Учебник по Технологии

∙выявление наиболее значимых типов дефектов;

∙внедрение наиболее эффективных средств диагностики и локализации дефектов для снижения стоимости ремонтов;

∙анализ эффективности проводимых преобразований;

∙разработка и внедрение корректирующих и предупреждающих воздействий.

Сбор, классификация и анализ статистических данных по обнаруженным на операции выходного функционального контроля дефектам выявили наиболее значимый тип – увеличенное количество пустот в паяных соединениях (рис. 154). Наиболее эффективное средство диагностики и локализации дефектов указанного типа – рентгеновская инспекция. Приведенная диаграмма (см. рис. 154) наглядно демонстрирует снижение количества дефектов, связанных

спустотами в паяных соединениях после внедрения системы рентгеновской инспекции. В соответствии с предложенным алгоритмом, принятые преобразования по диагностике и локализации указанного типа дефектов можно считать удовлетворительными.

Установлен несоответствующий компонент

Увеличенное количество пустот в паяном соединении

Неточное совмещение вывода компонента с контактной площадкой

Недостаточный объем припоя в паяных соединениях

До начала внедрения	Внедрение системы	Внедрение системы	Внедрение	Внедрение системы
систем инспекции	рентгеновской	контроля качества	системы	АОИ нанесения
и контроля	инспекции	монтажа и паяных	автоматического	паяльной лампой
		соединений	внутрисхемного
			контроля

Рис. 154. Снижение уровня дефектности выпускаемой продукции при последовательном внедрении автоматических систем инспекции и контроля

Вторым по значимости типом дефекта является «Неточное совмещение вывода компонента с контактными площадками». Наиболее эффективным средством диагностики и локализации дефек-

578

тов указанного типа является автоматическая оптическая инспекция. При этом выбираемые системы АОИ должны легко настраиваться на работу в соответствии с требованиями соответствующих стандартов. Только в этом случае возможно выполнение контроля качества выпускаемой продукции на соответствие ее требованиям нормативной документации.

После внедрения системы АОИ контроля качества монтажа и паяных соединений количество дефектов изделий, связанных со смещением выводов компонентов относительно контактных площадок на печатной плате, значительно сократилось. В соответствии с предложенным алгоритмом (см. рис. 153), принятые преобразования по диагностике и локализации указанного типа дефектов можно считать удовлетворительными.

Следующим по значимости типом дефекта является «Установлен несоответствующий компонент». Наиболее вероятными причинами установки несоответствующего компонента могут быть:

∙ошибка оператора при снаряжении питателя;

∙дефектный компонент (брак производителя);

∙повреждение компонента в процессе изготовления (технологический дефект).

Наиболее эффективным средством диагностики и локализации дефектов указанного типа является автоматический внутрисхемный контроль. Учитывая высокую плотность монтажа выпускаемых изделий и большую их номенклатуру, в качестве средства для проведения автоматического внутрисхемного электрического контроля была выбрана система SPEA4060 (рис. 155).

Нанесение Контроль Монтаж Оплавпаяной качества ПМИ ление пасты нанесения

паяной

пасты

Контроль	Электри-	Рентгеновская	Функцио-
качества	ческий	инспекция	нальный
монтажа	контроль	качества	контроль
и паяных		и паяных
соединений		соединений

Автомат	Система	Автомат	Система	Система	Тестер	Система	Стенд
трафаретной	АОИ	установки	конвекци-	АОИ	внутри-	рентгенов-	функцио-
печати DEK	Symbion	ПМИ	онного	VantaqeS22	схемного	ской	нального
Horizon 03i	P36	Samsunq	оплавления		и функцио-	инспекции	контроля
		SM421	EPZA		нального	micromex
			Hotllow		контроля
			3-14		SPEAFP 4060

Рис. 155. Схема технологического процесса сборки печатных узлов при внедрении современных автоматических систем инспекции и контроля

579

После внедрения системы автоматического внутрисхемного контроля SPEA 4060 количество дефектов изделий, связанных с установкой несоответствующего компонента, значительно сократилось. В соответствии с предложенным алгоритмом (см. рис. 153) принятые преобразования по диагностике и локализации указанного типа дефектов можно считать удовлетворительными.

Следующим по значимости типом дефекта является «Недостаточный объем припоя в паяных соединениях». Наиболее вероятными причинами неудовлетворительного количества припоя могут быть:

∙некорректные размеры контактных площадок (ошибка конструктора);

∙некорректные размеры апертур (ошибка конструктора);

∙неудовлетворительное качество трафарета (дефект производителя трафарета);

∙неудовлетворительное качество паяльной пасты (дефект поставщика и/или производителя);

∙неудовлетворительное качество подготовки паяльной пасты

кработе (технологический дефект);

∙некорректные параметры настройки устройства трафаретной печати (скорость перемещения и/или усилие прижима ракеля);

∙коробление печатной платы.

Ошибки конструкторов должны быть выявлены на этапах приемки конструкторской документации, технологической подготовки производства и изготовления опытных образцов – до постановки изделия на серийное производство. Качество трафарета, паяльной пасты и печатных плат должно контролироваться при входном контроле.

Качество нанесения паяльной пасты для различных областей применения регламентируется соответствующими стандартами.

Наиболее эффективным средством инспекции качества нанесения паяльной пасты являются современные системы АОИ, обеспечивающие контроль положения (2D контроль) и объема (2D+3D контроль) для столбика (отпечатка) на каждой контактной площадке печатной платы.

После внедрения системы АОИ контроля качества нанесения паяльной пасты (см. рис. 155) количество дефектов изделий, связанных с неудовлетворительным количеством припоя в паяных соедине-

580

ниях, значительно сократилось. В соответствии с предложенным алгоритмом, принятые преобразования по диагностике и локализации указанного типа дефектов можно считать удовлетворительными.

Указанная последовательность действий (см. рис. 153) повторяется до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень качества (дефектности изделий при приемке).

Необходимо отметить, что требуемый результат был достигнут для конкретного изделия в конкретной партии.

Для современного электронного производства последовательность операций, описанных предложенным алгоритмом, выполняется перманентно: только в этом случае могут быть гарантированы условия непрерывного контроля технических характеристик выпускаемых изделий, параметров технологических процессов и их постоянных улучшений.

Необходимо отметить еще один очень важный момент: цель была достигнута по критерию максимального количества дефектов при приемке (1000 ppm). При этом внедрение систем автоматической инспекции и контроля не уменьшило количества дефектов, а резко снизило стоимость проведения ремонтов за счет быстрой диагностики и точной локализации. При этом численность персонала, необходимого для выполнения ремонтов в процессе производства, сократить не удастся. Сократится количество высококвалифицированных специалистов, способных заниматься диагностикой дефектов в отсутствии современного автоматического инспекционного и контрольно-измерительного оборудования. Но при выходе из строя любой из применяемых единиц контрольно-измерительного или инспекционного оборудования количество дефектных изделий и трудоемкость ремонта автоматически возрастут. Для снижения количества дефектов необходимы определение, устранение и предупреждение причин их возникновения.

Для предупреждения поступления в производство дефектных (несоответствующих по электрическим параметрам) компонентов, комплектующих и материалов (ККМ) традиционным является следующий набор действий:

∙разработка, внедрение и поддержание в актуальном состоянии нормативных документов (например, СТП), регламентирующих применение ККМ (ограничительных перечней);

∙организация постоянной работы по квалификации производителей и поставщиков ККМ для поддержания ограничительных перечней в актуальном состоянии;

581

∙при приемке конструкторской документации контролировать применение только ККМ, включенных в утвержденный ограничительный перечень;

∙организация проведения входного контроля ККМ в соответствии с программами (методиками), разработанными в процессе квалификации;

∙обеспечение маркировки носителей ККМ (катушек, пеналов, поддонов), успешно прошедших входной контроль для последующей их идентификации при комплектации и снаряжении питателей сборочных автоматов;

∙организация системы прослеживаемости используемых ККМ, позволяющей: вести статистику отказов компонентов с точностью до носителя (поставщика, производителя), что поможет (в случае обнаружения систематических дефектов) вернуть все печатные узлы для замены дефектных компонентов; оценивать качество работы производителей и поставщиков и ограничивать (запрещать) закупку ККМ в случае систематического несоответствия их технической и нормативной документации и условиям контрактов (договоров);

∙постоянный контроль всех выпускаемых печатных узлов с помощью автоматической системы электрического внутрисхемного контроля для проверки соответствия выпускаемой продукции требованиям конструкторской документации и отсутствия повреждения электронных компонентов в процессе монтажа и оплавления.

При проведении указанных мероприятий резко снизится количество дефектов, связанных с несоответствующими компонентами, что позволит сократить трудоемкость и затраты на проведение ремонтов в процессе производства.

Для предупреждения количества технологических дефектов, связанных с неудовлетворительным объемом припоя в паяных соединениях, как правило, используется следующий набор мероприятий:

∙разработка, внедрение и проведение постоянной работы по поддержанию в актуальном состоянии базы данных компонентов (Стандарта предприятия) для обеспечения корректных размеров контактных площадок и апертур трафаретов;

∙обязательное проведение технического контроля конструкторской документации (на новые и модифицируемые изделия) в части соответствия размеров и формы контактных площадок установленным и утвержденным в СТП;

582

∙ проведение квалификации производителей трафаретов. В дальнейшем трафареты должны заказываться только у производителей, прошедших квалификацию;

∙обязательное проведение входного контроля новых трафаретов, полученных от производителя в соответствии с утвержденной инструкцией по установленным критериям: размеры апертур, толщина, чистота обработки граней апертур (отсутствие зубцов);

∙обязательное проведение контроля качества отмывки трафарета после использования и при подготовке к работе;

∙обеспечение контроля соблюдения утвержденной технологической инструкции по хранению и подготовке паяльной пасты к работе;

∙обеспечение инспекции качества финишного покрытия печатных плат на этапе входного контроля (состав, толщина, равномерность, шероховатость, паяемость);

∙обеспечение контроля чистоты поверхности (и/или организация очистки от пыли) печатных плат перед загрузкой в устройство трафаретной печати (принтер);

∙проведение сплошного контроля соответствия объема паяльной пасты расчетным значениям (произведение площади апертуры на толщину трафарета) и требованиям соответствующих стандартов с помощью системы автоматической оптической инспекции

(см. рис. 151);

∙при появлении систематических дефектов обеспечить остановку процесса до устранения причин несоответствий;

∙для ускорения реакции при появлении потенциальных дефектов организовать петлю локальной обратной связи (рис. 156).

Необходимо учесть, что дефекты, связанные со смещением выводов компонентов относительно контактных площадок в большинстве случаев не оказывают влияния на работоспособность приборов, но при этом увеличивается вероятность появления отказов в процессе проведения приемо-сдаточных испытаний или у потребителя. В первом случае резко возрастает трудоемкость проведения ремонтов, связанная с увеличением времени на диагностику и локализацию дефектов (особенно при использовании влагозащитных покрытий). Во втором случае затраты на проведение ремонта у потребителя подрывают его репутацию и вообще могут сделать производство убыточным из-за дополнительных непредвиденных затрат (например, на командировочные расходы).

583

Контроль качества	Контроль качества	Контроль качества	Электрический
нанесения паяной	установки компонентов	монтажа и пайки	контроль
пасты Symbion P36	Vantaqe S22	компонентов Vantaqe S22	SPEAFP 4040

Рентгеновский контроль качества паяных соединений, печатных плат и внутреннего состояния компонентов micromex

Рис. 156. Использование локальных петель обратной связи, позволяющее резко сократить время реакции и минимизировать количество технологических дефектов, связанных

с неудовлетворительным количеством припоя в паяных соединениях

Переход к стратегии предупреждения дефектов, связанных со смещением выводов компонентов относительно контактных площадок (в соответствии с требованиями стандартов), должен предусматривать целый комплекс мероприятий, снижающих вероятность их возникновения, включая:

∙обеспечение выполнения персоналом процедур, связанных с запуском оборудования;

∙обеспечение высокого качества проведения технического обслуживания технологического оборудования.

Например, техническое обслуживание сборочного автомата должно проводиться квалифицированным техническим персоналом, прошедшим обучение на фирме-изготовителе оборудования и имеющим соответствующие документы:

∙обеспечение проведения регулярной калибровки технологического оборудования (сборочного автомата) с обязательной отметкой результатов в формуляре;

∙обеспечение регулярного проведения контроля точности монтажа компонентов до и/или после оплавления (на выполнение требований соответствующих стандартов) методом автоматической оптической инспекции;

∙обеспечение остановки процесса сборки при появлении систематических дефектов до устранения причин несоответствий.

584

Переход к стратегии предупреждения дефектов, связанных с установкой несоответствующих компонентов, должен предусматривать целый комплекс мероприятий, снижающих вероятность их возникновения, включая:

∙обеспечение разработки, внедрения и постоянной работы по поддержанию в актуальном состоянии ограничительного перечня компонентов (Стандарта предприятия) для гарантии использования только компонентов, разрешенных к применению и поставляемых сертифицированными поставщиками;

∙обеспечение проведения постоянной работы по квалификации компонентов, их производителей и поставщиков;

∙обеспечение проведения входного контроля компонентов, комплектующих и материалов в соответствии с программами (методиками), разработанными в процессе квалификации;

∙внедрение операции маркирования компонентов (печатных плат, катушек, пеналов и поддонов) для последующей их идентификации при хранении, учете и комплектации заказов;

∙внедрение системы прослеживаемости устанавливаемых компонентов на базе современных сборочных автоматов с интеллектуальными питателями для исключения ошибок оператора;

∙обеспечение проведения проверки соответствия устанавливаемых компонентов конструкторской документации с помощью системы автоматического внутрисхемного контроля;

∙при появлении систематических дефектов процесс сборки должен быть остановлен до устранения причин несоответствий.

После достижения запланированного уровня качества необходимо обеспечить поддержание параметров технологического процесса для сохранения достигнутых результатов. Постоянство параметров технологического процесса – необходимое условие повторяемости технических характеристик выпускаемых изделий.

7.2.1. Взаимосвязь показателей контролепригодности с характеристиками радиоэлектронных средств

Обеспечение контролепригодности РЭС предполагает учет особенностей задач, решаемых аппаратурой, условия ее функционирования, организации технического обслуживания, характеристик, особенностей программного обеспечения и др. (табл. 39).

585

Таблица 39

Классификация показателей контролепригодности

		Показатели контролепригодности	ТЭЗ	Стойка	РЭС
	ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ :
	K гп – коэффициент глубины поиска дефекта		+	+	+
	K уп – коэффициент унификации параметров		+	+	+
	Д – вероятность правильного диагностирования		+	+	+
	K ок –	коэффициент оперативности самопроверки	+	+	+
	РЭС
	K лн –	коэффициент однозначности локализации	_	+	+
	неисправности
	K апс	– коэффициент автоматизации программы	_	+	+
	проверки РЭС
	K укп	– коэффициент унификации количества	+	+	+
	контролируемых параметров РЭС
	КОНСТРУКТИВНЫЕ :
	K ис –	коэффициент использования специальных	_	+	+
	средств диагностирования
	K ус –	коэффициент унификации устройств	_	_	+
	сопряжения
	K пэра – коэффициент избыточности памяти РЭС		_	+	+
	K и –	коэффициент аппаратурной избыточности	+	+	+
	K аги	– коэффициент автоматизации съема	_	+	+
	диагностической информации
	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ :
	K тд –	коэффициент средней трудоемкости	+	+	+
	подготовки РЭС к проверке
	K вср	– коэффициент влияния стыковочно-	_	_	+
	расстыковочных операций

Существуют следующие показатели контролепригодности:

∙коэффициент глубины поиска дефекта (K гп) ;

∙коэффициент унификации параметров сигналов (K уп);

∙вероятность правильного диагностирования или достоверность контроля (Д);

586

∙коэффициент оперативности контроля РЭС ( Kок );

∙коэффициент однозначности локализации места неисправности ( K лн );

∙коэффициент автоматизации программы самопроверки РЭС

( K апс );

∙ коэффициент унификации контролируемых параметров

( K укп);

∙коэффициент использования специальных средств диагностирования ( Kис );

∙коэффициент унификации устройств сопряжения ( Kус);

∙коэффициент избыточности памяти РЭС ( Kпэра );

∙коэффициент аппаратурной избыточности РЭС ( Kи );

∙коэффициент автоматизации съема диагностической информации ( Kаги );

∙коэффициент средней трудоемкости подготовки РЭС к проверке ( Kтд );

∙коэффициент влияния стыковочно-расстыковочных операций ( Kâñð ), используя которые, можно оценить приспособленность

РЭС к техническому диагностированию.

Показатели контролепригодности принимают значения от 0 до 1, причем 0 соответствует минимальному значению, а 1 – максимальному.

В качестве эксплуатационных характеристик РЭС будем рассматривать: погрешность измерения параметра (δ); структурную избыточность ( Sизб ), которая вводится в виде дополнительных элементов для организации и проведения диагностирования; вероятность необнаруженного отказа ( Рно ); достоверность контроля (Д);

время восстановления ( tв ); вероятность безотказной работы ( Рбр );

стоимость РЭС (W ).

Будем исходить из того, что РЭС построена по агрегативномодульному принципу и конструктивно состоит из типовых элементов замены (ТЭЗ). Из набора ТЭЗ собирают стойку, а набор стоек представляет комплекс РЭС. Исходя из этого каждый конструктивный узел можно оценить по приспособленности к техническому

587