本文闡述，過程監(jiān)測可以防止電路板缺陷，并提高全面質(zhì)量。
檢查可以經(jīng)常提醒你，你的裝配工藝是不是還有太多的變量。即使在你的制造工藝能夠達(dá)到持續(xù)的零缺陷生產(chǎn)之后，某種形式的檢查或者監(jiān)測對于保證所希望的質(zhì)量水平還是必要的。表面貼裝裝配是一系列非常復(fù)雜的事件與大量單獨(dú)行動。我們的訣竅是要建立一個平衡的檢查(inspection)與監(jiān)測(monitering)的策略，而不需要進(jìn)行100%的檢查。本文要討論的是檢查方法、技術(shù)和手工檢查工具，以及回顧一下自動檢查工具和使用檢查結(jié)果(缺陷數(shù)量與類型)來改善工藝與產(chǎn)品的質(zhì)量。
檢查是一種以產(chǎn)品為中心的活動，而監(jiān)測是以工藝為中心的活動。兩者對于一個品質(zhì)計劃都是需要的，但是，長期的目標(biāo)應(yīng)該是少一點(diǎn)產(chǎn)品檢查和多一點(diǎn)工藝監(jiān)測。產(chǎn)品檢查是被動的(缺陷已經(jīng)發(fā)生)，而工藝監(jiān)測是主動的(缺陷可以防止) - 很明顯，預(yù)防比對已經(jīng)存在的缺陷作被動反應(yīng)要有價值地多。
檢查其實(shí)是一個篩選過程，因?yàn)樗髨D找出不可接受的產(chǎn)品去修理。事實(shí)十分清楚，大量的檢查不一定提高或保證產(chǎn)品品質(zhì)。德明(Deming)十四點(diǎn)中的第三點(diǎn)說，%26ldquo;不要指望大批檢查%26rdquo;。德明強(qiáng)調(diào)，一個強(qiáng)有力的工藝應(yīng)該把重點(diǎn)放在建立穩(wěn)定的、可重復(fù)的、統(tǒng)計上監(jiān)測的工藝目標(biāo)上，而不是大批量的檢查。檢查是一個主觀的活動，即使有相當(dāng)程度的培訓(xùn)，它也是一個困難的任務(wù)。在許多情況中，你可以叫一組檢查員來評估一個焊接點(diǎn)，但是得到幾種不同的意見。
操作員疲勞是為什么100%檢查通常找不出每一個制造缺陷的原因，另外，這是一個成本高、無價值增值的操作。它很少達(dá)到更高產(chǎn)品質(zhì)量和顧客滿意的所希望目標(biāo)。
幾年前，我們開始了使用%26ldquo;過程監(jiān)測%26rdquo;這個術(shù)語，而不是檢查員，因?yàn)槲覀兿胍獙⑸a(chǎn)場所的思想觀念從被動反應(yīng)轉(zhuǎn)變到主動預(yù)防。一個檢查員通常坐在裝配線的末尾，檢查產(chǎn)品。在一個理想的情況中，工藝監(jiān)測活動是產(chǎn)品檢查與工藝監(jiān)測之間的一個平衡 - 例如，確認(rèn)正確的工藝參數(shù)正在使用，測量機(jī)器的性能，和建立與分析控制圖表。工藝監(jiān)測承擔(dān)這些活動的一個領(lǐng)導(dǎo)角色；它們幫助機(jī)器操作員完成這些任務(wù)。培訓(xùn)是一個關(guān)鍵因素。工藝監(jiān)測員與機(jī)器操作員必須理解工藝標(biāo)準(zhǔn)(例如，IPC-A-610)、工藝監(jiān)測的概念和有關(guān)的工具(例如，控制圖表、Pareto圖表等)。電路板廠家中工藝監(jiān)測員也提高產(chǎn)品品質(zhì)和過程監(jiān)測。作為制造隊(duì)伍中的關(guān)鍵一員，監(jiān)測員鼓勵一種缺陷預(yù)防的方法，而不是一種查找與修理的方法。
過分檢查也是一個普遍的問題。在許多情況中，過分檢查只是由于對IPC-A-610工藝標(biāo)準(zhǔn)的錯位理解所造成的。例如，對于插入安裝的元件，許多檢查員還希望板的兩面完美的焊接圓腳，通孔完全充滿。可是，這不是IPC-A-610所要求的。檢查質(zhì)量隨著檢查員的注意力緊張與集中的程度而波動。例如，懼怕(管理層的壓力)可能提高生產(chǎn)場所的注意力集中程度，一段時間內(nèi)質(zhì)量可能改善。可是，如果大批檢查是主要的檢查方法，那么缺陷產(chǎn)品還可能產(chǎn)生，并可能走出工廠。
我們應(yīng)該回避的另一個術(shù)語是補(bǔ)焊(touch-up)。在正個行業(yè)，許多雇員認(rèn)為補(bǔ)焊是一個正常的、可接受的裝配工藝部分。這是非常不幸的，因?yàn)槿魏涡问降姆倒づc修理都應(yīng)該看作是不希望的。返工通常看作為不希望的，但它是灌輸在整個制造組織的必要信息。重要的是建立一個把缺陷與返工看作是可避免的和最不希望的制造環(huán)境。
對于多數(shù)公司，手工檢查是第一道防線。檢查員使用各種放大工具，更近地查看元件與焊接點(diǎn)。IPC-A-610基于檢查元件的焊盤寬度建立了一些基本的放大指引。這些指引的主要原因是避免由于過分放大造成的過分檢查。例如，如果焊盤寬度是0.25~0.50 mm，那末所希望的放大倍數(shù)是10X，如有必要也可使用20X作參考。
每個檢查員都有一種喜愛的檢查工具；有一種機(jī)械師使用的三個鏡片折疊式袖珍放大鏡是比較好的。它可以隨身攜帶，最大放大倍數(shù)為12X，這剛好適合于密間距焊接點(diǎn)。或許，最常見的檢查工具是顯微鏡，放大范圍10-40X。但是顯微鏡連續(xù)使用時造成疲勞，通常導(dǎo)致過分檢查，因?yàn)榉糯蟊稊?shù)通常超過IPC-A-610的指引。當(dāng)然在需要仔細(xì)檢查可能的缺陷時還是有用的。
對于一般檢查，首選一種配備可變焦鏡頭(4-30X)和高清晰度彩色監(jiān)視器的視頻系統(tǒng)。這些系統(tǒng)容易使用，更重要的是比顯微鏡更不容易疲勞。高質(zhì)量的視頻系統(tǒng)價格不到$2000美元，好的顯微鏡價格也在這個范圍。視頻系統(tǒng)的額外好處是不止一個人可以看到物體，這在培訓(xùn)或者檢查員需要第二種意見時是有幫助的。Edmund Scientific公司(edmundscientific.com)有大量的放大工具，從手持式放大鏡到顯微鏡到視頻 系統(tǒng)。
概括起來，建立一個介于0-100%檢查的平衡的監(jiān)測策略是一個挑戰(zhàn)。從這一點(diǎn)，關(guān)鍵的檢查點(diǎn)，我們將討論檢查設(shè)備...
自動化是奇妙的；在許多情況中，比檢查員更準(zhǔn)確、快速和效率高。但可能相當(dāng)昂貴，決定于其復(fù)雜化程度。自動化檢查設(shè)備可能會淡化人的意識，給人一個安全的錯覺。
錫膏檢查。
錫膏印刷是一個復(fù)雜的過程，它很容易偏離所希望的結(jié)果。需要一個清晰定義和適當(dāng)執(zhí)行的工藝監(jiān)測策略來保持該工藝受控。至少要人工檢查覆蓋區(qū)域和測量厚度，但是最好使用自動化的覆蓋、厚度和體積的測量。使用極差控制圖(X-bar R chart)來記錄結(jié)果。
錫膏檢查設(shè)備有簡單的3X放大鏡到昂貴的自動在線機(jī)器。一級工具使用光學(xué)或激光測量厚度，而二級工具使用激光測量覆蓋區(qū)域、厚度和體積。兩種工具都是離線使用的。三級工具也測量覆蓋區(qū)域、厚度和體積，但是在線安裝的。這些系統(tǒng)的速度、精度和可重復(fù)性是不同的，取決于價格。越貴的工具提供更好的性能。
對于大多數(shù)裝配線，特別是高混合的生產(chǎn)，首選中等水平性能，它是離線的、安裝臺面的工具，測量覆蓋面積、厚度和體積。這些工具具有靈活性，成本低于$50,000美元，一般都提供所希望數(shù)量的反饋信息。很明顯，自動化工具成本都貴得多($75,000 - $200,000美元)。可是，它們檢查板速度更快，更方便，因?yàn)槭窃诰€安裝的。最適合于大批量、低混合的裝配線。
膠的檢查。
膠的分配是另一容易偏離所希望結(jié)果的復(fù)雜工藝。與錫膏印刷一樣，需要一個清晰定義和適當(dāng)執(zhí)行的工藝監(jiān)測策略，以保持該工藝受控。推薦使用手工檢查膠點(diǎn)直徑。使用極差控制圖(X-bar R chart)來記錄結(jié)果。
在一個滴膠循環(huán)的前后，在板上滴至少兩個隔離的膠點(diǎn)來代表每一點(diǎn)直徑是一個好主意。這允許操作員比較帝膠循環(huán)期間的膠點(diǎn)品質(zhì)。這些點(diǎn)也可以用來測量膠點(diǎn)直徑。膠點(diǎn)檢查工具相對不貴，基本上有便攜式或臺式測量顯微鏡。還不知道有沒有專門設(shè)計用于膠點(diǎn)檢查的自動設(shè)備。一些自動光學(xué)檢查(AOI, automated optical inspection)機(jī)器可以調(diào)整用來完成這個任務(wù)，但可能是大材小用。
最初產(chǎn)品(first-article)的確認(rèn)。
公司通常對從裝配線上下來的第一塊板進(jìn)行詳細(xì)的檢查，以證實(shí)機(jī)器的設(shè)定。這個方法慢、被動和不夠準(zhǔn)確。常見到一塊復(fù)雜的板含有至少1000個元件，許多都沒有標(biāo)記(值、零件編號等)。這使檢查困難。驗(yàn)證機(jī)器設(shè)定(元件、機(jī)器參數(shù)等)是一個積極的方法。AOI可以有效地用于第一塊板的檢查。一些硬件與軟件供應(yīng)商也提供送料器(feeder)設(shè)定確認(rèn)軟件。
協(xié)調(diào)機(jī)器設(shè)定的驗(yàn)證是一個工藝監(jiān)測員的理想角色，他通過一張檢查表的幫助帶領(lǐng)機(jī)器操作員通過生產(chǎn)線確認(rèn)過程。除了驗(yàn)證送料器的設(shè)定之外，工藝監(jiān)測員應(yīng)該使用現(xiàn)有工具仔細(xì)地檢查最初的兩塊板。在回流焊接之后，工藝監(jiān)測員應(yīng)該進(jìn)行對關(guān)鍵元件(密間距元件、BGA、極性電容等)快速但詳細(xì)的檢查。同時，生產(chǎn)線繼續(xù)裝配板。為了減少停機(jī)時間，在工藝監(jiān)測員檢查最初兩塊回流之后的板的同時，生產(chǎn)線應(yīng)該在回流之前裝滿板。這可能有點(diǎn)危險，但是通過驗(yàn)證機(jī)器設(shè)定可以獲得這樣做的信心。
X射線檢查。基于經(jīng)驗(yàn)，X射線對于BGA裝配不一定要強(qiáng)制使用。可是，它當(dāng)然是手頭應(yīng)該有的一個好工具，如果你買得起的話。應(yīng)該推薦對CSP裝配使用它。X射線對檢查焊接短路非常好，但對查找焊接開路效果差一點(diǎn)。低成本的X射線機(jī)器只能往下看，對焊接短路的檢查是足夠的。可以將檢查中的物體傾斜的X射線機(jī)器對檢查開路比較好。
自動光學(xué)檢查(AOI)。十年前，光學(xué)檢查被用作可以解決每個人的品質(zhì)問題的工具。后來該技術(shù)被停止不用，因?yàn)樗荒芨涎b配技術(shù)的步伐。在過去五年中，它又作為一種合乎需要的技術(shù)再次出現(xiàn)。一個好的工藝監(jiān)測策略應(yīng)該包括一些重疊的工具，如在線測試(ICT)、光學(xué)檢查、功能測試和外觀檢查。這些過程相互重疊、相互補(bǔ)充，都不能單獨(dú)提供足夠的覆蓋率。
二維的(2-D)AOI機(jī)器可以檢查元件丟失、對中錯誤、不正確零件編號和極性反向。另外，三維(3-D)的機(jī)器可以評估焊接點(diǎn)的品質(zhì)。一些供應(yīng)商開提供臺式、2-D AOI機(jī)器，價格低于$50,000美元。這些機(jī)器對于最初產(chǎn)品的檢查和小批量的樣品計劃是理想的。在較高性能的種類中，2-D獨(dú)立或在線機(jī)器價格在$75,000-125,000美元，而3-D機(jī)器價格$150,000-250,000美元。AOI技術(shù)有相當(dāng)?shù)那巴荆翘幚硭俣群途幊虝r間還是一個局限因素。
數(shù)據(jù)收集是一回事，但是使用這些數(shù)據(jù)來提高性能和減少缺陷才是最終目的。不幸的是，許多公司收集一大堆數(shù)據(jù)而沒有有效地利用它。審查和分析數(shù)據(jù)可能是費(fèi)力的，經(jīng)常看到這個工作只由工程設(shè)計人員進(jìn)行，不包括生產(chǎn)活動。沒有準(zhǔn)確的反饋，生產(chǎn)盲目地進(jìn)行。每周的品質(zhì)會議對于工程設(shè)計與生產(chǎn)部門溝通關(guān)鍵信息和推動必要的改進(jìn)可能是一個有效的方法。這些會議要求一個領(lǐng)導(dǎo)者，必須組織良好，尤其時間要短(30分鐘或更少)。在這些會議上提出的數(shù)據(jù)必須用戶友好和有意義(例如，Pareto圖表)。當(dāng)確認(rèn)一個問題后，必須馬上指派一個調(diào)查研究人員。為了保證一個圓滿結(jié)束，會議領(lǐng)導(dǎo)必須做準(zhǔn)確的記錄。結(jié)束意味著根源與改正行動。
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