現代電子裝聯(lián)五大核心理念
現代電子裝聯(lián)應秉承“設計是源頭,物料是保障,工藝是關(guān)鍵,管理是根本,理念是核心”這一現代電子裝聯(lián)的核心理念,拋棄就工藝論工藝,單純局限于工藝的舊思維模式。
1. 設計是源頭
確保設計的正確性,滿(mǎn)足DFM、DFA、DFR和DFT的要求,不允許違反禁限用設計和工藝的規定。
只有在設計的初級階段就把設計的可制造性、可使用性、可檢測性和制造的經(jīng)濟性、質(zhì)量的穩定性等進(jìn)行充分論證和關(guān)注,才可能達到“零缺陷設計”和“零缺陷制造”的雙重目的,只有這樣的企業(yè)才能為客戶(hù)及市場(chǎng)提供性?xún)r(jià)比高的優(yōu)質(zhì)電子產(chǎn)品。
HP公司DFM統計調查表明:產(chǎn)品總成本60%取決于產(chǎn)品的最初設計,75%的制造成本取決于設計說(shuō)明和設計規范,70%~80%的生產(chǎn)缺陷是由于設計原因造成的。
中國航天部門(mén)統計,一個(gè)航天型號產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題80%出在電裝焊接上,而造成電裝焊接質(zhì)量問(wèn)題的主要原因是電路設計缺乏可制造性。
2008年中國電科統計表明:電子產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題75%出在電裝焊接上,而造成電裝焊接質(zhì)量問(wèn)題的主要原因也是電路設計缺乏可制造性。
中國電科綜合了國內外電子裝聯(lián)行業(yè)和集團公司的經(jīng)驗,以及國內外相關(guān)標準最新要求的內容,從可制造性設計、物流、工藝優(yōu)化和質(zhì)量監控四個(gè)層面對PCBA研制生產(chǎn)全過(guò)程工藝質(zhì)量控制提出要求,覆蓋典型組裝焊接工藝類(lèi)型,新型元器件、新材料、新技術(shù)應用和關(guān)鍵工序質(zhì)量控制要求。
把設計和工藝結合在一起,把工藝和工藝過(guò)程控制結合在一起,不但提出了軍品PCBA的質(zhì)量要求和質(zhì)量目標,而且十分詳細地提出了實(shí)現上述質(zhì)量目標的設計、物料、工藝優(yōu)化和質(zhì)量監控措施,這一做法在國內外以往的所有標準和規范體系中尚屬首次,被國內著(zhù)名電子裝聯(lián)專(zhuān)家譽(yù)為具有國際先進(jìn)水平。
解決電子裝備質(zhì)量問(wèn)題的思路及方案。對故障案例的分析是十分重要的,但也是初步的,一般的可靠性分析人員基本上是就案例論案例,或者著(zhù)重于從工藝角度來(lái)分析故障現象;而我們恰要通過(guò)案例分析明確什么樣的設計是錯誤的,是沒(méi)有可制造性的;同時(shí),針對高可靠電子產(chǎn)品的故障案例集中反映在違反禁限用工藝和設計的現象,重點(diǎn)指出什么樣的設計是絕對禁止的。通過(guò)上述分析,向企業(yè)的管理者,尤其是第一把手和產(chǎn)品型號總師明確造成電子產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的主要成因是設計缺乏可制造性。在此基礎上應用IPD和DFX的先進(jìn)設計和管理理念,以適應電子裝聯(lián)先進(jìn)制造技術(shù)的電路設計為目標,提出包括可制造性設計(DFM)、電子裝聯(lián)工藝物流質(zhì)量控制、工藝優(yōu)化設計、員工要求及全方位培訓和管理體制頂層策劃五個(gè)層面的系統解決方案。
以板級電路為例,可制造性設計是貫穿PCB/PCBA全生命周期的并行設計,它完全不同于目前絕大部分電子企業(yè)工藝工作從產(chǎn)品研制生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈的后端參與進(jìn)去的滯后的做法,也不同于當前流行的工藝從設計結束參與進(jìn)去的可制造性分析;而是完全與電路設計同步并行進(jìn)行,即從產(chǎn)品的戰術(shù)技術(shù)指標論證和方案設計階段參與進(jìn)去,直到產(chǎn)品的售后服務(wù)階段。
2. 物料是保障
物料是電子裝聯(lián)焊接過(guò)程中最根本和最基礎的構成要素,它既包括元器件、PCB這類(lèi)加工材料,也包括焊膏、焊料、助焊劑、貼片膠、清洗劑等工藝材料/輔料,其質(zhì)量的好壞和是否滿(mǎn)足要求,直接影響焊接質(zhì)量。許多電子裝聯(lián)的質(zhì)量問(wèn)題往往是由于所用材料的物理、化學(xué)性能存在缺陷造成的。
物料質(zhì)量控制是保證電子裝聯(lián)質(zhì)量的基礎。電子裝聯(lián)物料控制的基本目標是:“制造過(guò)程中所使用的各種物料,如電子元器件、印制電路板、焊膏、焊料、助焊劑、貼片膠、清洗劑等工藝材料/輔料等在采購、入庫、儲存、外包、流轉等生產(chǎn)過(guò)程的所有環(huán)節,都必須符合電子裝聯(lián)質(zhì)量要求?!敝袊圃毂仨氉叱鰡我坏姆轮坪汀吧秸钡墓秩?,不能永遠停留在“認識可靠性和可重復性概念的重要性階段”。
任何一個(gè)電子產(chǎn)品都應追求高質(zhì)量、高品位;而要實(shí)現高質(zhì)量、高品位,首先必須遵循DFX的規則,必須進(jìn)行工藝優(yōu)化設計,尤其是必須恢復工藝應有的地位和作用。
強調設計是源頭,從根本上解決電路設計的質(zhì)量問(wèn)題,在設計的初級階段就把設計的可制造性、可使用性、可檢測性和制造的經(jīng)濟性質(zhì)量的穩定性等進(jìn)行充分的論證和關(guān)注。我們在這里強調“國家利益高于一切”的核心理念,不僅針對軍品,更應成為我們企業(yè)的核心價(jià)值觀(guān),我們每個(gè)中國公民的做人原則??芍圃煨栽O計和物料質(zhì)量控制是影響電子產(chǎn)品焊接質(zhì)量和可靠性的源頭,立足于“預防”為主的策略,從源頭和過(guò)程對影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵要素進(jìn)行控制和“預防”,其目的是盡可能減少乃至消除由設計和物料質(zhì)量問(wèn)題帶來(lái)的先天不足。
3. 工藝是關(guān)鍵
優(yōu)化工藝參數,不允許違反禁限用工藝的規定;確保組裝焊接質(zhì)量滿(mǎn)足高可靠電子裝備的要求。先天的設計缺乏可制造性的缺陷和物料質(zhì)量問(wèn)題,是很難通過(guò)改進(jìn)工藝措施進(jìn)行補償的,也就是說(shuō)工藝絕不是萬(wàn)能的!反過(guò)來(lái)講,良好的設計質(zhì)量和物料質(zhì)量,也不會(huì )自然導致可靠的焊接質(zhì)量,必須以?xún)?yōu)化焊接工藝參數為核心,以建立完整的工藝質(zhì)量控制體系為目標,進(jìn)行工藝的研究和開(kāi)發(fā)。
國外發(fā)達工業(yè)國家始終把工藝技術(shù)研究試驗放在突出的位置上。美國工業(yè)范圍內各研究階段投入的資金和人力比例,如果以基礎理論研究為1,則應用研究為5,產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究為20,而工藝技術(shù)研究為300。也就是說(shuō),工藝技術(shù)研究的投入是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究的15倍!而我們國內的情況恰恰完全相反。
美國知名智庫麥肯錫全球研究院的《中國創(chuàng )新的全球效應》指出:“中國在‘科學(xué)研究型創(chuàng )新’中與發(fā)達國家存在很大差距的原因在于,科研創(chuàng )新體系的成果質(zhì)量與投入的規模仍然不成比例。盡管中國的研發(fā)投資規模領(lǐng)先全球,但只有5%的研發(fā)經(jīng)費用于資助基礎研究,而美國這一比例是19%。是否重視工藝技術(shù)研究和試驗,直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的提高和經(jīng)濟效益的增長(cháng)?!?/p>
4. 管理是根本
努力提升各企業(yè)主管領(lǐng)導對在電子產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)施DFX必要性和重要性的認同感,要努力讓各級領(lǐng)導充分認識到一個(gè)企業(yè)要做大做強,實(shí)施DFX是必由之路!沒(méi)有一個(gè)集中統一的工藝研究部門(mén),沒(méi)有實(shí)力強勁的工藝人員作支撐,也就失去了實(shí)施DFX的平臺。
5. 理念是核心
電路、結構和工藝是構成電子產(chǎn)品的三大技術(shù)要素,三者缺一不可,相輔相成;一臺先進(jìn)、完美的電子產(chǎn)品,不但要有技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟上合理的電路方案和結構設計,更需要先進(jìn)的工藝技術(shù),產(chǎn)品的最后實(shí)現及它是否具有市場(chǎng)生命力,在很大程度上取決于工藝技術(shù)的先進(jìn)程度。對于電子產(chǎn)品而言,電路設計產(chǎn)品的功能,結構設計產(chǎn)品的形態(tài),工藝設計產(chǎn)品的過(guò)程??芍圃煨栽O計差是影響電子產(chǎn)品質(zhì)量的源頭,這個(gè)現象主要表現在THT時(shí)期和SMT的早期。
在THT時(shí)期和SMT的早期,一個(gè)電子組裝工程師只需了解裝備的結構原理和構成,按照設計預定的可靠性期望值和目標,依靠經(jīng)驗的積累就能將其組裝成獨立的產(chǎn)品,在這個(gè)時(shí)期,電子產(chǎn)品的可靠性大部分取決于設計的正確性和可制造性。
隨著(zhù)高密度細間距元器件、微小型元器件和電子裝聯(lián)技術(shù)的高速發(fā)展,電路設計的功能逐漸弱化。當產(chǎn)品的小型化需要應用引線(xiàn)中心距小于或等于0.3mm的高密度高精度QFP、BGA、CSP等SMD,以及英制0201、0005和公制03015Chip,當PCB上的安裝密度高于35~50個(gè)/cm2、焊點(diǎn)密度高于100點(diǎn)/m2,面對3D組裝、多芯片組件(MCM)和3D-MCM為代表的第五代組裝技術(shù),必須依賴(lài)先進(jìn)的電子裝聯(lián)技術(shù)和先進(jìn)的電子裝聯(lián)設備。
在現代電子產(chǎn)品的設計、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)中,電子裝聯(lián)技術(shù)的作用發(fā)生了根本性的變化,它是總體方案設計人員、企業(yè)的決策者實(shí)現產(chǎn)品功能指標的前提和基礎。電子裝聯(lián)可靠性是電子設備可靠性的主要問(wèn)題,電子裝聯(lián)技術(shù)是現代電子設備設計和制造的基礎技術(shù)。在應用3D-MCM第五代組裝技術(shù)的電子產(chǎn)品中,電子產(chǎn)品的設計、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)整個(gè)系統環(huán)節的各類(lèi)設計的作用將發(fā)生不可逆轉的變化:電路設計的作用勢必會(huì )越來(lái)越淡化,其作用只相當于應用THT技術(shù)時(shí)的“預處理工序”;雖然十分重要,卻起不到?jīng)Q定作用,取而代之的是電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)鏈中的“并行工程”。
企業(yè)的決策者完全可以采用在電子產(chǎn)品應用THT技術(shù)時(shí)購買(mǎi)元器件一樣從市場(chǎng)上去購買(mǎi)/引進(jìn)設計定型的電路,然后按產(chǎn)品的技術(shù)要求進(jìn)行組合,按使用條件進(jìn)行必要的試驗,而僅對為數不多的電路進(jìn)行設計,產(chǎn)品設計的“重頭戲”是電氣互連技術(shù)。這是技術(shù)進(jìn)步的標志,是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。