現(xiàn)代電子裝聯(lián)應(yīng)秉承“設(shè)計是源頭,物料是保障,工藝是關(guān)鍵,管理是根本,理念是核心”這一現(xiàn)代電子裝聯(lián)的核心理念,拋棄就工藝論工藝,單純局限于工藝的舊思維模式。
1.設(shè)計是源頭
確保設(shè)計的正確性,滿足DFM、DFA、DFR和DFT的要求,不允許違反禁限用設(shè)計和工藝的規(guī)定。只有在設(shè)計的初級階段就把設(shè)計的可制造性、可使用性、可檢測性和制造的經(jīng)濟性、質(zhì)量的穩(wěn)定性等進行充分論證和關(guān)注,才可能達到“零缺陷設(shè)計”和“零缺陷制造”的雙重目的,只有這樣的企業(yè)才能為市場提供性價比高的優(yōu)質(zhì)電子產(chǎn)品。HP公司DFM統(tǒng)計調(diào)查表明:產(chǎn)品總成本60%取決于產(chǎn)品的最初設(shè)計,75%的制造成本取決于設(shè)計說明和設(shè)計規(guī)范,70%~80%的生產(chǎn)缺陷是由于設(shè)計原因造成的。中國航天部門統(tǒng)計,一個航天型號產(chǎn)品的質(zhì)量問題80%出在電裝焊接上,而造成電裝焊接質(zhì)量問題的主要原因是電路設(shè)計缺乏可制造性。2008年中國電科統(tǒng)計表明:電子產(chǎn)品的質(zhì)量問題75%出在電裝焊接上,而造成電裝焊接質(zhì)量問題的主要原因也是電路設(shè)計缺乏可制造性。中國電科綜合了國內(nèi)外電子裝聯(lián)行業(yè)和集團公司的經(jīng)驗,以及國內(nèi)外相關(guān)標準最新要求的內(nèi)容,從可制造性設(shè)計、物流、工藝優(yōu)化和質(zhì)量監(jiān)控四個層面對PCBA研制生產(chǎn)全過程工藝質(zhì)量控制提出要求,覆蓋典型組裝焊接工藝類型,新型元器件、新材料、新技術(shù)應(yīng)用和關(guān)鍵工序質(zhì)量控制要求。把設(shè)計和工藝結(jié)合在一起,把工藝和工藝過程控制結(jié)合在一起,不但提出了PCBA的質(zhì)量要求和質(zhì)量目標,而且十分詳細地提出了實現(xiàn)上述質(zhì)量目標的設(shè)計、物料工藝優(yōu)化和質(zhì)量監(jiān)控措施,這一做法在國內(nèi)外以往的所有標準和規(guī)范體系中尚屬首次被國內(nèi)著名電子裝聯(lián)專家譽為具有國際先進水平。 對故障案例的分析是十分重要的,但也是初步的,一般的可靠性分析人員基本上是就案例論案例,或者著重于從工藝角度來分析故障現(xiàn)象;而我們恰要通過案例分析明確什么樣的設(shè)計是錯誤的,是沒有可制造性的同時,針對高可靠電子產(chǎn)品的故障案例集中反映在違反禁限用工藝和設(shè)計的現(xiàn)象,重點指出什么樣的設(shè)計是絕對禁止的通過上述分析,向企業(yè)的管理者,尤其是第一把手和產(chǎn)品型號總師明確造成電子產(chǎn)品質(zhì)量問題的主要成因是設(shè)計缺乏可制造性。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用IPD和DFX的先進設(shè)計和管理理念,以適應(yīng)電子裝聯(lián)先進制造技術(shù)的電路設(shè)計為目標,提出包括可制造性設(shè)計(DFM)、電子裝聯(lián)工藝物流質(zhì)量控制、工藝優(yōu)化設(shè)計、員工要求及全方位培訓(xùn)和管理體制頂層策劃五個層面的系統(tǒng)解決方案。
以板級電路為例,可制造性設(shè)計是貫穿PCB/PCBA全生命周期的并行設(shè)計,它完全不同于目前絕大部分電子企業(yè)工藝工作從產(chǎn)品研制生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈的后端參與進去的滯后的做法,也不同于當(dāng)前流行的工藝從設(shè)計結(jié)束參與進去的可制造性分析;而是完全與電路設(shè)計同步并行進行,即從產(chǎn)品的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標論證和方案設(shè)計階段參與進去,直到產(chǎn)品的售后服務(wù)階段。
2.物料是保障
物料是電子裝聯(lián)焊接過程中最根本和最基礎(chǔ)的構(gòu)成要素,它既包括元器件、PCB這類加工材料,也包括焊膏、焊料、助焊劑、貼片膠、清洗劑等工藝材料/輔料,其質(zhì)量的好壞和是否滿足要求,直接影響焊接質(zhì)量許多電子裝聯(lián)的質(zhì)量問題往往是由于所用材料的物理、化學(xué)性能存在缺陷造成的。物料質(zhì)量控制是保證電子裝聯(lián)質(zhì)量的基礎(chǔ)。電子裝聯(lián)物料控制的基本目標是:“制造過程中所使用的各種物料,如電子元器件印制電路板、焊膏、焊料、助焊劑、貼片膠、清洗劑等工藝材料/輔料等在采購、入庫、儲存、外包、流轉(zhuǎn)等生產(chǎn)過程的所有環(huán)節(jié),都必須符合電子裝聯(lián)質(zhì)量要求?!敝袊圃毂仨氉叱鰡我坏姆轮坪汀吧秸钡墓秩Γ荒苡肋h停留在“認識可靠性和可重復(fù)性概念的重要性階段”。任何一個電子產(chǎn)品都應(yīng)追求高質(zhì)量、高品位;而要實現(xiàn)高質(zhì)量、高品位,首先必須遵循DFX的規(guī)則,必須進行工藝優(yōu)化設(shè)計,尤其是必須恢復(fù)工藝應(yīng)有的地位和作用。強調(diào)設(shè)計是源頭,從根本上解決電路設(shè)計的質(zhì)量問題,在設(shè)計的初級階段就把設(shè)計的可制造性、可使用性、可檢測性和制造的經(jīng)濟性、質(zhì)量的穩(wěn)定性等進行充分的論證和關(guān)注??芍圃煨栽O(shè)計和物料質(zhì)量控制是影響電子產(chǎn)品焊接質(zhì)量和可靠性的源頭,立足于“預(yù)防”為主的策略,從源頭和過程對影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵要素進行控制和“預(yù)防”,其目的是盡可能減少乃至消除由設(shè)計和物料質(zhì)量問題帶來的先天不足。
優(yōu)化工藝參數(shù),不允許違反禁限用工藝的規(guī)定確保組裝焊接質(zhì)量滿足高可靠電子裝備的要求。先天的設(shè)計缺乏可制造性的缺陷和物料質(zhì)量問題,是很難通過改進工藝措施進行補償?shù)?,也就是說工藝絕不是萬能的!反過來講,良好的設(shè)計質(zhì)量和物料質(zhì)量,也不會自然導(dǎo)致可靠的焊接質(zhì)量,必須以優(yōu)化焊接工藝參數(shù)為核心,以建立完整的工藝質(zhì)量控制體系為目標,進行工藝的研究和開發(fā)。國外發(fā)達工業(yè)國家始終把工藝技術(shù)研究試驗放在突出的位置上。美國工業(yè)范圍內(nèi)各研究階段投入的資金和人力比例,如果以基礎(chǔ)理論研究為1,則應(yīng)用研究為5,產(chǎn)品開發(fā)研究為20,而工藝技術(shù)研究為300。也就是說,工藝技術(shù)研究的投入是產(chǎn)品開發(fā)研究的15倍!而我們國內(nèi)的情況恰恰完全相反。美國知名智庫麥肯錫全球研究院的《中國創(chuàng)新的全球效應(yīng)》指出:“中國在科學(xué)研究型創(chuàng)新’中與發(fā)達國家存在很大差距的原因在于,科研創(chuàng)新體系的成果質(zhì)量與投入的規(guī)模仍然不成比例。盡管中國的研發(fā)投資規(guī)模領(lǐng)先全球,但只有5%的研發(fā)經(jīng)費用于資助基礎(chǔ)研究,而美國這一比例是19%。是否重視工藝技術(shù)研究和試驗,直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的提高和經(jīng)濟效益的增長。
努力提升各企業(yè)主管領(lǐng)導(dǎo)對在電子產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)過程中實施DFX必要性和重要性的認同感,要努力讓各級領(lǐng)導(dǎo)充分認識到一個企業(yè)要做大做強,實施DFX是必由之路!沒有一個集中統(tǒng)一的工藝研究部門,沒有實力強勁的工藝人員作支撐,也就失去了實施DFX的平臺。
電路、結(jié)構(gòu)和工藝是構(gòu)成電子產(chǎn)品的三大技術(shù)要素,三者缺一不可,相輔相成;一臺先進、完美的電子產(chǎn)品,不但要有技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理的電路方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計,更需要先進的工藝技術(shù),產(chǎn)品的最后實現(xiàn)及它是否具有市場生命力,在很大程度上取決于工藝技術(shù)的先進程度。對于電子產(chǎn)品而言,路設(shè)計產(chǎn)品的功能,結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)品的形態(tài),工藝設(shè)計產(chǎn)品的過程??芍圃煨栽O(shè)計差是影響電子產(chǎn)品質(zhì)量的源頭,這個現(xiàn)象主要表現(xiàn)在THT時期和SMT的早期。在THT時期和SMT的早期,一個電子組裝工程師只需了解裝備的結(jié)構(gòu)原理和構(gòu)成,按照設(shè)計預(yù)定的可靠性期望值和目標,依靠經(jīng)驗的積累就能將其組裝成獨立的產(chǎn)品,在這個時期,電子產(chǎn)品的可靠性大部分取決于設(shè)計的正確性和可制造性。隨著高密度細間距元器件、微小型元器件和電子裝聯(lián)技術(shù)的高速發(fā)展,電路設(shè)計的功能逐漸弱化。當(dāng)產(chǎn)品的小型化需要應(yīng)用引線中心距小于或等于0.3mm的高密度高精度QFP、BGA、CSP等SMD,以及英制0201、1005和公制03015Chip,當(dāng)PCB上的安裝密度高于35~50個/cm2、焊點密度高于100點/cm2,面對3D組裝、多芯片組件(MCM)和3D-MCM為代表的第五代組裝技術(shù),必須依賴先進的電子裝聯(lián)技術(shù)和先進的電子裝聯(lián)設(shè)備。
在現(xiàn)代電子產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)中,電子裝聯(lián)技術(shù)的作用發(fā)生了根本性的變化,它是總體方案設(shè)計人員、企業(yè)的決策者實現(xiàn)產(chǎn)品功能指標的前提和基礎(chǔ)。電子裝聯(lián)可靠性是電子設(shè)備可靠性的主要問題,電子裝聯(lián)技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)備設(shè)計和制造的基礎(chǔ)技術(shù)在應(yīng)用3D-MCM第五代組裝技術(shù)的電子產(chǎn)品中,電子產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)整個系統(tǒng)環(huán)節(jié)的各類設(shè)計的作用將發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化:電路設(shè)計的作用勢必會越來越淡化,其作用只相當(dāng)于應(yīng)用THT技術(shù)時的“預(yù)處理工序”;雖然十分重要,卻起不到?jīng)Q定作用,取而代之的是電子產(chǎn)品開發(fā)鏈中的“并行工程”
企業(yè)的決策者完全可以采用在電子產(chǎn)品應(yīng)用THT技術(shù)時購買元器件一樣從市場上去購買/引進設(shè)計定型的電路,然后按產(chǎn)品的技術(shù)要求進行組合,按使用條件進行必要的試驗,而僅對為數(shù)不多的電路進行設(shè)計,產(chǎn)品設(shè)計的“重頭戲”是電氣互連技術(shù)。這是技術(shù)進步的標志,是先進制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
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