【正文】 更嚴(yán)格。鋼網(wǎng)設(shè)計和制造可以由工藝或生產(chǎn)部門人員來執(zhí)行，但必須和設(shè)計部的焊盤設(shè)計一塊考慮。這使得在絲印鋼網(wǎng)上的縮小失去其實用意義。這兩者是息息相關(guān)的，其設(shè)計指標(biāo)應(yīng)該同時考慮和進行。 絲印鋼網(wǎng)的設(shè)計，有些工廠目前還是和焊盤設(shè)計分開考慮和進行的。這些都必須經(jīng)過設(shè)計師的考慮。要把整個工作做好，在基板上有一定的要求。從以下的例子中可以更好的了解到設(shè)計工作在整體 SMT應(yīng)用中的重要性。所以要成為一位非常出色的設(shè)計工程師，努力學(xué)習(xí)組裝工藝方面的知識的是重要的。但卻含必須處理兩道焊接程序的弱點。但其組裝密度還不是很高，以及不能采用插件可能是其應(yīng)用限制。由于各種方式都有其優(yōu)缺點和不同的工藝，設(shè)計師對這方面知識的吸收也就成了一件重要的工作。 工藝和設(shè)計的關(guān)系 所謂 SMT 技術(shù)，指的是有關(guān)如何將基板、 元件通過有效工藝材料和工藝組裝起來，并確保有良好壽命的一門科技。標(biāo)準(zhǔn)化的推行，可以在這兩者之間獲得一個很好的平衡。對于 CAD和 PDM 等管理軟件和數(shù)據(jù)方面的結(jié)合也開始越來越被重視了。 由于當(dāng)今設(shè)計工作范圍和職責(zé)的改變，以及為了應(yīng)付日趨強烈的開發(fā)時間壓力，標(biāo)準(zhǔn)化和資訊管理成了非常重要的管理工作。通過對供應(yīng)商能力的要求和評估來確保對工藝和材料方面的配合。同時在不斷標(biāo)定的設(shè)備能力工作中使設(shè)計規(guī)范穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)化。如果是新規(guī)范，設(shè)計方面也必須確保能夠給予配合，有需 要是或是引進新設(shè)備，或是提升改進現(xiàn)有的設(shè)備。各檔次都有相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范和工藝、材料規(guī)范來配合。把整個技術(shù)合成一起管理，才能真正做到最優(yōu)化程度，才有可能朝向‘ 無缺陷 ’ 或 ‘ 零缺陷 ’ 方向發(fā)展。所以如果要很好的使用設(shè)計來解決問題，一套適用于本 身的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是必須按本身持有的條件而開發(fā)的。由于因素眾多，也隨時間在改變，所以要找到兩家完全一樣的工廠的機會是很微小的。而有效的解決這些問題，有賴于我們對整體的配合能力。他們之間都有差別，加上各大電子廠也都有自己本身的一套規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)可謂五花八門。另外一個對熱處理關(guān)注的原因，是絕大多數(shù)使用在電子產(chǎn)品上的，他們的性能都會隨溫度 (即關(guān)系到熱處理 )而發(fā)生變化的，輕則性能不穩(wěn)定，重則可能失效 (暫時性 )或甚至被損壞 (永久性 )。因為在 SMT應(yīng)用上，許多和壽命有關(guān)的問題都是和熱處理有關(guān)。這方面的例子如焊點的形狀、成品的保護涂層(conformal coating)、基板的外形比等等。主因素如元件引腳種類、元件的大小、元件和基本的匹配等等，這些對壽命的影響較明顯嚴(yán)重。再從使用環(huán)境條件的定義下設(shè)計產(chǎn)品的壽命測試方法、選擇元件材料、選擇設(shè)計規(guī)范，并通過壽命測試來驗證設(shè)計和開發(fā)工藝等等。 產(chǎn)品壽命的設(shè)計考慮，始于對產(chǎn)品壽命的定義。比如一個熱處理做得不好的設(shè)計其制造過程中所受到的焊接熱沖擊會較大，因溫差較大使焊點的可靠性也不容易得到保證。由于產(chǎn)品在服務(wù)期內(nèi)會受到各種不同的環(huán)境壓力 (如熱變化、機械振動等等 )，產(chǎn)品的設(shè)計必須確保在這方面能經(jīng)得起使用環(huán)境中會遇上的各種壓力。用戶必須了解和牢記這一點。它在某一生產(chǎn)環(huán)境下 (設(shè)備、管理、材料、工藝能力、品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) )也許是 ‘ 堅固 ’ 的，但在另一個環(huán)境下卻可能變得不 ‘ 堅固 ’ 。這便 是可制造性設(shè)計的基本理念。 在我們計劃引進一條生產(chǎn)線時，我們必須確保此生產(chǎn)線能處理我們所要制造的產(chǎn)品范圍。所謂堅固工藝，是指其對外界各種影它表現(xiàn)的因素的靈敏度很低。 要確保產(chǎn)品高 而穩(wěn)定的品質(zhì)、高生產(chǎn)效率和低生產(chǎn)成本、以及準(zhǔn)確的交貨時間，我們的生產(chǎn)線必須要有一套所謂的 ‘ 堅固工藝 ’(Robust Process)。好的品質(zhì)是通過良好的設(shè)計 (配合工藝和生產(chǎn)能力的設(shè)計 )，優(yōu)良的工藝調(diào)制，和生產(chǎn)線上的工藝管制而獲得的。但說法不夠完善。先進管理觀念強調(diào)，品質(zhì)不是制造出來，而應(yīng)該是設(shè)計出來的。 目前在工業(yè)界里，幾乎沒有人不談 ‘ 品質(zhì) 39。所以當(dāng)今的設(shè)計師，他們應(yīng)該具備的知識面，已不能像以往處理電子產(chǎn)品設(shè)計時的范圍一樣。身為一個 STM 產(chǎn)品設(shè)計師，他必須對很多方面如元件和組裝壽命等等數(shù)十種科目具備一定的知識。 SMT 是門復(fù)雜的科技。所以基于以上的原因，把設(shè)計工作做好是門很重要的管理。在效益學(xué)的觀點上來說，問題越是能夠越早解決，其成本效益也就越高，問題對公司造成的損失也就越低，在電子生產(chǎn)管理上，曾有學(xué)者做出這樣的預(yù)測，即在每一個主要工序上，其后工序的解決成本費用為前一道工序的 10倍以上，例如設(shè)計問題如果在試制時才給予更正，其所需費用將會較在設(shè)計時解決高出超過 10 倍，而如果這設(shè)計問題沒法在試制時解決，當(dāng)它流到再下一個主要工序的批量生產(chǎn)時，其解決費用就可能高達(dá) 100倍以上。目前新一代的設(shè)計師，他們的職責(zé)已不是單純的把產(chǎn)品的功能和性能設(shè)計出來那么簡單，而是必須對以上所提到的三方面負(fù)責(zé)，并做出項獻(xiàn)。即優(yōu)良或至少滿意的品質(zhì)、相對較低的成本 (或價格 )、和較短而及時的交貨期。電子產(chǎn)品可制造性設(shè)計 1 20201217 10:50 可制造性設(shè)計概念 不論是您公司從事的是什么產(chǎn)品，不論您的顧客是內(nèi)部或是外部顧客，他們對您的要求都可說是一致的。他們的要求都離不了三方面。而身為一個產(chǎn)品的設(shè)計人員，您對以上的三個方面是絕對有影響和控制能力的。 為什么現(xiàn)今的管 理對設(shè)計師在這方面的表現(xiàn)特別重視呢？主要是因為設(shè)計是整個產(chǎn)品壽命的第一站。此外，對于設(shè)計造成的問題，即使您廠內(nèi)擁有最好的 設(shè)備和工藝知識，也未必能夠很完善的解決。所謂把設(shè)計做好，這里指的是包括產(chǎn)品功能、性能、可制造性和質(zhì)量各方面。因此目前的設(shè)計師也面對許多方面的壓力。許多這方面的問題都是以往插件技術(shù)中不必加以考慮和照顧的，但如今卻成了必備的知識。而本講座中談到的 DFM 技術(shù)，也正 是當(dāng)今SMT 設(shè)計師必備的知識之一。管理的。這觀念有其重要的地方，是使用戶從以往較被動的關(guān)注點 (生產(chǎn)線上 )移到較主動的關(guān)注點 (設(shè)計上 )。嚴(yán)格和具體來說，品質(zhì)既不是生產(chǎn)來的，也不是單靠設(shè)計來的，而應(yīng)該是配合來的。而這三者又是需有良好的品質(zhì)管理理念、知識、系統(tǒng)和制度來確保的。而堅固工藝是必須通過設(shè)計、工藝能力、和設(shè)備性能之間的完好配合才能實現(xiàn)的。也就是說，對這些因素的大變化，其整體效果還是穩(wěn)定不變或只限于合格范圍內(nèi)的變動。但當(dāng)我們有了生產(chǎn)線后，我們則應(yīng)該盡力使我們的產(chǎn)品設(shè)計，能適用于此生產(chǎn)線上制造。 ‘ 堅固的工藝 ’ 是相對的，所以一套設(shè)計規(guī)范也是有其針對性的。因此，設(shè)計的好與不好，也是有它的特定性。 產(chǎn)品壽命，是另一設(shè)計上應(yīng)該注重的地方。另一個要照顧到的是制造方面，可制造性和壽命有什么關(guān)系？一個設(shè) 計得非常難組裝的產(chǎn)品，其對服務(wù)壽命的威脅一般也較大，而制造工藝上的小變化常常也會縮短其服務(wù)壽命。這就影響了此產(chǎn)品的壽命。設(shè)計人員應(yīng)該定下和壽命有關(guān)的一切條件，如壽命期 (多少年？ )、允許的故障率、故障定義、維修保養(yǎng)政策、使用環(huán)境條件、驗證方法等等。 影響壽命的因素很多，可分為主因素和次因素兩大類。次因素雖然單獨的影響不是很明顯嚴(yán)重，但幾種次因素的作用加起來，其整體作用也可以是相當(dāng)可觀的。在影響產(chǎn)品壽命的種種因素之中，熱處理的考慮應(yīng)該算是 SMT 應(yīng)用中最重要的一部分。它同時也是影響可制造性的重要因素， 所以在熱問題的考慮上，用戶應(yīng)該同時兼顧到制造工藝上和產(chǎn)品壽命上的問題。 我們了解到設(shè)計規(guī)范對我們的產(chǎn)品壽命 (即質(zhì)量 )、成本和交貨期都有影響，那我們該采用什么設(shè)計規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)呢？我們可以發(fā)現(xiàn)，公開市場上有不少類似 IPC 等機構(gòu)推薦的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。他們之中那一個較好呢 ？為什么大電子廠采用如 IPC 這類世界有聲望機構(gòu)推薦呢？而我們是否可以采用呢？首先我們必須了解和認(rèn)同的一點，是 SMT 工藝是門復(fù)雜的科技學(xué)問，在 SMT應(yīng)用工作中，常出現(xiàn)一個問題現(xiàn)象是由無數(shù)因素聯(lián)合形成的這一現(xiàn)象。這是所謂的技術(shù)整合。既然設(shè)計規(guī)范優(yōu)化情況下是必須配合工藝和設(shè)備能力等方面的，也就是說設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)都有其范圍，越是要優(yōu)化適用范圍就越小。 產(chǎn)品開發(fā)，應(yīng)該將它當(dāng)成是整個技術(shù)整合的一部分，而不是單獨的產(chǎn)品開發(fā)工作。在產(chǎn)品開發(fā)的初期，設(shè)計小組應(yīng)該將產(chǎn)品的品質(zhì)和壽命要求定下，如果廠內(nèi)開發(fā)多種產(chǎn)品，有需要時可以按他們之間的不同分成幾個檔次。這些規(guī)范可以是以前開發(fā)驗證過的經(jīng)驗，也可以是為了應(yīng)付新需求而開發(fā)的新規(guī)范。配合設(shè)計和工藝規(guī)范的設(shè)備再通過如 TPM 等的先進管理，來確保其穩(wěn)定性的可靠性。在另一方面，材料的規(guī)范化也應(yīng)該推出相應(yīng)的供應(yīng)商選擇和管制系統(tǒng)。廠內(nèi)的技術(shù)水平，由于直接決定廠內(nèi)的工藝管制能力，也是個必須注意、檢測和調(diào)整的方面。對設(shè)計軟件的要求 ，也不像以往那樣注重現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫，而是較注重軟件的更改和兼容能力。目前產(chǎn)品的更改頻繁，產(chǎn)品的市場壽命較短等現(xiàn)象，使得許多工廠誤入歧途，過分的注重生產(chǎn)線的靈活性或柔性，而忽略了相等重要的穩(wěn)定性。適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化有許多成本、質(zhì)量和效益上的優(yōu)勢，但太多或不當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)對柔性和設(shè)計空間起了限制，所以用戶必須培養(yǎng)能力來維持這兩者的平衡。這其中便有許多種不同的組裝形式和相應(yīng)的工藝做法。比如說單面全 SMT元件回流焊接技術(shù)的組裝板，便具有外形薄和組裝工藝較簡單的優(yōu)勢。而目前最多被采用的雙面混裝技術(shù)，具有密度較高，能混合采用 SMD 和插件，能發(fā)揮質(zhì)量和成本之間的平衡利益。諸如此類的認(rèn)識，設(shè)計師都應(yīng)該擁有，才能在 其工作上發(fā)揮。詳細(xì)的工藝不在本講座的范圍之內(nèi)，我們接下來談?wù)勔恍┏Ｓ霉に嚭驮O(shè)計方面的關(guān)系。 錫膏絲印工藝 這最常見的工藝包括 4 個主要工序，分別為對位、充填、整平、和釋放。基板必須夠平，焊盤間尺寸準(zhǔn)確和穩(wěn)定 (即使在經(jīng)過焊接工作的高溫處理后 )，焊盤的設(shè)計應(yīng)該配合絲印鋼網(wǎng)，并有良好的基準(zhǔn)點設(shè)計來協(xié)助自動定位對中，此外基板 上的標(biāo)簽油印不能影響絲印部分，基板的設(shè)計必須方便絲印機的自動上下板，外形和厚度設(shè)計不能影響絲印時所需要的平整度等等。 另外常見的問題是基板上的綠油 (阻焊涂層 )印刷不斷或太厚，銅焊盤的保護處理選擇不當(dāng) (比如在微間距應(yīng)用上采用垂直熱風(fēng)整平 VHASL 處理，雙回流應(yīng)用中采用不當(dāng)?shù)?OSP 等等 )都應(yīng)該在設(shè)計時給予適當(dāng)?shù)目紤]和處理。這是種不當(dāng)?shù)淖龇ā３Ｒ姷膯栴}是鋼網(wǎng) 的開孔被設(shè)計為比焊盤 CAD 數(shù)據(jù)稍為小些，同時在 CAD 數(shù)據(jù)上有允許焊盤在 CAD 數(shù)據(jù)上有個較小的公差 (例如允許有 +/ 值 )。準(zhǔn)確的做法應(yīng)該是要求基板上焊盤的尺寸公差定為如 ， +(即只允許比 CAD 大而不允許小 )的范圍。 點錫膏工藝 如果廠內(nèi)采用的錫膏涂布工藝注射是方式的，在基板上的焊盤設(shè)計又和絲印有所不同。但對綠油的要求卻不高。比如J引腳的 PLCC 元件，如果采用一般的做法在每一焊盤上分點兩點錫膏，則有可能在回流前錫膏和引腳的接觸不良，引起引腳發(fā)生位移的問題。所以焊盤的尺寸設(shè)計因給予更