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      一、概述
      随着我国通讯、计算机及网络和电子类产品快速发展,促使SMT这一支撑高技术产品发展的基础技术,已逐渐由技术性探索走向成熟的实际生产应用阶段。应用的范围也由过去少数几个电子企业扩展到几乎各个行业。仅北京电子学会SMT专业委员会的主要成员就来自电子、通信、机械、航空、航天、兵器、船舶、家电、公安和轻工等百余家企业。一些企业引进的SMT生产设备,运行情况良好,并在该技术应用领域取得了可喜的经济效益和成就。九八年北京市电子行业实

现工业总产值450亿元,北京电子行业已成为支持首都经济发展的第一支柱产业。但是我们还应清醒地意识到,也有不少单位SMT的应用情况令人遗憾,在花费了大量外汇引进了SMT设备之后,却无法满足生产要求,出现诸如设计、工艺过程与SMT不相适应;生产过程效率低、消耗大;产品质量水平差;SMT设备运行不正常、故障率高,维修和保养工作跟不上,后期投入费用过大,造成设备长期闲置的后果。与此同时,许多企业还在技术准备不足的情况下投资上马SMT设备。另外,随着国外SMT发展趋势,适应新产品和满足IC最新封装形势的SMT技术和设备不断涌现,在用的SMT系统都面临技术和设备不断更新的问题,这不免给企业的发展增加了新的投资风险。为此应用好现有设备,使企业赢得较高的经济效益,步入良性循环,寻求新的发展,我认为具有十分现实的意义。
二、SMT所涉及的要素
      SMT是一个系统工程,它涉及元器件及其封装和编带形式、PCB、材料及辅料、设计、制造技术和生产工艺、设备及备件、工装、检测和管理等多种要素,是一项综合性生产技术,只偏重某一环节或某几个环节,都不能实现真正意义 上的良好运行。过去有些企业存在一个认识上的误区,即SMT就是贴片机设备的选择及应用,认为贴装设备用好,SMT就运行好了。实际情况没这么简单,组成SMT的各环节都是相互关联的。 设计环节已不是传统意义上的设计思路,它要求技术决策者和设计人员从深层次认识和运用SMT,熟悉设备和工艺,在新产品和新技术上使用并推广SMT。
1、元器件的选用
      掌握SMD的尺寸、形状及精度,了解生产工艺过程并选用可满足工艺要求的元器件,如满足自动化设备所要求的机械强度;适应于设备的包装和编带方式;符合回流和固化工艺的焊接热性能;承受不同清洗方式的耐蚀性;以及能 最大限度发挥设备效率和可靠性的IC封装形式等。
2、设计环节
      所谓设计环节也是一个综合系统,设计人员首先对元器件特别是SMD的选用有较充分的认识,并对产品的工艺设计环节有一定的了解,在设计阶段就应同时考虑生产工艺方案,这样可在产品批量生产中,为最大限度提高产品质量和生产效率,打下十分关键的基础。设计环节与SMT设备的良好运用有相当多的关联,如设备对PCB定位方式、尺寸极限的要求,设备可贴装元件的范围,设备对元器件定位的识别方式和要求、对IC管腿的识别、对元件高度尺寸和可容纳最多元件数量的要求等。
3、生产工艺技术
       要充分发挥现有SMT设备的作用,生产出高质量、低成本的产品,确定合理的生产工艺方案非常关键。在总体工艺方案确定后,要详细编制丝印、点胶及贴片、回流及固化的程序和具体参数,通常的电路板需要由几台设备协作共同完成组装任务。在对单台设备贴放元件的品种选择、路径设置、位置坐标等因素优化后,还应考虑几台设备衔接的节拍合理,避免造成整条生产线的停顿,生产中要根据不同的工艺要求,贯彻正确的工艺方案,并不断在生产中进行完善。
常见的几种SMT生产工艺方案如下
1)单面贴装工艺
2)双面贴装工艺
3)单面混装
4)双面混装
三、加强SMT设备管理的几个步骤
1、SMT建线方案设计
建线的原则:适用、经济、可扩展。
       要结合SMT使用的目的,生产产品的性质和类型,考虑产品使用元器件及IC的尺寸和精度,元器件的种类及数量,产品所要求的P板大小、生产规模及批量要求和质量水平要求,确定设备机型。根据产品工艺要求,结合不同类型产品可能采取的工艺方案,确定SMT设备的功能和配置。必须考虑到可扩展性。由于电子产品及与之配套的元器件行业发展速度非常快,SMT设备从系统的功能、精度、指标扩展和生产能力提高等方面要留有余地。选择最新式设备,并一次将选件购齐,势必造成投资过高,而且许多选件不适用形成多年闲置,造成大量资金占压,经济性不佳。要建成一条配套齐全、能力较强的SMT生产线,投资额大,而且设备换代周期短,一些中小企业承担相当困难。下决心购置的企业如应用效果不好,会给企业带来很重的包袱。故在建线设计时,选择经济适用是相当关键的。高速机速度快,功能强,但价格约为中速机的2~3倍。如所生产的产品类型不是品种少,且大批量生产的,可选择几台中速机组线,既能解决一次投资资金过大,又可采用小额资金多次投入,生产能力补充灵活的方式。设备出现故障后,影响也会减至最小。设备投资的回收年限以2~3年为佳。
2、设备选件及备件的选择:
      SMT设备的选件及备件价格是相当高的,应结合产品要求和生产要求进行确定。如点胶、贴片吸嘴、切刀、橡胶带、密封圈、传感器等易损件可订一定数理的备品,便于及时更换,元件送料器可按元件种类情况订购适量备品,可提高产品换型速度,减少元件损失。但向设备电器备件,特别是控制电路板等,价格相当高,可不选订,以降低资金占压
3、专业技术培训
      设备硬件确定后,千万不能忽视软件的配套。SMT系统能否良好运行,关键在于人的掌握和运用。应选择素质较高的人员,具有计算机自动化控制、电子和机械等方面基础,对于负责设备维修及深入掌握设备总体技术的人员,我们选择具 大专以上学历的技术人员,在前期进行生产线锻炼后,安排到国外厂家或厂商培训中心,系统深造。有计划、有目的并针对具体故障和问题,深入学习,培养出自己良好的设备维修和保障力量,会给企业长远发展带来益处。设备操作人员特别是高速SMT生产线,同样要求文化程度高、素质好的人员,我们选用中技、中专学历的人员。
4、设备的验收
      设备验收是SMT建线中关键的内容之一。 验收SMT设备涉及许多过程而非常简单确认。虽然目前没有一套规范的验收办法,现仅以我们的作法进行说明,供参考。
      首先在设备调研、掌握结构、性能及技术指标,签订设备的购买合同等过程中,就要考虑到设备验收的内容和方法。在逐项确认设备技术规格书的指标时,掌握关键指标的检测方法,向厂商提出设备验收的要求。对于工厂自己要生产的产品,可选择有代表性的电路板,提前与设备厂商进行实际生产验收的准备工作。
      设备安装、调整以及设备安装场地的环境布置、电、气供给等环节也不能忽视。应满足设备对环境及能源供给等方面的要求。如因条件限制难以达到,应提前与设备厂商进行说明,双方确定对策,避免给最终设备验收工作带来麻烦。正式设备验收分两个阶段进行,即我们称为无负载验收和有负载验收工作。无负载验收,即按设备技术规格书的各项功能,精度指标和配置进行逐项验收。有负载验收,首先利用设备厂商的标准程序和标准样板,进行常规验收。第二步利用工厂待生产的电路板进行实际生产验收,得出设备精度、贴着合格率、速率、焊接质量、系统配套状况及产品直通率和合格率水平等。
5、提高SMT生产设备的日常管理水平:
不同类型的SMT设备出现故障的趋势大约有如下二种形势:
      随着时间的推移,使用时间越长,故障率越高,如图一所示。当然会有一段时间相对稳定,故障较低,这种趋势为主流。但有些设备在使用初期,故障率相对较高,使用一段时间后,故障相对减少,设备进入稳定状态,再逐渐过渡到故障高发区。当然产生这种变化的原因主要与初期对设备掌握不熟练设备调整和使用效果不是最佳状态,出现这种情况应多从内部寻找原因,进行规范性管理。降低设备故障率,减少停机损失,最有效的方法是加强设备管理水平,制订设备操作,维护保养和修理的管理办法和责任制。
1)制订全线总体SMT工艺路线,确定每台设备单元的工艺参数、数据要求、标准和曲线,并按规定的频次,由工艺检查人员定时监督检查,杜绝管理职责不明确,工艺管理不严格,设备不按规定维护保养,设备参数乱动,乱调等不良状况。
2)按照设备规定的内容制订日保养、周保养、月保养、半年及一年保养和维修管理办法,详细规定不同阶段进行保养的部位,操作的方法,达到的目的和效果。往往是制订某些制度容易,而持之以恒地执行相当困难。有些操作人员甚至少数管理者都有怕麻烦,耽误时间,影响生产的思想。其实坚持进行维护和保养,使设备总处于良好状态,可极大地提高生产效率,减少设备停机和维修费用,这一点只要去做收益会十分显著。
3)应要求设备操作人员掌握设备操作的基本技能,考核合格上岗工作。严格按规程进行操作。工作中要集中精力,对设备运行过程勤观察、勤判断,发现异常现象,及时解决处理,或请维修人员检修,不允许设备带病工作。
4)充分提高员工基本素质,转换观念,发挥员工积极性,明确个人利益与工厂利益的关系,制订生产产量,产品质量,设备合格率及完好率,部品及辅料的消耗等考核指标,使员工的主动性充分调动出来,提高效率,降低消耗。
6、提高产品质量的主要措施:SMT生产线环节很多,涉及方方面面的内容,围绕设备管理范围,应重点抓好几个关键部位和几个监控点。关键部位是:丝印机、贴片机和回流炉。 丝印焊膏的效果会直接影响贴片及焊接的效果,尤其是对于细间距元件的影响更为显著。首先要调好焊膏,设置好丝印机的压力、精度、速度、间隙、位移和补偿等各参数,综合效果达到最佳后,稳定工艺设置,投入批量生产。
贴片质量,特别是高速SMT生产线贴片机的质量水平十分关键,出现一点问题,就会产生极其严重的后果,应着重做好以下工作:
1)贴片程序编制要准确合理
      元器件贴放位置、顺序、料站排布,路径安排要尽可能准确,合理,好的程序会在提高贴片效率及合格率,降低设备磨损和元件消耗等方面有显著效果。在进行程序试运行,确认送料器元件的正确性后,进行第一块PCB贴装,并安排专人全数检查,我们称之为一号机确认,要全面检查位置与参数、极性与方向、位置偏移量、贴装元件是否有损伤等项目。检查合格后,开始投入批量生产。
2)加强生产过程的质量监控和质量反馈
      随着生产中元器件不断补充上料和贴片程序的完善调整,会有许多机会有可能造成误差,而产生质量事故,应建立班前检查和交接班制度,并做到每次换料的自检互检,杜绝故障的隐患。同时要加强SMT系统的质量反馈,后道工序发现的问题及时反馈到故障机,及时处理,减少损失。
回流设备的控制:
      PCB板回流效果对产品焊接直通率、合格率等指标紧密关系,要针对不同PCB板,不同的元器件和不同密度及要求,并根据焊膏标准曲线和经验数据,确定出各温区参数、速度、通过试验板对元器件来进行温度曲线测试,修正温度设置,以达到焊接合格率高,稳定可靠的状态。
      几个监控点主要是指:贴片之后回流焊接之前以及PCB检查和修理处,设置专人监控点,这样可将许多故障在焊接前纠正,减少修理工作量。另外,在修理检查时,应查清并汇总质量不良的主要内容及原因,迅速反馈到产生故障的设备,立即加以解决。
      要达到良好的工作成果,要有良好工作作风和工作基础,员工还应养成按规定填写各种基础管理项目表格及记录的习惯,如设备运行日报表、设备维修记录表、元器件交换检查表、贴片状态管理表、回流/固化温度管理表、设备修理及检查管理表等。通过这些记录和统计,使SMT生产状态不断改进和完善,当然这些工作方式是应用在北京SMT专委会技术服务中心即北京市科力达工贸中心,不一定适用于其它单位,仅做为技术交流供大家参考,如有缺点错误,欢迎各位专家、同行批评指正

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