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你的工厂有多智能?

四月 11, 2019 | Eric Camden, Foresite
你的工厂有多智能?

这个月的主题是智能工厂,它并不仅仅意味着机器可共享数据,而且公司还要为实现智能工厂进行专门的设计,要对数据的使用进行规划,使公司能够做一些独特的事情,比如在一个不需要人工的制造环境中使批量生产可实现每一批只有一块在制板。听起来好像有点拗口,要点是当以连通性和优化作为生产运营的关键理念规划生产工厂时,它将以更低的生产成本、更好的可追溯性和更高的可靠性来产生效益。好像还是难以理解,但它确实有助于详细阐述要点。当我从生产优质产品的角度来审核一家智能工厂时,我会考虑所有需要的培训和尽职调查。这是确定一家工厂是否是智能工厂所要重点关注的。

从接收物料一直到产品的最终包装,每个制程步骤都有污染最终产品的机会。把这些信息传达给生产部门的每一个人,从质量部门的高层开始,应该是全面关注可靠性的一部分。我在合同制造商那里做过很多次制程审核,有很多内部“检查人员”在清洁度方面做得最少。很多时候,正如某些文章所说的,最后,你得到了什么都不做要求的产品。这意味着他们正在生产可发货的产品,仅此而已。这是不明智的,会事与愿违。我已经说过无数次了,而且我还会再说一次,失效导致的成本总是高于第一次就把事情做对的成本。

在我完全阐明我的观点后,让我们看看组装制程步骤以及需要注意的事项。这并不是一个全面的审核清单,但它肯定足以帮助清理出很多正在发生的事情。相信我,我见过一些好的制程,但我也见过很多糟糕的制程。

由于没有使用任何化学品、待处理的板或部件不在某种类型的包装中,来料接收和储存看起来像是一个相当无菌的区域。这个过程的问题在于部件的存储方式和位置。很多时候,我看到仓库货架和物料接收区在同一个房间里,完全向外界开放。在湿度过高的情况下产生问题,从而会影响未在包装上标记为易受潮的部件。

例如,如果它是一个处于像墨西哥这样的干燥气候中的区域,由于某种原因而下雨,空气可能会含有来自典型极干燥地面的灰尘和污染物。如果风把一些灰尘和污染物吹到储存的原材料上,就会导致可焊性问题或其他可靠性问题。如果部分使用的裸板或元器件包装存储在这种环境中,风险就会增加。这就是为什么将物料接收区和存储区智慧地分开很重要。

现在来看焊膏印刷制程,需要智慧的主要事项是控制印刷机中的湿度,以帮助减少焊料球和相似类型的缺陷。除此之外,跟踪焊膏的印刷寿命和钢板清洁,因为这两者容易引入某种失效。回流焊制程是第一个由于不智能而导致有机会造成真正损伤的制程。最需要考虑的是回流焊炉的维护和适当的组件加热温度曲线。我所看到的回流焊炉维护有按周进行维护的,也有按年进行维护的,维护周期各不相同。保持链条上油和风扇排气很重要,但是保持内部没有过多的残留物也很重要,这些残留物会集聚并重新沉积在PCBA表面。我通常会查看到炉内清洁一年不超过两次,令人遗憾的是,这可能是不够的,当然这取决于贯穿炉子的工件数量。

焊膏助焊剂残留物通常是非常浓缩的助焊剂活化剂,这种材料会有损于可靠性,这一点毫无疑问。正确地设置组件的加热曲线同样重要,因为如果不监测具有最高热量的区域,可能无法达到使免洗助焊剂接近温和所需的温度,活化剂则仍保持活性。如果免洗助焊剂残留物没有得到适当的处理,它们可能与在清洗后留下的水溶性助焊剂一样有害。这也是不智能的。

PTH波焊接工艺是出问题最多的制程。真正需要一个智慧的操作员了解如何适当地运行波焊接制程。主要问题是过多的助焊剂可能会渗透到板的顶部或选择性托盘内的隔离区域。如果托盘没有适当地清洗,则助焊剂残留物可能会堆积在角落处,与之接触的板部分会大大增加现场失效的风险。

如果压具弹簧在所有点上的压力不相等,则板在压力较小的一侧也有升高的风险。这会使喷雾助焊剂沉积在无意施加助焊剂的组件区域。托盘下的板部分都将被屏蔽,免受全部热能的影响,助焊剂将保持活性状态。我想传达表明的是,在组件上留下任何活性焊剂残留物是不智慧的;对此,你可能并不了解。

接下来是在SMT或波峰焊之后进行的手工焊接操作。这就是需要最智慧的操作人员的地方,因为对于产品的可靠性,没有什么比一个不受限制地接触到助焊剂的人更危险的了。如果一个部件很难焊接,答案显然是更多的助焊剂,对吗?虽然这从技术角度讲可能是正确的,但它是电子组装史上最愚蠢的事情之一。

手工操作使用焊剂有两三种很好的方法,就是使用芯式焊丝,或者是大部分用于BGA返工的粘性助焊剂。当使用具有适当进给速度的芯式焊丝时,任何焊剂残留物都将接近良性。推荐粘性助焊剂的原因是它的施加可受到很好的控制,而且助焊剂扩散到相邻元器件的风险比使用一瓶液态助

焊剂要低得多。助焊剂扩散到周围的元器件是可靠性的杀手,因为这样就如同助焊剂直接从瓶子里流出。

在一些手工操作之后,总是希望能清除任何残留物,这是另一个可能会产生问题的操作。如果是免洗助焊剂和涂层或RF,就没什么问题,让它留在那里就好。这是智慧的做法。如果需要清洗,必须注意废水的沉积位置。必须有效地冲洗刚刚用IPA或某种溶剂清洗过的区域。只要聪明一点,看看废水排到了哪里。如果是在其他部件下面,现在就有更大的漏电风险。使用适量的助焊剂并知道100%的助焊剂扩展到哪里至关重要,如果清洗是制程的一部分,确保有效并适当冲洗。

组装制程需要考虑的最后一部分是包装。需要考虑的要点是适当处理和使用干净的ESD袋/托盘发货。我见过许多工厂重复使用ESD袋,这些ESD袋可能会收集加工中的残留物和一般的碎屑。它们也可能由于损坏而失去其ESD特性。这种情况同样可能适用于工艺中使用的托盘,包括从一个工作台移动到另一工作台或发送给下一个供应商的包装。

在我提到的所有制程步骤中,还有一件事需要考虑,那就是适当的处理。戴手套是必要的,但知道如何戴手套与其他任何事情同样重要。当操作人员擦脸、接触原始助焊剂或出于某种原因摩擦盐舌时,应随时更换手套。污染很容易转移到PCBA表面,并将大大增加现场中漏电或电化学迁移相关问题的风险。了解组装制程对可靠性的影响方式是智慧的。

EricCamden是ForesiteInc.公司的首席调查员。如需阅读往期专栏或联系Camden,请点击此处

注:CFX(及Hermes)是连接设备以允许数据共享的通信协议。正是数据和数据的智能使用将“智能”添加到制造过程中,构建智能工厂。CFX是一个通信通道;它不做任何决定,只简化传输。换句话说,CFX是会话子集。

同时,像Greensource Manufacturing LLC这样的工厂是智能工厂。

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#自动化与智能制造  #智能工厂 

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