SMT实验室小批量多品种生产中的质量控制

2011-07-30梁万雷关晓丹杨虹蓁

印制电路信息 2011年7期

梁万雷关晓丹杨虹蓁

（北华航天工业学院，河北廊坊 065000）

1 前言

二十一世纪，电子信息产业的发展突飞猛进，电子工业生产中新技术、新工艺不断涌现，表面组装技术适应产品的小型、轻量、高可靠、高性能及高密度组装的要求得以迅速推广。然而，由于教育系统与产业发展长期脱节，造成整个SMT行业人才严重短缺。为了更好地适应新时期电子信息产业的飞速发展，培养更多的电子工艺类应用型人才，将“科教兴国”落实到SMT行业，解决SMT行业人才严重缺乏的问题，在国家财政部等有关部门的大力支持下组建了SMT实验室。

SMT实验室与工厂生产存在很大的差别，它以教学生产相结合（教育为主，生产为辅）为方针，实际生产时采用“学生顶岗实训”的方法，使学生亲自参与生产，理论联系实际，从而达到教育培训的目的。鉴于以上特点，现有的EMS大批量生产中SMT质量控制经验对其并不完全适用，现将实验室小批量、多品种的SMT组装工艺质量控制情况介绍如下，供参考。

2 岗前培训环节

实验室生产上岗人员主要是电子工艺与管理专业高年级学生，均已接受过《表面组装技术基础》等相关专业知识的学习，对SMT设备原理及应用、SMT工艺有一定程度的了解。上岗前，首先由指导教师对上岗学生进行有针对性的岗位技能培训（包括每个设备的操作规程，生产指导规范文件等），加强每个上岗人员的质量控制意识；其次，明确各个岗位的职责，分工到人，责任到人；最后，制定相关的规章制度，实施严格的科学管理。

3 原材料质量控制环节

原材料管理中主要是规范元器件、PCB以及焊锡膏的储存条件和正确的使用方法，保障元器件、PCB焊盘的可焊性，焊锡膏的印刷性。物料进出要严格按照管理制度，帐、卡、物要相符，保管人员要专项管理专人负责。

3.1 焊锡膏的保管和使用

（1）严守焊锡膏的保存温度（根据锡膏手册要求的冷藏温度），一般控制在5 ℃ ～ 10 ℃。

（2）冰箱必须每日测温并做好记录。

（3）从冰箱取出需求的焊锡膏，在室温下回温4 h以上注：（回温时间不得超过48 h），才能开盖使用，并做好取出、使用记录。

（5）焊锡膏印刷环境：无风、洁净、温度23 ℃ ±3 ℃、相对湿度40%～70%。

（6）严守焊锡膏的有效使用期（按标签上标识的使用期限使用）。

3.2 元器件的保管和使用

（1）表面贴装集成电路（IC）不贴装时不要开封，已经开封的应在规定时间内用完：QFP为24 h、其它（SOP、SOJ、PLCC等）为一周。

（2）开封的IC应在室温23 ℃ ± 3 ℃、相对湿度小于70%的生产环境中使用。

（3）使用过程中不得碰伤IC引脚，确保IC引脚的共面性。

（4）使用过程中应注意防静电，在未有任何防静电措施不得接触IC，取放IC时应避免接触IC引脚。

（5）不要因为清点数量或其它原因将IC存放在一般管子或袋子内。

对采集的磁测数据使用PMG-2软件进行日变改正，并使用Oasis Montaj软件对数据进行高度改正和正常场改正等处理，最终得到ΔT磁异常值，利用Oasis Montaj常值进行网格化，得到测区的磁测ΔT等值线平面图。

（6）用托盘装的IC在取放、运输过程不允许掉落、倒放。

（7）对于片式元器件应该整卷使用避免剪开分段使用，应注意防潮。

3.3 PCB质量控制

SMT工艺与传统插装工艺有很大区别，它对PCB设计有专门要求。除应满足电性能、机械结构、热设计、高频以及电磁效应等常规要求外，还要满足SMT自动印刷、自动贴装、自动焊接等要求。SMT设备对PCB的形状、尺寸等都有一定的要求，如果PCB不满足这些要求，将会导致贴装困难、频繁停机，严重影响生产设备的正常运行。如果PCB焊盘设计不正确，再流焊后就会出现元件位置偏移、吊桥等焊接缺陷。

该实验室生产的许多产品都在样品实验开发阶段，再加上一些小的公司没有SMT生产经验，设计的产品往往不符合机器自动生产的条件，比如：印制电路板上面没有留有工艺边，定位孔和mark点，这些都世纪器自动生产的先决条件。还有一些产品在设计阶段没有考虑SMT设备对PCB板的要求，如小尺寸、不规则形状的PCB没有考虑拼板工艺或设计工艺边，无法上机器贴装。如果发现PCB存在有这样的问题，会及时把问题反映给PCB设计人员及PCB加工厂，提出修改的意见和建议。

4 工艺过程控制

实验室生产属于小批量、多品种生产，因此需要不断更换各道工序生产设备的工艺参数。接到一个新的产品后，应根据该产品所用焊锡膏品种、印制电路板的大小、厚度及所用元器件的耐高温等情况设置好各道工序生产设备的工艺参数，如：丝网印刷机的参数、再流焊的温度曲线等。

新产品投产时应有首件确认，确认无误后再投入批量生产。SMT生产首件产品中现场工艺过程控制流程图如图1所示。

生产时每件产品都设有质量跟踪卡，检验人员负责检验该工位前一道工序的操作实施情况，并将检验结果记入质量跟踪卡。产品只有经检验合格方可交入下道工序。

每道工序都有工艺规程或作业指导书，上岗人员严格按照工艺文件的要求操作，工艺文件处于受控状态，现场可以取得现行有效版本的工艺文件。工艺文件资料应做到：字体工整，填写和更改规范、完整、正确和及时；工艺规程所规定的方法科学合理、有可操作性；工艺资料保管有序，存档资料符合规范。

图1 首件产品工艺过程控制流程图

4.1 焊锡膏印刷质量控制

印刷工序是保证表面组装质量的关键工序之一。根据资料统计，在PCB设计正确、元器件和印制板质量有保证的前提下，表面组装质量问题中有70%的质量问题出在印刷工艺。

下面举焊锡膏印刷的工艺流程来说明焊锡膏印刷质量控制的情况。焊锡膏印刷质量控制工艺流程如图2所示。

图2 焊锡膏印刷质量控制工艺流程

4.2 贴片质量控制

贴装元器件是SMT生产中比较复杂的一道工序，贴装前的准备工作非常重要。贴装元器件前，应首先对照贴装明细表检查贴片程序，并检验供料位置与程序要求是否一致，核对无误后，方可进行首件产品试贴。试贴后可对照样板对照检验（如无样板则由厂方质检人员协助进行首板确认），首板确认无误后再投入批量生产。

批量生产过程中，在贴装程序正确的前提下，还要保证换料无误。由于所用机器没有选配条形码阅读器，换料必须由人为控制。贴片机操作人员必须严格按照该岗位的作业指导书规定的内容进行操作。此外，物料管理人员还可以将一天划分为若干个时间段，将各个时间段应该更换的元器件提前划分开来，与换料人员形成互检，多个岗位保证换料正确。

贴片后把型号、极性贴错以及贴装位置偏差过大不合格的元器件纠正过来，并及时分析原因反馈给贴片工艺人员，进行矫正，保证稳定合格的产品进入下道工序。

4.3 回流焊接质量控制

温度曲线是保证焊接质量的关键，实时温度曲线和焊锡膏温度曲线的升温斜率和峰值温度应基本一致。不同的产品对温度曲线的要求也不同，设置温度曲线时，要考虑到所用焊锡膏的金属含量、印制电路板的材料、厚度、是否多层板、尺寸大小、元器件的大小、组装密度、有无BGA、CSP等特殊器件等诸多因素。设置好温度曲线以后，要用温度曲线测试仪进行实时测量，经分析满足焊接要求后进行首板焊接；首板检验合格后方可投入批量生产。

焊接后设置专人对焊接组件进行总检，比较简单的产品可直接目检，复杂产品可借助放大镜、实物投影等工具放大后检查。主要检验焊接是否充分、有无焊锡膏融化不充分的痕迹、焊点表面是否光滑、有无孔洞缺陷、孔洞的大小、焊料量是否适中、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的多少、是否存在吊桥、虚焊、桥接、元件移位等缺陷，如有上述缺陷，应及时分析原因并将情况反馈到上道工序以便及时纠正。不良产品交维修人员返修。