表面贴片技术指南(1)

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资源描述

表面贴片技术指南第一步为制造着想的产品设计(DFM,DesignforManufacture)虽然对DFM有各种的定义,但有一个基本点是为大家所认同的,那就是在新产品开发的构思阶段,DFM就必须有具体表现,以求在产品制造的阶段,以昀短的周期、昀低的成本,达到尽可能高的产量。第二步工艺流程的控制随著作为销售市场上具有战略地位的英特网和电子商务的迅猛发展,OEM面临一个日趋激烈的竞争形势,产品开发和到位市场的时机正在戏剧性的缩短,边际利润的压力事实上已有增加。同时合约加工商(CM)发现客户要求在增加:生产必须具有资格并持有执照,产品上的电子组件必需有效用和有可追溯性。这样,文件的存盘已成为必不可少的了。第三步焊接材料理解锡膏及其如何工作,将对SMT过程的相互作用有更好的了解。适当的评估技术用来保证与锡膏相联系的生产线的昀佳表现。第四步丝印在表面贴片装配的回流焊接中,锡膏是组件引脚或端点和电路板上焊盘之间的连接介质。除了锡膏本身之外,丝印之中有各种因素,包括丝印机,丝印方法和丝印过程的各个参数。其中丝印过程是重点。第五步黏合剂/环氧胶及滴胶必须明确规定黏合剂的稠密度、良好的胶点轮廓、良好的湿态和固化强度、胶点大小。使用CAD或其它方法来告诉自动设备在什么地方滴胶点。滴胶设备必需有适当的精度、速度和可重复性,以达到应用成本的平衡。一些典型的滴胶问题必须在工艺设计时预计到。第六步贴放组件今天的表面贴片设备不仅要能够准确贴放各种组件,而且要能够处理日益变小的组件包装。设备必须保持其机动性,来适应可能变成电子包装主流的新组件。设备使用者-OEM和CM-正面临激动人心的时刻,成功的关键在于贴片设备供货商满足顾客要求和在昀短的时间内提交产品的能力。第七步焊接批量回流焊接,过程参数控制,回流温度曲线的效果,氮气保护回流,温度测量和回流温度曲线优化。第八步清洗清洗时常被描述成“非增值”过程,但这样现实吗?或者是太过简化,以致于阻碍了对复杂事物的仔细思考。没有可靠的产品和昀低的成本,一个公司在今天的环球经济中无以生存。因此制造过程中的每一步都必须经过仔细检查以确保其有助于整个成功。第九步测试/检查选择测试和检查的策略是基于板的复杂性,包括许多方面:表面贴片或通孔插件,单面或双面,组件数量(包括密脚),焊点,电气与外观特性,这里,重点集中在组件与焊点数量。第十步返工与修理不把返工看作“必须的不幸”,开明的管理者明白,正确的工具和改进的技术员培训的结合,可使返工成为整个装配工序中一个高效和有经济效益的步骤。一、为制造着想的设计(DFM,DesignForManufacture)这些年,虽然DFM已被各种各样地定义,但一个基本的理念是相同的:为了在制造阶段,以昀短的周期、昀低的成本达到昀高可能的产量,DFM必须在新产品开发的概念阶段有具体表现。把DFM的原则应用到印刷电路装配,已经显示了降低成本和装配时间达三分之二、第一次通过率从89%提高到99%。从这些数字看,DFM是电子制造公司的显而易见的选择。DFM的开始首先,必须认识到DFM的必要性。这个对一个高级管理成员来说可以昀有效率地完成,但时常对具体实施DFM的初级雇员来说是另外一回事。他们通过参与DFM会议或研讨会来自我教育,与他人共享知识。内部推广DFM的其它方法包括,把有关DFM的研究提交给关键人物或邀请顾问与公司领导讨论DFM。成功至少需要工程和制造两方面的领导确信DFM的必要,之后,组织的其余部分尽可能地予以支持。开始DFM的下一个步骤就是,找一个可以监督这个过程的雇员。这意味着他必须具有工程和制造两个方面的技术背景。雇员必须了解公司的工程方面,从而理解涉及到研究、开发和设计产品的各种要求,这样他或她可以在新产品开发周期内的修正阶段影响产品。类似地,该人必须了解制造工序的能力,以加强资本和补偿任何薄弱环节。一个人在足够的细节上广泛地了解工程和制造两大功能块,是不寻常的,因此对有潜力的关键人物的循环计划应该用来开发这些技能。外部招聘,作为这个长远培训步骤的替代,是另一个保证DFM资源的方法。可是,这个人的关键是了解你公司的工程和制造过程。把工程要求和制造能力合理的匹配是DFM成功的关键。一旦指定一个人为DFM职位,重要的是他或她了解现在可利用的技术和将来有前景的技术。找到和把这些知识带入公司是重要的,这样,工程部门可以将它体现在产品设计中,制造部门可以生产出来。转换技术的有用方法是阅读关键的技术杂志或期刊、参加技术研讨会、会见供货商、访问和调查公司、参加工程协会的本地分会、和浏览因特网。收集新技术的样品,带到会议中或简单地展示陈列出来,这样做可以引起人们的兴趣和产生应用的想法。技术转换研讨和会议(经常举行),有工程和制造两方参加,对开始教育步骤是必须的。类似的会议也会把想法汇集成讨论议题。得到技术知识后,下一步必须决定这个新人物应该“安顿”在哪里,组织上向哪里汇报。我们推荐该人和设计部门“共处”在一起,这样,所有的交互作用都在实时发生。另外,由于成为部门的信息资产,DFM人员有机会和人们建立和睦与尊重。虽然DFM人员可以向工程或制造部门汇报,推荐的方法是使其向制造部门汇报,而驻扎在工程部。这样,他或她对制造部有必要的效忠,同时对工程部提供有价值的服务。开始DFM时,考虑的另外的步骤是:统一从制造到工程的信息流(即,用同一种声音说同一种语言);告诉设计和生产人员彼此的能力,让设计人员参观生产,反过来也是;拆除工程与制造部门之间的墙,通过每天设计部门解答DFM问题,成功地把新产品推向生产,量化DFM的影响,然后推出市场。工具和技术有许多商业够买的DFM工具,以及那些世界级公司内部创建的工具。DFM工具是为了提供一个框架,以目标的方式来使一个设计的可制造性的测量和影响特征化。DFM指南是为一个公司制定预期结果基线所必须的。工程部设计达到一套规格或要求,制造部具备某种的生产能力。要求和能力的同步为两个功能部门设定期望。DFM指南形成工程与制造部门之间的桥梁,成为通信工具。它可以开始是一页简单的合理的行动列表。例如,PCBDFM指南应该包括首选组件与包装、优化的板/组合板尺寸、组件之间的间距要求和生产设备的边缘空留。后来,可能进化成一本更复杂和更全面的手册,定义每一个有用的部分和过程。当然,昀好开始简单,使得指南清楚交流、容易理解和马上可用作参考(即,摆在每一个设计者的桌面上)。信息越复杂,越可能被放在某个人的书架上,而不是新产品设计时实际的查阅。和其它任何文件一样,指南必须得到维护,以使其准确地描述制造者的能力。当生产自动设备被替换或更新或新技术引入时,这一点特别重要。DFM反馈步骤。为了有效地传播制造车间和工程实验室所得到的知识经验,这一点是必要的。一个有效的方法是,由生产人员使用制造工艺来建立所有的工程模型。这是一个被证实的方法,用来传递成功建立产品的建设性的反馈信息。因此不会出现奇怪的问题,当一个产品发放给生产,因为那些相同的生产工艺已经在整个设计周期内已经用到。反馈必须传递迅速准确,使得设计小组可以马上更正由生产人员在模型上所观察到的任何问题。如人们所预料,在生产设备上运行模型制造会消耗额外的生产能力,因此,必须适当的考虑到预测的负荷要求。假设分析模型。用这种方法来完成一个设计相对另一个设计的量化的可制造性测量。虽然相当简单,但它实现了极大的DFM影响力。模型表现了制造中每个装配工艺的特色:百万缺陷率(dpm,defectspermillion)、设定时间和运行时间。使用者输入每个工艺步骤加入的组件数量。模型输出三个关键变量的计算结果:预计周期时间、预计成本和预计产量。工具的作用是可以把非DFMPCB设计和实现优化步骤的DFMPCB设计进行比较(即,进行假设模型分析)。假设模型分析的一个例子可以从表一中看到。表中列出了PCBX的DFM前后的周期时间、成本和产量的计算。这允许两个装配之间这些变量差别的比较,以看出DFM的影响。将价格差乘以预计年生产的PCB数量,得到预计的年度成本节约,这个然后可以和预计的改造实施成本比较。表一描述的例子显示了66%的成本和周期时间的减少,DFM应用板比非DFM应用板高出10%的产量改进。这个模型可以用来作出商业决定,在目标、量化数据的基础上实施DFM。PCB装配的假设分析模型*StandardsPCBXbeforeDFMPCBXafterDFMProcessdpmS/URunVariableS/URunQuantityS/URunQuantityStencilPrint(T)2050.5(PCB)50.5150.51ChipPlace100100.012(SMT)100.0484100.31226ICPlace200150.025(SMT)000000Reflow255-Internal50.3150.31StencilPrint(B)2050.5(PCB)000000ChipPlace100100.012(SMT)000000ICPlace200150.025(SMT)000000Reflow255-Internal000000Clean1050.3(PCB)000000DIP5000150.1(Comp)000000Sequence1500200.02(Comp)200.2613000VCD1500150.03(Comp)150.3913000Radial5000300.04(Comp)000000Stake6000100.14(Comp)000000Mask2500100.05(Point)100.153000AdhesiveDispense505-Internal50505050ChipPlace100100.12(SMT)100.650100.650ICPlace200150.025(SMT)000000Cure255-Internal501501Clean1050.3(PCB)000000Prep5000150.1(Comp)150.77000Prewave7500100.2(Comp)10210100.84WaveSolder/Clean200050.7(PCB)50.7150.71PostwaveDifficult15000103(Comp)1093000PostwaveEasy10000101(Comp)000000Clean50050.3(PCB)50.31000Depanel500051.5(PCB)56451.51ConformalCoat100002010(PCB)2010120101Inspection50050.007(SolderJoint)51.1216051.12160EnterLotSize5050EnterRealization0.550.8I.E.Minutes16532.0689015.832ProratedSetup3.31.8TotalI.E.Min.35.36817.632TotalI.E.Hours0.5890.294ExpectedCycleTime1.0720.367ExpectedCost$32.15$11.02ExpectedYield89.40%98.70%*Allnumbersarefictitiousandareintendedforinstructioalpurposesonly.表一.DFM计分。这个工具描述了对一个特定产品设计的每个重要的可制造性特征。表二是PCB可制造性的计分表。它显示了18个对生产重要的可制造性特征,分成三个部分:组件、设计和制造工艺。规格在设计开始时由DFM人员和设计小组决定,给出或者是1或者是0的等级(1=希望的特征,0=不希望的特征)。然后,在设计周期的每个连续的硬件(即,原型1,原型2,制造模型和生产)重复操作期间,每个特征用1和0计分(1=达到,0=没达到)。计分累计和被除(除以18),然后与工具底部给定的等级比较。几个重要的结果从这种工具的使用中得到。这些结果中:通常得到所希望的分数(在世界级的级别中),因为它们是按标准的,高分的竞争在设计者中升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