爐溫儀維修之回流焊技術解答？

作者KIC公司：Freddie Chan

當今電子制造業中較重要的兩個方面就是設備利用率和缺陷消除。因為在許多組裝生產中，設備利用率對成本或利潤的影響較大。消除缺陷也是很重要的，因為質量低劣的代價是昂貴的，而市場也越來越不再接受返工。

我和工藝工程師們進行了無數次就像下面這樣的討論：

問：從你的SMT生產線來看，回流焊帶來的缺陷占所有缺陷的百分之幾？

答：這很難測量，因為很難確定缺陷的根本原因。例如，底部連接元件（BTC）上的冷焊，可能是因為印刷或回流焊的問題所引起。

問：你能猜猜看嗎？

答：回流焊引起的缺陷僅占一小部分，可能小于10%，也可能低于5%。

問：好吧，假設你一小時又一小時地或一天又一天地沒有問題地生產你的PCB組件，但是，突然在檢查過程中發現有多個缺陷，比如在AOI、X射線、ICT等檢查過程中。于是你決定關閉生產線，以查明根本原因。你會做什么？

答：如果在檢查過程中立即發現了PCB組件缺陷的原因，找到了問題，那么我們就去源頭去修復它。然而，在通常情況下，根本原因不是立即就能清楚的。

問：那你怎么辦？

答：我們就做一個溫度曲線的測量。

問：你剛才告訴我，95%以上的缺陷不是回流焊的問題。為什么你從那里開始？

答：由于使用了SPI和AOI，我們有除了回流爐以外的來自所有機器和工藝過程的很好信息，回流焊爐我們只能依靠每周或每日的抽查（手動測量一次溫度曲線）。此外，大多數機器我們都是可以直接接近和看到的，只有回流焊爐例外，它是生產線中的一個黑盒子。所以我們測量溫度曲線。

問：這是否意味著，你在利用95%的時間，在不存在問題的地方尋找問題？

答：嗯，不一定是95%的時間，因為有時成品率問題的根本原因是顯而易見的，這時就不是這樣了。

問：由于突然的成品率問題，你關閉了PCB組裝生產線，當你遇到這樣一個急性問題時，你測量一個溫度曲線需要多長時間？。

答：它是不一定的，但是可能比測量正常的溫度曲線時間要長，因為我們需要取回溫度曲線測量儀和相關的含有粘接熱電偶的印制電路板。我們希望能在15分鐘內完成溫度曲線的測量，但是有時可能需要30多分鐘。

大多數公司都在計算每小時意外停機的成本。實際數字各家工廠各不相同，但是我所看到的計算表明，每條印制電路板組裝生產線每周減少停工1小時，每年每條生產線的利潤增加約50 000歐元。

從回流焊爐抽檢轉移到連續的工藝監控或自動化的溫度曲線測量系統，不管熱工藝過程是否是罪魁禍首，都自動向責任工程師提供即時信息。不需要再浪費時間在不存在問題的地方尋找問題，滴答作響的停機時間是非常昂貴的。如果真是熱工藝是根本原因，那么監測系統將提供信息，幫助查明需要進行調整的爐子區域或工藝過程，從而使工程師確定問題，并很快加以解決，進一步減少不必要的停機時間。

這個例子也說明了在工業4.0或智能工廠背景下智能設備的好處，也就是說，可付諸行動的實時數據讓工程師更好地運行生產線和工廠。這里描述的方案是 “低垂的果實”之一，它能立即帶來顯著的成品率改善。依據這個基本能力，我們可以迅速找到其他機會以提高設備利用率和成品率。當實時的熱工藝數據SPC圖顯示在儀表盤上時，不利趨勢會變得顯而易見，如Cpk數值下降。由于回流焊爐的變化往往比較慢，SPC圖可以及早提供可能發生情況的預警信息。因此，在某些情況下，通過向維護人員進行趨勢報警，可以完全避免計劃外停機。他們可以在下一個預防性維護活動中當生產線計劃性停機時，解決這個問題。隨著企業力求完美和成品率的提高，這種預防問題的理念將變得越來越重要，返工是不可接受的，缺陷等于廢品。

這個問題有多大呢?在IPC APEX EXPO 2017圓桌會議的討論中，有一份報表表示，北美工廠的平均生產運行時間為67%。換句話說，37%的生產時間，除了損害利潤外什么也沒做。很明顯，這樣令人驚訝的低設備利用率是由很多因素引起的，特別是越來越頻繁的產線換料停機。但是正如上面的計算所表明的，我們需要探索機會，減小這個數字，因為每分鐘的停機時間都是很昂貴的。有很多機會可去捕捉一些低垂的果實，以實現數周而不是數年的投資回報。