1.           引 言

一个稳定可靠的制造工艺需要对影响最终产品的全部变量进行鉴别和控制。发生在SMT终端的每一个缺陷都与工艺过程，设备及设置有关。确定造成缺陷的原因是工艺设备，（如焊膏印刷机），是实施SPC计划的一项要求。我们需要回答的一些问题，包括；缺陷是不是由过程参数超出控制，设备出错或过程参数更改造成的？怎样才能快速跟踪造成缺陷的原因，使得生产停工时间降到最小。

这些问题的答案应列在监控设备，工艺及设置的检验规程中。检验规程给操作者能在缺陷发生之前，快速隔离及纠正生产中的问题。

2.           设备的检验

焊膏印刷机必须准确将模板对准PCB及控制印刷工艺参数。而且这个控制在整个生产周期内，必须保持重复性。其他工艺参数如；过大的刮刀压力，模板设计错误都会产生缺陷问题。例如PCB器件桥接可能是模板印刷机，也可能是贴片机贴装器件发生歪斜。如经过检查焊膏印刷机工序的功能正确，那么就可以从其他地方寻找缺陷原因。

通常，为了保证印刷机对准的准确度及过程参数的控制能力，设备就应该进行例行的维护规程。但是仅仅每个月重新校准一次工艺设备，并不能保证设备的性能。必须指出的是加强每月维护的重要性，这样做可延长设备的寿命周期。然而在定期维护时，操作者首先测试设备，并非自动重新校准设备。如果设备运转性能在技术标准范围内，重新校准显示不出优越性。实际上，重新校准设备，往往会引入误差。重新校准是否必需，后来的设备性能将受到检验。

检验设备的能力因素，必需一项标准测试规程，用来初始确定设备完成的功能是否在技术文件规定的标准范围之内。所有的全自动工艺设备，制造厂都建立一套技术标准，通常使用Sigma（标准偏差）或过程能力因素（CP/CPK）表述。制造厂通常使用标准的检验测试方法，收集统计过程控制（SPC）数据，接下分析这些数据确定设备是否具有过程能力。在完成每月周期性的维护或发现缺陷后，相同的检验测试可作为每月的标准测试方法。

模板印刷机制造厂提供模板与PCB对准的自动测试。在PCB焊膏印刷后，检查模板与PCB基准位置的偏差，来确定印刷机的对准能力。多批次测试数据计算印刷机的能力因素值（CP/CPK）。传动系统（X，Y，Θ轴）各轴独立进行评价。模板对准精度及工艺参数如刮刀压力，印刷速度分别计算。

图 1 所示，印刷机按制造厂的标准测试，在一定的CP/CPK值，焊膏印刷的位置偏差，可见，X轴对准存在问题。

测试使用全自动模板印刷机，PCB尺寸10 ines×10 ines，模板尺寸29 ines×29 ines，两者基准匹配。检验过程如下；

l        PCB送入印刷机的印刷区

l        视觉系统检查模板和PCB的基准标志

l        模板与PCB的对准操作

l        视觉系统重新检查模板和PCB的基准标志间的偏差

l        偏差数据输送到SPC数据采集软件包

l        按PCB程序进行焊膏印刷，印刷头冲程 25mm/sec，刮刀压力 5kg

l        视觉系统重新检查模板和PCB的基准标志间的偏差

l        偏差数据再次输送到SPC数据采集软件包

l        PCB传出印刷机

在焊膏印刷前，读到的予-对准数据表示印刷机对准模板的能力。在焊膏印刷后，读到的过-对准数据表示对实际印刷的偏差影响。

在上述测试中规定了机械定位装置的设计，工艺参数的设置；刮刀压力，印刷速度，分离速度。

图 1 所示，X轴向予/过-对准数据两项图表，经检查发现对准装置与驱动电机的电气连接问题。修理后，重新测试印刷机，设备各传动轴的能力因素超过制造厂规定的CP/CPK=1.33。

在进行每月例行维护后，测试印刷机鉴别对准问题。经过修理后，进性相同的测试证明重新校准是不需要的。现在印刷机具有过程能力返回SMT生产线。

如果在生产过程中，发现印刷质量或图像重合等问题。已知的测试结果将有助于减少缺陷解决的时间。每月维护测试数据报告文档提供设备有用的历史记录。

 

 

图 1   模板印刷机各传动轴的对准偏差

 

 

3．            工艺的检验

当发现造成缺陷的原因是工艺本身，而不是印刷机时，标准测试方法是工艺检验最强有力的工具。标准测试方法在工艺检验中起到关键作用。

印刷机的SPC数据可用于检验PCB印刷工艺参数的设置，在生产调整参数之前，相同的数据检验工艺有无能力。SPC数据能增亮由于技术人员的设置遗漏的问题，如图形重合不可靠。

图 2所示， PCB定位支撑的调整数据，注意Y轴对准数据的影响。因为印刷机经标准测试检验，由于调整问题造成对准差错。予-对准偏差在标准范围内，只是过-对准偏差超出。这可能是印刷机或者视觉校准系统。

在这种情况，调查说明PCB定位机构在印刷过程中失效，PCB发生弯曲变形。改善了定位机构，使得Y轴的能力因素达到2.3。

因此在PCB正式起动批量印刷前，不正确的调整能被增亮，问题及时，快速得到确认与解决。

图 2  PCB定位机构失效的偏差

 

 

 

4．            设置的检验

印刷机及工艺经检验证明具有过程能力。就可以准备PCB的批量印刷生产。但生产线上的操作人员也会影响SMT终端产能。（图 3）

今天的模板印刷机，工艺参数如；印刷头压力，速度，分离速度及印刷冲程等都可通过把变量输入PCB工艺文件加以控制。保存的PCB工艺文件能随时被检索。可靠的PCB工艺文件避免了不确定的变化，提高了工艺过程的重复性。

PCB焊膏印刷质量的好坏也依赖于操作人员与工艺文件的一致性，任何偏离都会引入对工艺过程的影响。简单保存一个已知好的PCB焊膏印刷文件，并不能全部保证设置是正确的。例如；焊膏选用差错，定位机构安装等，就会在相关的PCB工艺过程中增加缺陷的发生几率。

全部变量的正确文档是严格的。你必须清楚知道各种不确定的人为改变工艺参数的可能性。因此这里有些问题要提出来；何时产生缺陷？谁出进行调查？他们获得及确认原始文件被更改的证据？文档怎样被更改？如果控制数据没有超出PCB文件的参数，那么文件本身就必须被检验。

5．            保持PCB工艺文件的稳定性

对SMT过程的了解是十分重要的，技术人员应该懂得工艺参数之间的关系，以及他们对PCB终端质量的影响，这样有助他完善PCB印刷工艺参数的设置。

图 3 影响模板印刷性能的变量

 

 

 

在制订的工艺过程具备了能力，PCB文件可通过网络打印机，归档保存或者将PCB文件保存或存贮在外置硬盘上。

假定PCB被检验具被过程能力，则以后不会发生问题。

与PCB文件相配合，技术人员应建立一项操作说明卡，包括所有的焊膏印刷参数及设置要求。如；定位调整说明，刮刀规格（尺寸及角度），严格的工艺参数等。在以后的操作过程中，操作人员可使用这份说明对设置进行检验。

如某一参数必须调整，更改必须写入文档。例如，生产区内的湿度变化，可能需要调整印刷速度或增加模板清洗的次数。这些变化必须写入操作说明卡归档。工艺过程变化因素的历史记录文档有利于防止参数的波动。

在控制下的参数，以及在操作过程的任何问题最好在调整期间发现，而不是在PCB印刷过程。

在瞄准一个工艺缺陷的企图中，一些随机参数变量会产生更多的问题。例如；焊膏高度的缺陷，一个对工艺缺少经验的操作者，可能认为只要增加刮刀压力，焊膏高度就会下降。这样可能会对高度产生作用，但如果真正的原因是由于PCB的定位机构造成的，你这样增加刮刀压力，势必会增加桥接的缺陷。

印刷机的SPC数据在PCB开始加工时，用来检验设置。正如设置技术人员用来检验工艺工程。如果实际操作与原始文件一致，两者的SPC结果是相同的。反之，如工艺数据超出控制，操作者应检验设置。

例如，直到SMT终端缺陷被发觉记录前，PCB定位问题未检验。在整个SMT生产过程，对过程进行监控，任何工艺过程的变化立即提示操作者的关心。如缺陷发生，操作者应首先按操作说明卡，重新检验印刷机的设置。如设置是正确的，则问题在设置技术人员的责任。只要印刷机和工艺过程经过检验，PCB文件可靠，则重新检验通常可鉴别问题的性质。

如果没有检验规程，你如何下手分析造成SMT终端缺陷的原因？在SMT线上所有工艺设备都被怀疑，印刷机？贴片机？再流焊炉？你首先试验更改过程参数还是重新校准设备？如没有一个好的开始，这对有一个经验不足的操作者来讲，做这项工作是不可能的。

6．            结 论

要防止设备，工艺过程及设置的变化，如果问题发生，问题应该快速得到鉴别与解决。生产线最少停工时间甚至不中断。检验规程保证工艺高可靠，高重复性，高产能，最低的返工率。