基于“过程方法”的工艺分析在贴装工序中的应用

王宝瑛

（陕西烽火电子股份有限公司，陕西 宝鸡721006）

［摘  要］“过程方法”是七项质量管理原则之一，是将相互关联的过程作为一个体系加以理解和管理，有助于企业有效和高效地实现其预期结果。其优点是可以准确识别体系运行的关键过程，并对该过程进行持续的监视测量，及时发现问题，不断进行改进提高。采用“过程方法”进行工艺分析，创新地利用通用的质量管理原则，对工艺过程进行分析，跳出“人机料法环测”的传统分析模式，具有对过程更强的针对性，为工艺分析探索一条新的思路。

［关键词］过程方法  工艺分析

引言

过程是指将输入转化为输出的一系列相互关系和相互作用的活动。管理思想家菲利浦·克劳士比认为：所有的工作都是一个过程。识别过程，一是将一个大过程分解成多个子过程，二是对现有过程进行分析，最重要的是定义过程的所有者。用“过程方法”对工艺过程进行工艺分析，站在体系的高度，以通用的质量管理原则为分析手段，对工艺过程的分析更加深刻、全面，切中要害。结合过程要素，分析工艺工作，对工艺分析和工艺改进提升都是有益、有效的尝试和创新。

1 过程方法

在GJB9001C-2017《质量管理体系要求》中，过程方法是七项质量管理原则中的第四项原则，它是将相互关联的过程作为一个体系加以理解和管理，有助于组织有效和高效地实现其预期结果。这种方法使组织能够对体系的过程之间相互关联和相互依赖的关系进行有效控制，以提高组织整体绩效。过程方法包括按照组织的质量方针和战略方向，对各过程及其相互作用进行系统的规定和管理，从而实现预期结果。可通过采用PDCA循环以及始终基于风险的思维对过程和整个体系进行管理，旨在有效利用机遇并防止发生不良结果。

过程方法的优点是可以准确识别体系运行的关键过程，并对该过程进行持续的监视测量，及时发现问题，不断进行改进提高。单一过程要素示意如图：

2 工艺过程、工序及工艺分析

2.1 工艺过程

指工人利用劳动工具，作用于劳动对象，使之成为预期产品的过程。它是工业企业劳动过程的主要组成部分。采用合理的工艺过程有利于保证产品质量、提高劳动生产率、降低产品成本和提高经济效益。

2.2 工序

一个工人或一组工人，在一个工作地点对同一工件或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是工艺过程的基本组成部分，是产品形成的基本环节。工序质量是保障产品质量的基础，对产品质量、生产成本、生产效率有着重要影响。

2.3 工艺分析

是指对现场的宏观分析，它以整个生产系统为分析对象，记录和分析生产过程中的加工和检验两个工序，目的是：改善不合理的工艺方法、工艺内容、程序和作业现场空间配置，通过严格的考查与分析，设计出最经济合理、最优化的工艺方法、工艺程序、空间配置。

2.4 人机料法环测

又称5M1E，是对全面质量管理理论中的六个影响产品质量的主要因素。其中人指制造产品的人员；机指制造产品所用的设备；料指制造产品所使用的原材料；法指制造产品所使用的方法；测指对产品测量；环指产品制造过程中所处的环境。5M1E是我们分析和思考问题的方向，主要解决现场问题，应用在工序标准化、质量改进、管理改进、设计方案验证方面，和其他管理工具如：鱼骨图、故障树分析法、头脑风暴法、5WHY分析法、5W2H分析法相结合使用，以发现问题产生的根本原因并制定相应的改进措施。

2.5 对工序的传统工艺分析

通过控制人机料法环测形成工序标准化，纳入工序质量改进的整体计划，在制定相关标准化要求的基础上，通过工序质量的调查与分析，发现工序标准化各具体要求的质量偏差，进而采取改进措施，实现工序质量的持续改进。

2.6 基于“过程方法”的工艺分析

采用“过程方法”进行工艺分析，创新地利用通用的质量管理原则为分析手段，站在体系的高度，结合过程要素，对工艺过程进行分析，跳出“人机料法环测”的传统分析思路，具有对过程更强的针对性。通过举例对电装产品的典型工序——贴装工序进行分析对比，能够进一步确认过程方法的有效性。

3 贴装工序中的术语

3.1 印刷

将焊锡膏正确地漏印到印制板相应的焊盘位置上。

3.2 贴装

将表面组装元器件准确放置到PCB的焊盘位置上。

3.3 焊接

通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接。

3.4  SMT

SMT指表面组装技术，是无需对印制板钻插装孔，直接将片式元器件或适合于表面贴装的微型元器件贴、焊到印制板或其他基板表面规定位置上的装联技术。

3.5  贴装工序

通过专用表面贴装生产线完成片式元件的贴装。贴装前需定做印刷用网板（即：钢网）。印刷由全自动印刷机完成；贴装由全自动贴片机进行；焊接由热风回流焊机完成。后续单元板清洗由全自动水清洗机完成。若还需插件装配，则检验合格的贴装单元板送插件装配。双面单元板贴装工艺流程为：印制Ⅰ→贴装Ⅰ→焊接Ⅰ→印刷Ⅱ→贴装Ⅱ→焊接Ⅱ→清洗→检验→转插件。

4  用过程方法分析贴装工序

过程是个通用的概念，过程方法是个通用的分析方法。

贴装工序作为电子产品总装生产的一道工序，可以作为一个过程，用过程方法进行分析研究，对其中的过程要素进行梳理，可明确出相关制约影响因素，对保障产品后续装配、调试的质量，有典型的代表意义。

4.1 输入源

指前序过程，结合贴装工序，包含以下要素：

⑴器件采购及验收：要求贴装器件必须经过质量部外检、外筛合格。

⑵PCB板外协加工及验收：公司总装上线产品的印制板均是由生产部外协加工、质量部完成印制板入厂检验验收。

⑶设计图纸：正样阶段及后续的产品生产是依据归档蓝图生产。初样阶段产品的白草图需经工艺会签才可在总装生产。

⑷工艺准备：

①工装准备：贴片工艺要完成产品各单元的印制板钢网的准备。有的单元印制板需要提前制作特殊工装，如某产品的频合单元工装、电源单元工装、柔性板工装。

②编制工艺文件：包括工艺卡片、贴装程序、焊接程序、AOI程序等。由装配工艺编制装配工艺卡片；贴片工艺编制工序简图，含印刷时的钢网名称、印刷示意图、印刷程序名称；贴装含贴装程序名称、上料表；焊接含焊接程序名称、温度、放板示意图。贴片工艺在每批生产前需对焊接温度进行确认，新品需要提前做试验测定焊接温度。

⑸生产准备：工人要按规范要求完成设备（包括印刷机、贴片机、回流炉、X光机、ＡＯＩ设备）的点检、焊锡膏搅拌、印刷机程序准备、贴片机上料等生产准备工作。

4.2 输入

指物质、能量、信息，结合贴装工序，包含以下要素：

⑴检验合格入库的器件。

⑵检验合格的PCB板。

⑶设计图纸。

⑷工装、工艺文件：包括钢网、特殊工装、工艺卡片、贴装程序、焊接程序、AOI程序、确认焊接温度。

⑸设备准备到位：如印刷机、贴片机、回流炉、X光机、ＡＯＩ设备的点检，印刷机程序准备。

⑹贴装中辅材的准备：如焊锡膏搅拌等。

⑺贴片机上料。正确规范地按工艺文件要求完成贴片机上料是贴装工序的关键。

4.3 活动

指可能用于监视和测量绩效的控制和检查点。贴装工序，包含活动为：印刷、贴装、焊接。

4.4 输出

指物质、能量、信息。贴装工序的输出是带器件的印制板。

4.5 出接收方

指后续过程，结合贴装工序，包含以下要素：

⑴AOI检查或X光检查。

⑵水清洗。

⑶SMT工人自检。

⑷装配班检验验收。

⑸装插件。

5 结合过程要素，分析工艺工作

工艺工作贯穿了产品生产的全过程，是实现产品设计、保证产品质量、降低消耗、提高生产效率的重要手段。用“过程方法”分析贴装过程，结合过程要素，从工艺管理的角度，全面梳理贴装工序，达到完善贴装工艺管理、推动贴装质量和效率提升的目的。

5.1 审签设计图纸

无论是设计的归档蓝图，还是白草图，工艺审签时一定要看细看全，兼顾印制板零件图纸及单元板装配图纸。划分工艺路线时，产品工艺为其设置不同的主会签，以保障可生产性：印制板零件图纸是贴片工艺作为主承制工艺会签；单元板装配图纸由装配工艺作为主承制工艺会签，贴片工艺作为工艺会签。需要注意的是，当线路设计更改图纸时，必须经过贴片工艺和装配工艺会签把关，才能保证设计更改的工艺性和可生产性。

5.2 出印制板拼板图

针对设计人员对印制板拼板不了解、绘制拼板图问题多的现象，工艺人员发布《SMT用印制板拼板实施管理办法》，规定拼板适用范围、各单位职能及拼板设计细则。贴片工艺根据PCB图纸和批次生产计划，出印制板拼板图，解决了拼板图问题多引发贴装质量不高、SMT生产线使用效率不高的问题。

5.3 准备钢网

贴片工艺与钢网定点外协厂家签有技术协议，针对每种器件如何开孔均有技术要求。结合PCB板上器件多少、密度、器件类型，贴片工艺确定PCB板的钢网厚度，并定制钢网。

5.4 印刷中确定刮刀压力、清洗钢网频率

贴片工艺提供推荐值，特殊情况可调整参数。

5.5 编制贴片机程序

贴片工艺从设计的PCB印制板图电子版中导出坐标信息、从单元板装配图中导出装配关系，拷入贴片机，再结合工艺自编的元器件库，编制贴片机程序。若器件及批量变化时，工艺相应调整贴片程序的参数。

5.6 测焊接温度曲线

贴片工艺针对不同的PCB板材、PCB板厚，已积累了丰富的经验曲线。新品上线前，工艺用PCB板布点，用热电偶测试温度，再与经验曲线对比，调整出新品的焊接温度曲线。

5.7 编制AOI检测程序

AOI检测是对样件板拍摄彩色图片作为标准，生产出来的单元板照相与之对比，有问题报故，判断确认问题后返修。

5.8 焊接问题甄别和解决

⑴BGA、QFN类器件，容易误认是焊接问题。

BGA、QFN类器件，引脚多且在器件下方，容易误认是焊接问题。如：某产品的LGA器件，返修两次，最后发现是旁边电阻开路；生产时怀疑QFN器件焊接有问题，直到广五所确定焊接无问题、供应部提供新批次上线后，真相才大白。

⑵工人未按规范操作。

某产品中的单元板，靠边的贴片电感开路，怀疑器件未焊好，实为工人放置时将靠边处电感碰坏导致。

⑶返修单元板，造成其它隐形伤害，加大后续的排故定位难度。

贴装一把过，质量、效率均高。一旦返修，一次未必能修好，还可能对周围器件、印制板造成未发现的伤害。某产品单元中的某器件，返修时加热造成背面器件焊盘脱落。随着新品印制板密度增大，返修电路后要检查周围小器件及芯片、BGA大电路是否有原焊接质量降低甚至不可靠的现象。

5.9 SMT设备运行异常时问题解决

因SMT设备价格较高，一般是尽可能使用多年，轻易不会更换。这导致一些SMT设备使用年限较长，许多备件已停产多年，采购困难。当设备故障时找厂家或代理维修，只能解决部分问题。这些设备故障是电子装配厂家都会遇到的问题，要及时识别，予以安排解决，一般结合各单位技改技措项目逐步实现SMT设备的升级换代。常用SMT设备在生产中的问题主要有：

⑴X光机。

X光机是SMT生产线上对焊点进行检测的设备。若购买较早，其分辨率相对于现在行业的设备已经落后，影响部分焊接问题的判断。

⑵AOI设备。

AOI设备是SMT生产线上检测贴装单元板缺陷的设备，因使用频繁，常见故障有：相机故障、传感器故障等，需要定期维护和校准。

⑶印刷机。

印刷机是SMT生产线上重要的锡膏印刷设备。常见问题是印刷不良，印刷带温度过高、松弛、偏移或断裂，印刷速度不稳定，印刷头堵塞等现象，需要定期维护和保养锡膏印刷机，以确保设备长期稳定运行。当使用年限超过设备要求时，需结合生产产品的批次及数量，考虑设备的升级换代问题。

⑷贴片机。

贴片机是SMT生产线上重要的贴装设备，一般不止一台，厂家、型号、功能也不相同。由于使用频繁，相对的故障较多。使用时间较长的贴片机，常见难题是原装控制板停产，导致设备部分功能无法修复，影响贴装的效率。

⑸回流炉。

回流炉是SMT生产线上重要的焊接设备。由于使用频繁，相对的各种故障也较多。使用时间较长的回流炉，常见问题是其电脑电源、电机、显示屏等易损耗部件更换后，存在使用风险。

6 结束语

“过程方法”是七项质量管理原则之一，是将相互关联的过程作为一个体系加以理解和管理，有助于企业有效和高效地实现其预期结果。其优点是可以准确识别体系运行的关键过程，并对该过程进行持续的监视测量，及时发现问题，不断进行改进提高。采用“过程方法”进行工艺分析，创新地利用通用的质量管理原则，对工艺过程进行分析，跳出“人机料法环测”的传统分析模式，具有对过程更强的针对性。本文创新地利用通用的质量管理原则中的“过程方法”分析贴装工序，结合过程要素，分析工艺工作，通过例证进一步确认“过程方法”的有效性，为工艺分析和工艺改进探索一条新的思路。

参考文献

1.陈正浩.《高可靠性电子装备PCBA设计缺陷案例分析及可制造性设计》.电子工业出版社.2018年

2.中华人民共和国国家军用标准GJB9001C-2017《质量管理体系要求》.中央军委装备发展部颁布.2017-05-18发布. 2017-07-01实施

作者简介

王宝瑛，本科，毕业于江苏理工大学，从事通信设备工艺技术与工艺管理工作，现任陕西烽火电子股份有限公司技术部高级工程师。