我國電子制造業SMT組裝處理設備技術須改進
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一段時間以來,一些問題已經浮出水面,主要集中在合同組裝生產商的產品質量問題上。謠言流傳說主要的OEM們將產品又重新拖回工廠,由于質量問題,有許多信譽良好的EMS失去了合同。在合同組裝制造業中生存下來的關鍵,傳統上為成本節省,但是在目前的市場上,還有個關鍵,在于保證產品質量。對于EMS工廠來說,如果要保持運作,就必須在最優價格的基礎上保證產品的高質量。要作到這一點,是一個困難的任務,需要處理方案的改進和對生產線上所有步驟的良好控制。
對于SMT組裝處理的焊料回流步驟,使用者在本質上可分為三種類型:
1. 僅僅能夠運行
2. 有效的質量
3. 時刻完美
● 僅僅能夠運行
帶有這種態度的電子產品組裝制造商,典型性地為關注于將產品生產出來的小型制造商。他們中的大部分甚至沒有溫度曲線測繪系統,而且即使他們有這種系統,也沒有人員能夠很好地使用它。他們通過觀察已完工的電路板上的焊接點來檢查熱處理的效果-閃亮的就是好的。這些產品中相當大的比例必須返工,但是返工的成本對于他們來說,并不與改進他們的熱處理以在開始時就保證產品質量良好所要花費的成本一樣高。
● 有效的質量
這種級別的組裝制造商對于認識到產品質量的提高(如,在開始就進行正確地處理)會帶來經濟效益的那些非常大型的合同組裝制造商來說經常是中型的。然而,成本,而不是質量在這里是首要的,并且只有當他們能夠將價格底線(提高合同制造商所能控制的服務價格,或者降低提供服務的成本)抬高的前提下,才有可能進行質量的提高。
● 時刻完美
他們可能是小型的或者是大型的組裝制造商,但一個共同點是他們從事那些制造失誤將導致很高成本的產品(如氣囊、起搏器、導彈導引系統)的生產。這些組裝制造商花費了大量的設備和人力來確保他們的加工處理符合規格要求,并且證明他們生產的每件產品都是符合規格要求的。
上述組裝制造商基本上都依賴于回流焊接處理過程控制方法所造成的狀況。對于"僅僅能夠運行"的制造商來說,這意味著焊爐將設置在先前確定的溫度設置點和傳輸速度上,并且當焊爐控制系統認為控制項已經達到設置值點,生產就將開始。這些制造商必須假設,在先前的運行中提供了合乎規格的溫度曲線的溫度設置點和傳輸速度將在現在再次提供合乎規格的溫度曲線。然而距離上一次焊爐溫度曲線測定的時間越長,本次焊接處理符合規格要求的可能性就越小。大部分的制造商都意識到他們本質上是"飛行中的瞎子"。正因為如此,"有效的質量"和"時刻完美"兩種類型的制造商將在通常的基礎上,如每月一次、每星期一次、每天一次,甚至每輪班一次,隨溫度曲線進行檢驗。這種方法存在的問題是溫度曲線可能漂移出規格要求。從上一次合乎規格溫度曲線的被貫徹以來所制造的每一件產品都是可疑的。另一個問題是,如果在處理過程中發生災難性的變化,周期性的溫度曲線測繪不大可能會適應這種變化。相反,只要在最后一次檢測中發現這種災難性的發生,當然這可能已經太遲了,就不可避免地導致一些產品的返工或者廢棄。
對于上述每一種類型的電子組裝制造商來說,通過以下兩個方面的工作,問題可以得到限定:使客戶相信,制造商能夠生產合乎質量要求的產品,并且在合同簽訂之后即可實際地生產出這些產品。回流焊接處理技術的改進能夠保證這一點。在成本方面,通過增加正常運行時間、改進設備的利用和通過確認任務的自動化降低勞工成本,可以從現有設備中挖掘更大的生產潛力。為了提高和保證質量,需要先攝統計處理控制系統(SPC)和對處理進行持續實時監測。通過自動處理文件和產品跟蹤,組裝制造商們可以認識到客戶聯系中的附加效益。
● 先進的回流焊接處理技術
對于現在的大部分電子組裝生產廠,改進他們的熱處理控制意味著要購買新的,也許是更大的受迫對流回流焊接爐。這一點是令人誤解的。如果設置被優化,幾乎所有的對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,就能生產出高質量的產品。這種新技術能夠使要求改進設備使用、處理和生產線的優化、持續監測(與樣本檢測對比),SPC制圖、處理和生產的可跟蹤性的任務自動執行。通過以下三個
關鍵問題來檢驗這種先進技術的功能性:
1. 處理工藝的開發
2. 處理的控制
3. 處理的效率
● 處理工藝的開發
處理工藝的開發的第一個步驟是定義處理規格(處理窗口)。對于回流焊接處理,焊料的供應、焊劑、焊料的涂敷以及元器件的供應,在總體上確定了規格。處理窗口索引(PWI)是一種統計學工具,它提供了定義規格和確定處理是否符合規格要求的客觀方式。
一旦處理被定義下來,顯而易見的第二個步驟是改進處理。例如,現代的回流焊爐,可能存在成打甚至更多的具有很大范圍的潛在設置變量(功能區域溫度設定和傳送帶速)。手工的"試驗和錯誤"的方法,甚至在富有經驗的工程師的操作下,也不能鑒別出最好的焊爐設置。這只是因為變量太多而難以一一測試。上述問題的解決方案是使用焊爐設置方案搜索引擎,它可以在成百萬個潛在的焊爐設置方案中鑒別出幾百個,并且分析因它們而產生的生產溫度曲線和PWI,并且在90秒種的時間里自動地確定一個最佳的設置方案。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,將通過選擇具有最低PWI的溫度曲線而被篩選出來。
● 處理控制
一旦焊爐設置好之后,問題就產生了:在設置焊爐之后,在一個小時或者一天之后,處理看上去會怎樣?在典型性的工廠中,在按照溫度曲線運行之前,沒有人能夠知道答案。為了獲得在降低成本的同時提高產品質量的令人期望的結果,需要一個更好的方法。自動回流焊接管理系統能夠計算出經焊爐處理過的每一個產品的具有相應PWI數的溫度曲線。它也能夠實時計算出每個產品的Cpk。因此,當Cpk降低到預先設定的水平以下時,系統將提出警告,并且在發生超出規格的情況時發出警報。這個警報可能打開指示燈,或者可能自動地將向回流焊爐傳送的送料傳送器關閉。在其達到超出規格的狀態之前,這個系統會將失控的處理標定出來,從而成為一?quot;零缺陷"處理工具。因為這種系統持續操作而不干擾生產,它提供了如下制造效率:
● 提高生產運行時間
● 消除周期性溫度曲線測繪
● 加速生產線的故障檢修(在產生問題的情況下)
● 加快焊爐設置的變更
● 縮短周期時間
自動保持在受控狀態的優化處理,給質量帶來的沖擊是高質量的產品,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發處理,接著找出保持這種處理處于受控狀態的一些方法。這既不是這些工程師能力和時間的最好使用方式,對工廠來說也不符合成本效益。先進的回流管理技術可以顯著改進資源配置。處理工程師仍然必須定義處理窗口和生產參數,但他能夠將所有的日常工作委托給技術員或者生產線操作者。由于處理開發和處理控制的高度自動化,以及密碼保護,處理工程師能夠放心地確保生產處于受控狀態,并且因此能夠將他們的時間用在更有價值的工作上。其它因素是,在目前的經濟領域,電子組裝工廠中工人的輪換率很高,這導致了培訓成本的提高。上述生產只需最小限度的培訓,相應減少了時間和成本。
態度
也許改進回流焊接處理最為關鍵的因素是態度的調整。電子組裝處理的焊料回流部分被想當然,一些通常的設想是:
這不用費腦筋,并且不需要將資源集中到技術改進上。然而處理失誤可能是災難性的。
這是一個簡單的處理過程。但是它需要老練的處理工程師的直接關注。
這不需要先進的或者自動化的工具。但焊爐設置可能花費過多的時間,由于資源需求程度的不同,很少能夠獲得有意義的處理監測和控制。
在這些陳述中明顯地自相矛盾,然而它們確實代表了一些業內人士在被問到他們的回流焊接處理時的反應。幾乎所有的工程師都告訴我,認為回流焊接處理不與絲印和貼裝設備同樣重要的觀念后面隱藏著許多災難性的故事,這些災難性故事中有些花費了許許多多美元。但看起來這些工程師中沒有一個對他們的現有處理懷有疑問。那些告訴你這種處理不費腦筋的工程師,還將告訴你這種處理是何等重要,以致于不能信任技術員。另外,那些告訴我不必進行改進和自動化的工程師也承認焊爐的設置是困難和復雜的,最好能夠知道焊爐中的溫度曲線間會發生些什么。在我看來,當我們開始觀察回流焊接處理時,看到的卻是業界廣泛持否定態度的厚重外殼。有一條好消息是,解決方案是簡單和無痛苦的。焊料回流的自動化已經在許多工廠中產生了顯著的質量和產量效益,并且回流焊接處理解決方案準備為所有電子組裝制造商采用。
● 結論
真正的焊料回流處理改進措施包括制造商在提高產品質量的同時減少操作成本所需要的工具。使用最新的溫度曲線測繪技術,焊爐設置方案搜索引擎和自動回流處理監測系統,確保了優化和自動的受控處理。對于上述三種類型制造商,各自都有清楚的效益。"僅僅能夠運行"的制造商能夠減少返工,并且能夠使自己的商務規模向下一個等級發展。那些迫于客戶的壓力而保證質量的"有效質?quot;型制造商,將找到在減少成本的同時提高產品質量的先進的回流處理方案;對于那些"時刻完美"的類型,也將獲得包括顯著降低處理控制、監測和文件編制成本在內的效益。焊料回流自動化的效益對于所有的應用層面來說,都是清楚的。
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