PCB科技 - SMT全過程品質控制的實踐與思考

Practice 和 Thinking of SMT Whole Process Quality Control
1 SMT process control characteristics
The focus of SMT process control is mainly 5P: 印刷電路板印製板, 部分, 錫膏焊膏, 放置放置, 剖面曲線, 那就是, 材料 control + printing design (template design + printing control) + patch control + temperature curve design .

1.1資料控制

印刷電路板 (Printed 電路板, 印刷的 電路板) is the most important 材料. 收到資料後, it is necessary to check the manufacturer’s COC (Certification of Completion) certificate (including metallographic section report, 焊盤可焊性報告, cleanliness test), 平整度試驗, 等.), 組裝前需要預乾燥，以去除電路板中的水分, 以及 印刷電路板 必須注意.

組件需要注意引脚的可焊性，並去除金處理。 對於需要二次篩選的部件，還應注意共面性，因為二次篩選過程易受測試夾具夾緊變形的影響，導致共面性較差。

1.2.印刷設計

在列印之前，需要設計範本，確定襯墊的開口和範本的厚度，並確定範本的處理方法。 通常，選擇不銹鋼鐳射切割+內壁電解拋光範本。 交付範本時，應測試張力，應為40-50N。每次使用前也應測試張力，以確保重複使用後不低於30N。

在確定範本的前提下，影響印刷質量的因素有：錫膏質量和印刷工藝參數。 使用前應注意錫膏的測試和驗證、使用過程中的重新溫度、攪拌和使用時間限制。

工藝參數中刮刀的壓力與刮刀的尺寸有關，要求為1.97～2.76N/cm。 印刷速度與錫膏的成分和印刷焊盤的間距有關。

1.3補丁控制

晶片需要檢查元件引脚的共面性，通常設定為0.08 0.12 mm。

通常控制安裝壓力，使元件引線壓入焊膏的深度至少為引脚厚度的一半。 應注意的是，對於易碎玻璃包裝裝置，需要降低安裝壓力，以避免損壞裝置主體。

1.4溫度曲線設計

回流焊接溫度曲線需要對每種不同類型的電路板裝配（印刷電路板組件）進行實際溫度測試。 良好的溫度曲線，預熱溫度結束時的最大熱容和最小熱容收斂，也就是說，整個電路板的溫度達到熱平衡。

溫度曲線設定與電路板裝配尺寸和層數、組件規格、引脚電鍍和焊料規格有關。

2.NADCAP AC7120稽核要求

NADCAP是針對國家航空航太和國防承包商或授權項目的特殊工程管理系統的認證系統. AC7120是稽核印刷品的標準 電路板 組件, 涵蓋印刷品的所有流程 電路板 裝配製造過程, such as CAD ( Computer -Aided Design) data, 程式設計, 組件放置, AOI (Automated Optical Inspection) or X-ray machine inspection, 波峰焊, 回流焊, 手工焊接, 裝配, 打掃, 塗層和密封, Final test (flying probe, 針床, 邊界測試, functional test), 返工, 等.

AC7120稽核主要分為兩部分：檔案稽核，主要檢查工作程式和規範是否符合稽核條款的要求，以及是否完整、充分； 實施的有效性主要是檢查是否通過模型製作（客戶要求、行業要求）有效實施並符合檔案要求。

2.1基本稽核要求

儘管AC7120是對印製板組裝製造過程合規性的稽核要求，但有一些基本要求可普遍用於其他生產線控制，例如：

a）人員要求：操作員和檢查員的IPC，視力檢查證明； 熟悉各種規格和位置； 按要求工作。

b）資料要求：在設計圖紙中規定； 符合ESD（靜電放電）/MSD（濕敏器件）控制； 使用到期日、期初到期日、分包合同到期日的識別和控制； 進入所需的機构驗收； 使用中的定期測試。

c）設備要求：維護檢查表； 授權人員操作設備； 各種監測設備的配寘； 每班測試並保存；

d）工藝要求：符合國際或行業標準； 每個過程後的確認和測試； 程式控制； 工藝方法的合理性；

e）環境要求：溫度、濕度、EPA（靜電保護區）中的ESD要求、雜訊、照度和清潔度。

這些所需檔案將在稽核期間由審計員審查，並在現場稽核期間逐項驗證。

2.2品質控制要求

2.2.1關注品質體系

AC7120專業稽核始終基於本組織品質管制體系要求的實施，具體涉及：品質手冊、程式和檔案控制、人員資質、環境要求、資料控制、供應商控制、首件鑒定、不合格品管理和糾正措施， QA（品質保證、品質保證）人員、內部審核的有效性，結合過程稽核要求，將進行稽核，並要求提供實施證據。

2.2.2注意糾正措施的有效性

注意上一次評審過程中不符合項糾正措施的有效實施和結果的驗證。 如果糾正措施長期未得到有效實施和維護，AC7120專業稽核將發佈兩個嚴重不符合項：一個是重複問題，另一個是系統無法保持糾正措施的有效性。

2.2.3注意可追溯性

任何資料都必須可追溯到原始製造商的批號，尤其是COC必須附在首件報告中。 現場所有資料必須有分包標籤，注明：資料名稱和規格、原包裝有效期、批號、開啟有效期、分包商，資料批號必須與工單一起移植。 所有產品的檔案永久保存，所有現場生產記錄保存5年以上。

2.3工藝專業要求

2.3.1 ESD控制

靜電控制首先是對EPA區域的控制：該區域的硬體設施（地板、桌墊、椅子等必須由防靜電資料製成）、設備接地和其他物體應由防靜電資料製成（周轉箱、垃圾桶、鑷子、吸油筆）。 如果沒有條件使用防靜電資料，則應在操作期間配寘離子風機。

靜電放電資料的靜電控制，防靜電口袋，取放時佩戴防靜電腕帶。

靜電控制人員，日常檢查防靜電鞋和手腕測試。

2.3.2 MSD控制

濕敏設備需要識別液位，在組裝前根據原廠提示進行乾燥，並在車間使用壽命內遵循組裝和使用要求。

2.3.3 電路板裝配清洗

由於電路板裝配涉及許多過程，在焊接第一面後，仍有一段時間完成組裝。 對於交付整機的製造商，電路板裝配需要在單板調試後進行清潔，電路板裝配通常在焊接後8小時以上進行清潔。 此時，清潔效果不再能够最有效地去除電路板裝配上的助焊劑，囙此NADCAP AC7120規定需要在焊接後8小時內清潔電路板裝配。 如果使用水清洗或半水清洗，則需要4小時的乾燥時間，這將極大地限制生產線的工藝週期，囙此可以考慮氣相清洗。

2.3.4返工和返修控制

在行業標準中，返工和維修的數量只有一個限制，但NADCAP AC7120強調不允許返工，維修時必須徵求客戶的意見。

過程專業要求主要審查現場執行的有效性，這也是AC7120稽核的重點。 現場稽核時，應注意各項規定是否具有正確的可追溯性，過程中的執行是否準確、到位，記錄是否完整，操作人員是否能獲得最新有效的指導檔案。 所有規定的要求都是組織的承諾，必須在過程中實現。

3、實踐與思考

經過多次NADCAP現場稽核和內部審核，我覺得在一些管控要求的執行中，在理解和執行上還存在一些偏差，所以總結了幾點經驗分享。

3.1檔案的有效性

在暫時編譯單獨的實施檔案時，除了您自己的測試和體驗形成要求外，您還需要遵循標準並注意客戶要求。 然而，行業標準之間有時存在差异和不一致。 這是一個詳細的驗證，以驗證這些差异和不一致。 協調、採用國際通用規範、術語和要求，而不僅僅是使用它們。

對於需要操作員填寫的表格，無論是產品檔案中的工單還是由於管理需要填寫的表格，都必須有來源。 所有表格都必須有表格編號和表格版本號，可以追溯到具體的檔案規定。

3.2人員崗位勝任

一般來說，工藝或程式檔案規定操作人員和檢驗人員需要取得上崗證，人員能力的動態管理必須形成有效的體系。 需要定期或每年對這些人員進行現場檢查和評估，詢問並見證其操作：

a）員工描述他們的職位，並要求每位員工清楚地知道他們所從事的職位和職責；

b）重新進行實際操作，要求每位員工的操作完整、正確；

c）員工是否可以査詢操作的支持檔案，每個員工都需要清楚地知道有效的SOP基於什麼以及從哪裡獲得。

3.3 FAI首件檢驗

在執行首件檢驗檔案的要求時，注意每個過程和最終檢驗是否合格，以及整個過程中是否有任何偏差。 此外，需要重點關注以下3個要求：

a）資料的質量證書，以確保來料質量的可追溯性，資料包括外購件、印刷電路板和其他外購件；

b) FAI (first article inspection) of parts, 如FAI報告 印刷電路板 和底盤；

c）特殊工藝和特性尺寸測試。 這些需要測試的特性需要在圖紙中明確說明，以便充分實現設計、過程和執行，確保產品符合性。

3.4隔離

為了防止意外使用，需要在現場隔離的項目有：不合格或有問題的待定項目、過期項目和額外項目。 通常程式檔案比較粗糙，只提出了識別和隔離的要求，沒有具體的實施步驟。 現場執行期間需要進一步澄清：

a）誰負責提出隔離請求；

b）檢疫產品（在製品、成品）的範圍，是否需要回收出廠產品；

c）隔離需要發佈的部門，以避免遺漏執行步驟；

d）決策者。

3.5生產線6s控制

它不需要一個真正的環境監測系統來量測一段數據，以表徵生產線環境是否符合標準，而是通過整個6s來塑造一個良好的工作環境：

a）如何控制環境中的污染物並將FOD（异物碎片）降至最低；

b）員工進出生產線時是否洗手，確保對產品無害，對自己無害；

c）工作表面和地面的清潔度；

d）波峰焊和回流焊設備排氣管的清潔度；

e）防靜電袋和箱子等容器底部和週邊的清潔度；

f）冰柜、焊劑筆和化學試劑內部的清潔度。

3.6風險控制

風險無處不在，可能來自誤操作、未執行或損壞。 必須採取有效的預防措施，防止風險發生。 SMT生產線中存在許多可能的風險。 有必要實施設備的本質安全和生產線的自動改造，以减少或解决風險。 結合當前實際，採用自動化、智能化手段。

a）對於生產線的溫濕度控制，最佳做法是使用24小時精密溫濕度空調控制，一旦超過標準，將立即報警； 略加練習的是24小時針式畫線實时記錄方法，確保不間斷監測； 最糟糕的方法是人為的——每2小時檢查一次手錶的管道缺乏即時監控。 一旦超過標準，採取措施已經對產品產生了影響。

b) ESD detection for employees, 最佳做法是建立訪問控制系統, 使用閘門和紅外警報來禁止未通過的檢查； 一點做法是只檢查而不使用報警系統； 最糟糕的做法是不檢查員工每天何時進出生產線.
3.7 Statistical requirements
There are statistics everywhere in the process. 統計資料用於觀察波動，以便更好地改進, 並保持良好的流程, 操作, 和方法. 組織應製定統計技術的應用要求, 規定責任單位, 統計範圍, 統計頻率, 後統計分析, 以及應採取的措施. 統計資料不僅僅是產品資料. The factors that can be counted by SMT production line are:
a) Product quality data such as PCBA welding quality, 電路板裝配塗層厚度, 和離子濃度 PCBA cleaning;