SMT制程品質(zhì)改善研究

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(jìn)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?，一般用于檢查球柵數(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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行反省，并在改善小組成員之間進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行要因分析，找出影響不良的因素，加以改進(jìn)。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。