 N/cm。印刷速度与焊膏成分、印刷焊盘间距有关。

1.3 贴片控制

贴片需要检查元器件引脚共面性,一般设置0.08~0.12 mm。

贴装压力一般控制在元器件引线压入焊膏中的深度至少为引脚厚度的一半,需要注意的是对于脆弱的玻璃管壳类器件,贴装压力还需要下调以免损伤器件本体。

1.4 温度曲线设计

回流焊温度曲线需要对每种不同类型的PCBA(Printed Circuit Board Assembly,印制板组件)进行实际温度测试,好的温度曲线,最大热容量处与最小热容量处在预热结束时温度汇交,也就是整板温度达到热平衡。

温度曲线设置与PCBA大小及层数、元器件规格及引脚镀层、焊料规格有关。

2 NADCAP AC7120审核要求

NADCAP是国家宇航和国防合同方认可机构或授权项目对特殊工程管理系统的认证制度,AC7120对印制电路板组件进行审核的标准,涵盖了印制电路板组件制造过程的全部工序,如CAD(Computer -Aided Design,计算机辅助设计)数据、编程、元器件放置、AOI(Automated Optical Inspection,自动光学检验)或X光机检查、波峰焊、回流焊、手工焊、装配、清洗、涂覆及密封、最终测试(飞针、针床、边界测试、功能测试)、返工等[3]。

AC7120审核主要分为两大部分:文件审核,主要是检查工作程序、规范是否符合审核条款要求,是否完整、充分;执行的有效性审核,主要是通过样板制作考察是否有效实施并符合文件规定要求(客户要求、行业要求)。

2.1 审核基本要求

AC7120虽然是针对印制板组装件制造过程的工艺符合性的审核要求,但是有一些基本要求是可以通用于其他产线管控,如:

a)人员要求:操作员及检验员IPC取证、视力检查证明;对各类规范及岗位的熟悉;按要求作业。

b)物料要求:设计图纸中需要规定;符合ESD(Electro-Static discharge,静电放电)/MSD(moisture sensitive device,湿敏器件)管控;使用有效期、开封有效期、分包有效期标识及控制;入所均需验收;使用中周期性测试。

c)设备要求:维护点检表;授权人员操作设备;配置各类监测装置;每班次测试并保存;

d)工艺要求:满足国际或行业内标准;各工序后的确认及测试;程序管控;工艺方法合理性;

e)环境要求:温度、湿度、EPA(ElectrostaticProtected Area,静电保护区域)中的ESD要求、噪声、照度、洁净度。

这些要求文件审核时审核员会查阅,现场审核时会逐项核实。

2.2 质量管控要求

2.2.1 重视质量体系

AC7120专业审核始终基于单位质量管理体系要求的落实,具体涉及:质量手册、程序及文件管控、人员资质、环境要求、物料管控、供应商管控、首件鉴定、不合格品管理及纠正措施、QA(Quality Assurance,品质保证)人员、内审有效性,结合过程审核这些要求都会被审核到,并要求提供执行证据。

2.2.2 重视纠正措施的有效性

关注以往审核过程中的不符合项纠正措施的有效落实及其结果的验证。如纠正措施没有得到有效落实并长久保持,则AC7120专业审核时会开出2个严重不符合项:一项为重复问题、一项为体系不能保持纠正措施落实的有效性。

2.2.3 重视追溯性

任何物料都必须能追溯到原厂家的批次号,尤其首件报告中必须附有COC。现场所有物料必须有分包装标签,注明:物料名称规格、原包装有效期、批号、开封有效期、分包人,并且随工单必须移植物料批号。所有产品的卷宗永久保持,所有现场生产记录保持5年以上。

2.3 工艺专业性要求

2.3.1 ESD控制

静电控制首先是对EPA区域的控制:区域内硬件设施(地板、桌垫、椅子等均需采用防静电材料)、设备接地、其他物件均应采用防静电材料(周转箱、垃圾桶、镊子、吸笔),没有条件采用防静电材料的在操作时应配置离子风机。

ESD物料的静电控制,防静电口袋,取、放要戴防静电腕带。

人员的静电控制,每天检测防静电鞋及手腕测试。

2.3.2 MSD控制

湿敏器件需要识别等级,根据原厂提示在装配前进行烘干处理,并遵循车间寿命内装配使用。

2.3.3 PCBA清洗

由于PCBA涉及工序多,在第一面焊接后还有一段时间才最终完成装配,对于整机交付的制造商,PCBA还需要单板调试后才清洗,PCBA焊接后往往超过8 h才清洗。而此时清洗效果已不能最有效地清除PCBA上的焊剂,因此NADCAP AC7120规定焊接后需要在8 h内清洗PCBA。如果采用水清洗或半水清洗,需要4 h的烘干时间,会大大制约生产线的工序节拍,因此可以考虑气相清洗。

2.3.4 返工返修控制

行业标准中对返工、返修只是有次数限制,而NADCAP AC7120强调的是返工,不允许返修,返修必须征得客户意见。

工艺专业性要求主要审核现场执行的有效性,也是AC7120审核的重点,现场审核时会关注每一项规定是否有正确的溯源,过程中的执行是否准确、到位,记录是否完整,操作人员是否能得到现行有效的指导文件。凡是规定了的要求,就是组织的承诺,过程中必须履行。

3 实践与思考

经历了多次的NADCAP现场审核及内部审核后,感到有些管控要求的落实还存在理解上的偏差,执行上的偏离,因此总结几条经验分享。

3.1 文件的有效性

编制一份执行文件时,除了自己的试验、经验形成要求外,还需要依据标准、关注顾客要求,但有时候行业标准间存在差异及不协调处,此时需要仔细求证,验证这些差异及不协调,采用国际通用规范、术语、要求,而不能拿来就用。

对于需要操作员填写的表单,无论是产品卷宗中的随工单还是因行政需要填写的表单,都必须有出处,所有的表单必须有表单号及表单的版本号,能溯源到具体文件规定。

3.2 人员的岗位胜任

通常工艺或程序文件规定操作员、检验员需取得上岗证,而对人员是否岗位胜任的动态管理要形成有效的制度,需要定期或每年对这些人员进行实地考查和评价,询问并见证其操作:

a)员工描述自己的岗位是什么,要求每个员工必须清楚地知道自己从事的岗位及职责;

b)实际操作一遍,要求每个员工的操作完整无误;

c)员工能否查询到操作的依据性文件,要求每个员工都清楚地知道依据的有效SOP是什么,从哪能获取。

3.3 FAI首件检验

在执行首件检验文件规定时,要关注每道工序及最终检验是否合格,整个过程有无偏离,此外,以下三方面要求需要重点关注:

a)物料的质量证明书,确保对来料质量有追溯性,物料包括外购件、PCB等外协件;

b)零部件的FAI(first article inspection,首件检测),如PCB、机箱的FAI报告;

c)特殊工艺、特性尺寸检测,这些需要检测的特性都需要在图纸中明确规定,这样才能从设计、工艺到执行能完整实现,以确保产品的符合性。

3.4 隔离

为了防止非预期使用,现场需要隔离的有:不合格品或有问题的待处理品、过期件、多余物。通常程序文件规定的比较粗犷,只提出需要标识并隔离的要求,没有具体的执行步骤。现场执行中需要进一步明确:

a)由谁负责提出隔离要求;

b)隔离品的范围(在制品、已制品),出厂品是否需要追回;

c)隔离要求发放的部门,以避免遗漏执行步骤;

d)决策者。

3.5 生产线的6s管控

并非需要真正的环境监测系统量测一个数据来表征生产线环境是否达标,而是通过整体6s塑造良好的作业环境:

a)如何控制环境中的污染物,最大程度减少FOD(Foreign Object Debris,外来物);

b)员工进出生产线是否洗手,确保对产品无害,也对自己无害;

c)工作台面、地面的整洁程度;

d)波峰焊、回流焊设备排烟管道的清洁程度;

e)防静电袋和箱等容器底部、周边的清洁程度;

f)冰箱内部、助焊剂笔、化学试剂的清洁程度。

3.6 风险管控

风险无处不在,可能来自误操作、来自不执行、来自损坏,必须采取有效的防范措施防止风险的发生。SMT生产线上有诸多环节可能存在的风险,需要通过落实设备的本质安全、生产线的自动化改造来减少或化解风险,结合当前的实际就是采用自动智能化手段。

a)生产线温湿度控制,最优做法是采用24 h精密温湿度空调控制,一旦超标即刻报警;略次做法是24 h针式画线实时记录方式,确保监控不间断;最差的做法是人为每隔2 h看表巡查的方式,缺少实时监控,一旦超标再采取措施已经对产品产生影响。

b)员工ESD检测,最优做法是设立门禁系统,用闸门及红外报警提示禁止未通过检测的;略次做法是只检测,没有报警系统;最差的做法是员工每天进出生产线不检测。

c)手腕带的测试,最优做法是在线检测,只要佩戴手腕,实时监测腕带阻值,一旦佩戴不良即刻报警提示员工重新佩戴或插拔;略次做法是在进出生产线时测试一次,不能发现佩戴中的问题,导致对产品产生影响;

d)烘箱设定时间控制,最优做法是烘箱可进行时间设定并自带报警提醒装置;略次做法是人为设置提醒时间,并在烘箱门上贴封条,提醒他人不要随意打开烘箱,防止因中途开箱影响被烘物料。

e)贴片、焊接等程序管控,每个编程装置应有编程员、操作员两个窗口权限,防止程序被改动;每次调用程序时需要进行确认。

3.7 统计要求

过程处处有统计,统计是为了观察波动以更好地改善,是为了维持好的工艺、操作、方法。组织要编制统计技术的应用要求,规定统计责任单位、统计范围、统计频次、统计后的分析、采取的措施。统计也不只是产品数据才需统计,SMT生产线可以统计的因素有:

a)PCBA焊接质量、PCBA涂层厚度、PCBA清洗后离子浓度等产品质量数据;

b)生产线的产能统计,以确定人力、设备等各类资源的配置;

c)产线质量周报、月报、季报、年报,查看质量目标的实现情况;

d)设备能力统计,如波峰焊设备的热补偿、冷却、链速稳定性等;烙铁头的温度、阻抗等;

e)物料测试值统计,如助焊剂、焊膏黏度、锡锅杂质。

4 结论

SMT全流程质量管控含义很广,不应局限于工艺文件、质量程序规定的执行性要求,还涉及与5M1E相关的方方面面,包括人因工程。只要与产品有关,影响产品质量的,都需要纳入管控范围,都要基于过程方法、PDCA循环和风险的思维,进行策划,形成相应的规范、制度,进行有效的管控。



参考文献:

[1]袁宁 . 微型化异形板的 S M T 组装工艺设计 [ J] . 电子工艺技术,2016,37(5):283-286.

[2]吴红 . P C B A 焊点焊接不良的研究 [ J] . 电子工艺技术,2016,37(1):24-27.

[3]Nadcap. Audit Criteria for Circuit Card Assemblies: AC7120—2011[S].Warrendale, PA, USA: Nadcap,2011.

来源:                                                        佘红英 吴红 精益诺自动化




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