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        SMT制程品質(zhì)改善研究

        2022-02-17 11:58:56趙琳袁翠蘋
        電子制作 2022年3期
        關(guān)鍵詞:不良率制程電磁閥

        趙琳,袁翠蘋

        (石家莊諾通人力資源有限公司,河北石家莊,050000)

        0 前言

        本文主要目的是探討SMT制程質(zhì)量改善的方法,可以將企業(yè)的SMT制程改善分成改善前、提升零件進料品質(zhì)以及整體質(zhì)量改善等三個階段,并在各階段中利用車間系統(tǒng)資料統(tǒng)計及分析的手法,找出影響制程質(zhì)量的主要原因,提出改善對策,執(zhí)行改善方案,檢查分析結(jié)果,并持續(xù)改善直到問題被解決。

        1 SMT制程概述

        1.1 SMT基本制程

        SMT基本制程如圖1所示,包括如下順序和環(huán)節(jié):領(lǐng)料→備料→架料→送板→錫膏印刷→SPI檢驗→置件→回流焊接→AOI檢驗→X-Ray檢驗。

        圖1 SMT基本制程

        圖中的SPI(Solder Paste Inspection)指的是錫膏印刷的自動化質(zhì)量檢驗,Pick&Placement指的是SMT的零件置件制程,Reflow指的是將錫膏高溫熔化使零件與PCB得以結(jié)合的回焊制程,AOI是自動光學(xué)檢驗機用于檢查零件本體與置件后錫膏回焊的品質(zhì),X-Ray檢驗制程是補強AOI(Automatic Optical Inspection)設(shè)備檢驗?zāi)芰Σ蛔愕牟糠郑话阌糜跈z查球柵數(shù)組封裝IC零件與PCB焊墊錫膏結(jié)合強度的質(zhì)量。

        1.2 SMT制程不良率計算方式

        SMT制程不良率是以(不良零件數(shù)/SMT總置件數(shù))*1,000,000的方式來表示,也就是一般通稱的DPPM(Defect Parts Per Million每一百萬顆置件數(shù)中的不良零件數(shù))。

        1.3 制程問題的統(tǒng)計分析

        SMT制程問題的統(tǒng)計主要是經(jīng)過下述幾項數(shù)據(jù)得來:①AOI設(shè)備100%的不良檢驗數(shù)據(jù);②X-Ray的抽檢不良數(shù)據(jù);③后段測試制程檢測后歸屬于SMT制程的不良數(shù)據(jù),這三項數(shù)據(jù)的總合稱為SMT的總不良率,但因后段制程檢測及維修的時效問題,常常無法及時反應(yīng),因此統(tǒng)計上常以Trend Chart(推移圖)的方式取得不良率推移及改善效果的統(tǒng)計分析。

        2 SMT制程品質(zhì)優(yōu)化總體設(shè)計

        2.1 個案研究企業(yè)介紹

        本文選擇某企業(yè)作為個案研究對象,它是一個工業(yè)計算機、電源供應(yīng)器、RF天線及網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品的銷售、研發(fā)與制造的公司,公司的SMT部門每個月的置件數(shù)量,平均超過0.4~0.85億個零件,其制程不良分析早期主要以產(chǎn)出的不良數(shù)進行每個月的不良原因分析與改善對策的追蹤。本文選取的SMT不良數(shù)據(jù)為2020年4月份的數(shù)據(jù)如表1所示,其中前十大不良總數(shù)為426。

        表1 SMT十大不良現(xiàn)象

        表1顯示SMT該月的不良數(shù)據(jù),在當(dāng)月PCBA(Printed Circuit Board Assembly)的總不良數(shù)10963中,零件不良數(shù)為6078,其不良數(shù)占比為55.44%;SMT的制程不良數(shù)有2199,其不良數(shù)占比為20.06%。因為SMT不良現(xiàn)象種類過多,所以平常主要針對前10大主要不良現(xiàn)象做分析。

        2.2 SMT制程質(zhì)量改善項目執(zhí)行架構(gòu)

        企業(yè)在實施SMT制程質(zhì)量改善項目過程中,嚴(yán)格按照執(zhí)行架構(gòu)要求,在每周的質(zhì)量檢討會議中討論的前一周制程質(zhì)量問題,經(jīng)過數(shù)據(jù)的分析,提出對應(yīng)的改善措施,并持續(xù)追蹤改善的方案是否有效、改善的結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期。本文提出的制程品質(zhì)改善架構(gòu)如圖2所示。

        圖2 SMT項目改善架構(gòu)圖

        為了徹底改善SMT的制程品質(zhì),企業(yè)可以在指定時間范圍內(nèi),討論前一周的生產(chǎn)結(jié)果,內(nèi)容主要有三個部分:針對SMT上一周整體的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行主要質(zhì)量問題的要因分析,并提出對應(yīng)的改善措施;討論前兩周的質(zhì)量改善狀況;通過質(zhì)量改善項目小組持續(xù)以PDCA循環(huán)的方式針對改善未達(dá)目標(biāo)問題進行追蹤,直到問題解決。

        2.3 改善項目解決問題的步驟與方法

        通過對SMT項目制程改善過程進行分析,制定了如圖3所示的解決問題的基本框架。

        圖3 解決問題流程圖

        (1)主題選定

        根據(jù)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)給的方針、目標(biāo),明確自己任務(wù)和職責(zé),將各種問題列出來,并分析潛在性、長期性問題;然后列出評價項目及其重要程度,并進行全體組員表決,通過比較來選定主題;最后明確表達(dá)問題地點及確定衡量指標(biāo),顯示出主題目的。

        (2)把握現(xiàn)狀

        描述流程或制程情況,決定主題收集特性項目,調(diào)查以前到目前的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)時間系列觀察其變化情況,進行層別,找出問題所在,核實是否有其他變異、傾向、趨勢等,并根據(jù)過去數(shù)據(jù)經(jīng)驗和經(jīng)營目標(biāo)合理設(shè)定目標(biāo)。

        (3)擬定執(zhí)行活動計劃

        活動計劃擬定需要采用5W1H方針,明確Why目的、What實施項目、Who負(fù)責(zé)人、When活動期間、Where執(zhí)行活動的地點以及How如何做的方法。

        (4)要因分析

        從廣度角度來分析,要善于運用材料、人員、機器、方法、量測、時間及其他來源層別(供貨商、生產(chǎn)地點、線別、班別等)等,收集這些數(shù)據(jù),并觀察變化及相對關(guān)系。利用現(xiàn)場、現(xiàn)物、現(xiàn)時去觀察和證實原因。從深度角度來分析,要多問Why,每一次Why即為一層,每一次Why的答案需相互獨立事件,如此開展下去,自然浮現(xiàn)要因深度情況。另外就是妥善運用各種品保手法,要因分析圖(魚骨圖、樹圖)、管制圖、直方圖、查檢表、相關(guān)圖、層別法等。

        (5)對策擬定

        確定方案前需要提出對策,根據(jù)真實要因,小組成員都可提出相對應(yīng)改善行動,可利用各種對策創(chuàng)意方法,充分提出討論,通過分析效果性、可行性、經(jīng)濟性等因素后,最終選定對策,并將對策具體化。

        (6)對策實施

        根據(jù)計劃來執(zhí)行,在軌道上有一定方向、目的前行,可衡量、可追蹤、要檢討和實時修正、調(diào)整。

        (7)效果確認(rèn)

        在指定時間范圍內(nèi),將成效數(shù)字化,并和目標(biāo)進行短期、長期的比較,有形成果看量化,無行成果看士氣、態(tài)度、行為、觀念及群體合作關(guān)系。如果成效不顯著或不佳,應(yīng)考慮具體原因。

        (8)防止再發(fā),標(biāo)準(zhǔn)化

        如果成效良好,應(yīng)思考如何持續(xù)維持和擴大范圍。先行制定特定(時、空、物)臨時標(biāo)準(zhǔn)和管理方法,經(jīng)過培訓(xùn)作業(yè)者來保障標(biāo)準(zhǔn)化實施。

        (9)反省、比較及制定以后主題

        對整個項目改善的過程、方法以及效益進行反省,并在改善小組成員之間進行分享和總結(jié),并制定以后主題。

        3 SMT質(zhì)量改善前的狀況分析

        從企業(yè)車間系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提取出相關(guān)資料和數(shù)據(jù),得到如表2所示的SMT質(zhì)量狀況,再經(jīng)由Pivot Analysis方法,進行不良率分析所得到的結(jié)果。企業(yè)工程技術(shù)人員及品管工程師采取項目管理、全面質(zhì)量管理、六西格瑪、商業(yè)智能系統(tǒng)、Pivot Analysis,并以親和圖架構(gòu)的改善機制來進行SMT制程質(zhì)量的改善計劃。執(zhí)行方式是將SMT工程師、技術(shù)人員進行分組,針對每日的制程生產(chǎn)數(shù)據(jù)提出報告,維修工程師負(fù)責(zé)提出歸納SMT質(zhì)量問題的報告,生產(chǎn)和質(zhì)量工程師負(fù)責(zé)不良原因的分析,并在每日的檢討會議中,由相關(guān)單位的工程人員共同提出改善對策,然后由制程控制和生產(chǎn)工程人員依PDCA的方法,持續(xù)追蹤改善的結(jié)果。

        表2 SMT質(zhì)量狀況

        4 SMT質(zhì)量改善實際案例分析

        本文將SMT制程質(zhì)量改善項目執(zhí)行過程中的一個實際操作案例展開分析。

        4.1 選定主題

        成立品質(zhì)改善小組,明確小組領(lǐng)導(dǎo)、成員以及他們負(fù)責(zé)的三條生產(chǎn)線line1、line2、line3,選定主題為“SMT 2020年4月份品質(zhì)前3大異常改善”,SMT制程質(zhì)量不良數(shù)據(jù)前三分別為“空焊、偏移以及立碑”,它們的異常數(shù)量分別為1140、1092、553,如圖表3所示。

        表3 SMT line1-line3的制程前三大不良數(shù)據(jù)

        4.2 問題描述與分析

        本文將以其中幾個維修工單的設(shè)備維修情況進行分析:

        問題一:設(shè)備SN-902 SPK V2 B1的隔離框空焊,其中,隔離框本體不平整,零件共面度高于廠內(nèi)鋼板厚度0.10mm錫膏與隔離框無法接觸造成爐后空焊,如圖4所示。

        圖4 隔離框空焊

        問題二:設(shè)備PCE4556AH的零件位置U1偏移,其中,使用機臺2080,506吸嘴橡膠破皮造成漏真空,置件不穩(wěn)定發(fā)生U1位置偏移,如圖5所示。

        圖5 PCE4556AH U1偏移

        問題三:設(shè)備FAP-321的零件位置C55、C200立碑,其中,F(xiàn)X3-1 RR邊3號頭電磁閥衰減、真空異常,造成置件位置偏移,零件與錫膏接觸面積不均,過爐中發(fā)生拉力不平衡,產(chǎn)生立碑,如圖6所示。

        4.3 真因分析

        (1)魚骨分析圖

        生產(chǎn)線line1~line3前3大異常改善的魚骨分析圖,如圖7所示。

        圖7 line1—line3前三大異常改善魚骨分析圖

        (2)不良真因分析

        原物料隔離框不良真因分析:隔離框本體不平整;零件共面度高于廠內(nèi)鋼板厚度0.10mm;錫膏與隔離框無法接觸造成爐后空焊,不良率8.08%。

        設(shè)備部品老化:機臺吸嘴零件老化破損,造成漏真空影響置件準(zhǔn)確度,使零件置件偏移;FX3-1RR邊3號頭電磁閥衰減,造成真空吸力異常,使零件位置偏移;發(fā)生零件與錫膏接觸面積不均,過爐中發(fā)生拉力不平衡,產(chǎn)生立碑現(xiàn)象。

        4.4 對策擬定

        經(jīng)確認(rèn)真因后,制定對策如下:

        (1)材料:原物料問題反應(yīng)供貨商,進行原物料改善。同時隔離框位置加放0.60mm錫絲。預(yù)計改善空焊不良率達(dá)到7%以上。

        (2)設(shè)備:更換不良吸嘴、更換電磁閥。預(yù)計改善立碑(1%)、偏移(0.83%),改善不良率總計為1.83%。

        4.5 實施對策

        (1)對策1:設(shè)備SN-902 SPK V2 B1隔離框加放0.60mm錫絲:因隔離框平整度超過廠內(nèi)鋼板厚度0.10mm,錫膏無法覆蓋隔離框變形造成的空焊問題,增加0.60mm錫絲,可以增加融錫后的吃錫量,降低隔離空發(fā)生空焊的機率。通過實施該對策獲得結(jié)果:將隔離框位置加放0.60mm錫絲,將原物料不良改善,經(jīng)追蹤對象 SN-902 SPK V2 B1隔離框生產(chǎn)情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),執(zhí)行改善對策后,追蹤3個工單,不良率為0%,改善幅度8.08%。

        (2)對策2:更換2080機臺506吸嘴:因吸嘴橡膠破皮造成吸嘴漏真空,取料置件的不穩(wěn)定性,發(fā)生置件偏移;更換新吸嘴可解決漏真空問題,改善零件偏移的發(fā)生。通過實施該對策獲得結(jié)果:更換不良吸嘴,可將零件偏移改善,經(jīng)追蹤對象PCE4556AH U1生產(chǎn)情況,追蹤4個工單,不良率為0%、改善幅度0.91%。

        (3)對策3:更換設(shè)備FX3-1 RR3電磁閥:電磁閥衰減,引起真空異常,造成置件位置偏移產(chǎn)生立碑現(xiàn)象;更換電磁閥可改善真空異常問題,解決因零件偏移造成的立碑問題。通過實施該對策獲得結(jié)果:經(jīng)追蹤對象設(shè)備FAP-321C的零件位置C55、C200生產(chǎn)情況,追蹤2個工單,不良率為0%、改善幅度1%。

        三個對策實施結(jié)果表明,這些對策都為有效對策,可以達(dá)到預(yù)期效果,但是它們都屬于矯正對策,為已發(fā)生的不良情況事后補救措施。

        真正有效對策在于預(yù)防措施,即風(fēng)險評估與避免發(fā)生不良,因此需要提出有效預(yù)防對策。對策一:隔離框位置加放0.60mm錫絲,制定進料標(biāo)準(zhǔn),共面度不可大于0.1mm,要求供貨商提出具質(zhì)量保證的制程證據(jù),核實供貨商確保根據(jù)制程證據(jù)執(zhí)行生產(chǎn)及出貨。對策二:更換不良吸嘴和電磁閥,建立定期設(shè)備保養(yǎng)及點檢作業(yè)標(biāo)準(zhǔn),確保不良設(shè)備提早發(fā)現(xiàn)及更換。

        5 研究結(jié)論

        本文對電子制造業(yè)生產(chǎn)制程中的SMT流程質(zhì)量改善進行了研究,指出SMT是電子產(chǎn)品生產(chǎn)流程的第一個相當(dāng)重要的制程,其質(zhì)量高低決定了后續(xù)維修或報廢的機率,因此必須高度重視該制程的品質(zhì)。項目執(zhí)行過程中,需要創(chuàng)建質(zhì)量改善項目小組和確定成員,將制造流程管理的相關(guān)資料,進行要因分析,找出影響不良的因素,加以改進。在分析車間系統(tǒng)數(shù)據(jù)時,會運用到樞紐分析的功能,極大提升了數(shù)據(jù)的有效性、完整性以及正確性。另外它具有數(shù)據(jù)處理的時間壓縮功能,并且可以按照需求設(shè)定特定的時間區(qū)間格式,所以對數(shù)據(jù)處理的時間推移上,有很大的彈性。本文研究讓參與SMT制程品質(zhì)改善項目的工程人員意識到,只要依循相關(guān)的的步驟,就可縮減數(shù)據(jù)整理的時間,企業(yè)在后期已將此功能結(jié)合商業(yè)智能系統(tǒng)與車間系統(tǒng)數(shù)據(jù),讓用戶能隨時隨地的截取相關(guān)數(shù)據(jù),并運用在日常的管理工作中。

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