毕业论文--SMT检测与质量管理.doc

I 摘 要 论文的研究工作是以某电子公司产品质量验收背景展开的，参考相关书籍以及网络 文献整理出本论文。论文中详细介绍了电子产品质量验收标准和 IPC-A-610 相关可接受 条件要求，并系统的阐述了质量管理体系的含义及电子产品质量管理体系基础术语、质 量认证、质量管理基础合八项质量管理原则等，对电子产品在生产过程中经常出现的缺 陷如锡少，胶少，沾锡粒，移位，短路，立碑，浮起，脱落，漏装，相挨等的发生原因 进行了分析并提出改善方法。介绍了电子产品工艺设计的概念，SMT 生产线锡膏的印刷 工艺，以及 PCB 布局、布线设计，在生产工程中对锡膏量的要求以及列举出了影响再流 焊品质的因素。就 SMT 制程过程中产生这些问题提出了改善电子产品质量的工艺方法。 关键词 质量验收 缺陷分析 工艺方法 II 目 录 第一章 绪论 .1 1.1 概述1 1.2 如何让保证产品质量1 1.2.1 市场调研是产品质量的基础 1 1.2.2 最佳的设计是产品质量的关键1 1.2.3 生产质量是产品质量的保证2 1.2.4 用户对质量的反馈信息是改进产品质量的重要依据2 第二章 IPC 电子组装外观质量验收条件 4 2.1 术语和定义4 2.1.1 电子产品划分为三个级别：4 2.1.2 各级别产品均分四级验收条件 4 2.1.3 常用的螺丝组件5 2.2 电子组装质量验收条件5 2.2.1 一般规格5 2.2.2 紧固件（打螺丝）可接受条件6 2.2.3 元件安装、定位的可接收条件6 2.2.4 焊接可接受条件 6 2.2.5 清洁度6 2.2.6 铆钉7 2.2.7 电气绝缘距离7 2.2.8 焊锡过多8 2.2.9 螺纹紧固件8 2.2.10 螺纹紧固件-绕线型接头9 2.2.11 粘贴-贴面式粘接 .9 2.2.12 导线与连接器之间无应力释放情形10 2.2.13 焊接10 2.2.14 另外规则11 第三章 电子产品质量管理体系 12 3.1 质量管理体系基础术语.12 III 3.2 八项质量管理原则.12 3.2.1 以顾客为关注焦点 .12 3.2.2 领导作用 .13 3.2.3 全员参与 .13 3.2.4 过程方法 .13 3.2.5 管理的系统方法 .14 3.2.6 持续改进 .14 3.2.7 基于事实的决策方法 .14 3.2.8 与供方互利的关系 .14 3.3 质量管理基础 .15 3.3.1 质量管理体系方法 .15 3.3.2 过程方法 .15 3.3.3 统计技术的作用 .16 3.4 质量认证.16 3.4.1 合格评定 .16 3.4.2 产品质量认证 .17 3.4.3 质量认证的产生 .17 3.4.4 质量认证制度的主要类型 .18 3.4.5 产品质量认证和质量管理体系认证的区别 .18 第四章 电子产品工艺设计 .20 4.1 电子产品工艺设计概述.20 4.1.1 DFM 设计的重要性 .20 4.1.2 电子产品质量与可靠性.20 4.1.4 技术整合的必要性.21 4.1.4 产品设计要素 .22 4.2 电子产品工艺过程 .22 4.2.1 SMT 的工艺生产线 .22 4.3 PCB 布局、布线设计 .24 4.3.1 PCB 板的可靠性设计 .25 4.3.2 元件选择的考虑因素.25 4.3.3 PCB-LAYOUT的规范25 4.4 锡膏量的要求 .27 4.4.1 锡膏使用注意事项.27 4.5 影响再流焊品质的因素.27 4.5.1 焊锡膏的影响因素 .27 IV 4.5.2 设备的影响 .27 4.5.3 再流焊工艺的影响 .27 第五章 电子组装中常见缺陷及分析 29 5.1 SMT 制程常见缺陷分析与改善 .29 5.1.1 锡少 .29 5.1.2 沾锡粒 .29 5.1.3 冷焊 .30 5.1.4 移位 .31 5.1.5 短路 .31 5.1.6 未焊锡/假焊 32 5.1.7 漏装 .33 5.1.8 浮起 .33 5.1.9 脱落 .34 5.1.10 桥连 34 5.1.11 墓碑 35 5.1.12 锡球 35 5.1.13 芯吸 36 5.1.14 焊点空洞 36 5.1.16 裂纹 37 第六章 结论 38 致 谢 39 参考文献 40 1 第一章 绪论 1.1 概述 随着电子技术的飞速发展，在现代化企业中，处处离不开电子技术。电视机、录像 机、VCD 机、计算机等电器已进人家庭，电子产品的质量关系着千家万户，尤其是工业 企业中的电子设备质量就更为重要。现代化的企业生产过程复杂，生产过程控制要求十 分严格，即使不大的故障也会导致很大的损失。例如，带钢热轧，传统技术的轧速不过 每分钟 20 多米，而采用先进的激光技术并用电子计算机来控制的轧速可以达到每分钟 1500 米以上，生产效率比传统技术提高近百倍。但是，如果控制计算机失灵，在几分钟 内就可以报废上万米钢材。可见在工业企业中，运用电子技术可以大大提高生产率。但 是，如果电子设备不可靠，其后果也是严重的。在军事宇航方面，产品质量的重要意义 就更突出了。所以我们必须自始终狠抓产品质量，把产品质量看成是企业的生命。 1.2 如何让保证产品质量 1.2.1 市场调研是产品质量的基础 产品质量始于用户，在产品的方案论证阶段，要广泛进行市场调查，听取各方面用 户对产品的性能指标要求，充分了解用户对产品的可靠性要求及产品实际使用环境，同 时要了解国内外同类产品的情况，作为本产品的设计参考。只有在进行广泛市场调查、 了解用户需求的基础上，才能确定最佳设计方案 1.2.2 最佳的设计是产品质量的关键 设计阶段要根据拟定的技术指标，组织技术人员进行设计，并提出实现这些指标的 方案，再进行充分讨论，确定最佳的设计电路，制定可靠的加工工艺和准确的测试方法。 由于电子元器件的质量是整机可靠性的基础，因此必须充分了解所选用元器件的技 术指标、使用条件，再根据需要与可能，制定出既经济合理，又能满足用户需要的产品 技术指标。为了提高产品可靠性，设计时必须考虑所用元器件对负荷的承受能力，要保 证其不超负荷使用。在设计方案确定之后，试制是真正实现和验证设计指标的过程，对 试制品要进行模拟试验及现场试验，以便真实地反映产品在实际使用条件下的可靠性， 并暴露电子产品在设计、材料、工艺等方面的薄弱环节。针对问题采取措施，再进行试 制，以验证采取措施后的有效程度。设计和试制是一个反复循环的过程，也是提高产品 2 质量的过程。 1.2.3 生产质量是产品质量的保证 在产品设计定型并通过鉴定后，就可转入小批量生产。通过小批量投产，可以暴露 其生产管理、工艺材料等方面的薄弱环节，在采取有效的改进措施后方可批量投产。这 样，设计与试生产对产品质量就提供了固有可靠性和质量。这种固有可靠性和质量又必 须靠生产过程来实现。生产过程是一个相互协作、质量环环相扣的过程，任何一个小环 节有微小的疏忽都会引起重大的损失。因此一方面要加强组织管理，一方面要使得每一 个职工以主人翁的态度积极主动地做好工作，并采取切实可行的管理办法从以下几方面 严把质量关: (1)确保元器件、原材料的供应质量。技术人员应向供应部门提供元器件、原材料清 单，注明选用元件型号、规格、数量，关键件要标明生产厂家。凡进厂的原材料、元器 件、外购件必须有生产厂的合格证，并注明所具备的技术条件。 (2)对外购器材物资，工厂必须有专职人员进行抽检或全检，合格后方可入库。 (3)库管员对外购物资、半成品要按类别进行防潮、防尘、防腐。规范存放。 (4)做好生产前的准备工作，做到五有:有完整的加工图纸，有工艺文件，有检测手 段，有技术标准，有加工、测试记录。 (5)生产的每道工序都必须有工艺规程，建立工艺流程卡。工艺流程卡随工艺过程流 通，需记录每道工序的生产质量、工序操作人员及检验人员的姓名。同时，要坚持首件 检验和“自检、互检、专检”三检制度，只有经过检验人员签名认可的合格品方可流人 下道工序。 (6)加强生产过程中“下一道工序是用户”的思想教育，使上一道工序的不合格品决 不投人下一道工序，以保证每一道工序的生产质量。 (7)生产用设备、仪器、仪表要做好维护、保养和定期检验工作，确保精度要求。 (8)在生产过程中，临时出现的质量问题，人人有责任及时向有关质量负责人反映， 以便及时进行质量分析，找出问题所在，采取对策。 (9)“整机老化”是提高产品质量必不可少的工序，老化试验可以剔除早期失效的元 器件。有人认为:元器件是经过筛选的， “整机老化”是不必要的。这种看法不够全面， 因为即使元器件经过严格筛选，但在装配调试过程中免不了有弯腿焊接、测试等操作， 这些操作有时可能损害元器件，通过“整机老化”有助于暴露问题，以便及时解决。 1.2.4 用户对质量的反馈信息是改进产品质量的重要依据 企业应把用户对产品质量的满意作为第一追求，坚持“用户第一、质量第一”的方 针，不断为用户生产出满意的产品，而且要做好售后服务。企业的发展要依靠市场，市 3 场的占有要依靠产品的用户，而能否赚得用户，全靠产品质量和售后服务的满意度来决 定。因此工厂要采取各种方式对用户走访调查，了解产品在使用过程中的质量状况，听 取用户对产品质量的意见和要求，寻找产品的薄弱环节，不断改进产品。这样不断地发 现间题不断地解决问题，不断地提高产品质量，不断地满足用户新的需要。 4 第二章 IPC 电子组装外观质量验收条件 本章将介绍关于电子组装外观质量验收条件的要求，阐述有关电子制造与电子组装 的可接受条件要求。从历史的角度看，电子组装标准包括更为全面的有关原则和技巧的 指导性阐述。为了更全面的理解相关内容和要求，还应同时使用其他相关标准，如：关 联文件 IPC-NDBK-011 和 IPC-A-610 等。 2.1 术语和定义 2.1.1 电子产品划分为三个级别： (1) 通用类电子产品：包括消费类电子产品、计算机，对外观要求不高而以其功能要 求为主的产品。 (2) 专用服务类电子产品：包括通讯设备，复杂商业机器，高性能、长使用寿命要求 的仪器。这类产品需要持久的寿命，但不要求必须保持不间断工作，外观上也允 许有缺陷。 (3) 高性能电子产品：包括持续运行或严格按指令运行的设备和产品。不能出现中断， 例如救生设备或飞行控制系统。使用环境条件异常苛刻。 2.1.2 各级别产品均分四级验收条件 (1) 目标条件：是指近乎完美或被称为“优选” 。当然这是一种希望达到但不一定总能 达到的条件，对于保证组件在使用环境下的可靠运行也并不是非达到不可。 (2) 可接受条件：是指组件在使用环境下运行能保证完整、可靠但不是完美。可接收 条件稍高于最终产品的最低要求条件。 (3) 缺陷条件：是指组件在使用环境下其完整、安装或功能上可能无法满足要求。这 类产品可以根据设计、服务和用户要求进行返工、维修、报废。 (4) 过程警示条件：过程警示是指虽没有影响到产品的完整、安装和功能但存在不符 合要求条件（非拒收）的一种情况。 由于材料、设计或操作或设备原因造成的既不能完全满足目标条件又非属于拒收条 件的情况。 在生产中将过程警示项目作为过程控制的一部分而对其实行监控，当工艺过程中有 关数据发生异常变化或出现不理想趋势时，必须对其进行分析并根据结果采取改善措施。 除非被认定对最终用户所规定的产品完整、安装和功能产生影响，拒收条件和过程 5 警告条件以外那些未涉及的情况均被认为可接收。 2.1.3 常用的螺丝组件 （1）机械螺丝：一般区分为公制（单位：mm）与英制（单位 ：inch）二种通常用如 下列二种情形：被组合物之孔内有攻螺牙者，可用此螺丝直接锁入即可。 被组合物只钻有孔，而未攻牙者，可用此螺丝穿过孔后与螺帽锁定即可。 （2）自攻螺丝：被组合物只钻有孔，而未攻牙者，以此螺丝直接锁入即可。 （3）平垫圈：通常使用下列两种情况： 1. 对于开缝的孔，或是没有足够承受表面以固定的大孔，则须使用 平垫圈。 2. 有时候为了避免邻接涂料表面，软质材料及易碎材质损伤，则应 使用平垫圈。 （4）垫圈：分成弹簧和齿状垫圈两种垫圈适当的位置应如下所述： 1. 位於穿入攻阴螺纹的螺丝之头部下方。 2. 位於穿透螺丝的机械螺帽下方。 2.2 电子组装质量验收条件 2.2.1 一般规格 (1)螺丝锁付：所有以螺丝锁付的机械组装，均应含有其他固定装置（如螺帽，垫圈等)以 抗松动。 (2)螺丝出牙：对部份已使用弹簧或齿状垫圈等自固定装置的机械组装，可不加平垫圈， 但螺丝末端必须突出 1.5 牙距才可允收。 (3)垫圈限制：弹簧，外齿或内齿等固定垫圈，不得用以抵住软质或易碎材质。或使用 垫圈螺丝，若能紧密锁紧，则可不许加额外的垫圈。 (4)端子限制：若有不同的线材端子，接在同一断点时，端子两端子之间，必须再加螺 帽及齿状垫圈。 (5)螺丝规定： 1. 螺丝头必须没有损坏，尖锐的突出，或有粗糙表面。 2. 埋头螺丝的头部，英语临近表面切齐，或稍微下沉，但不得高出周围 的表面 MAX:0.5mm，其斜度应和旋入孔的斜面一致。 3. 螺丝的头，必须完全接触着被锁住的表面或垫片。 4. 螺丝，螺帽不得有螺纹方向不同，滑牙或毛边等现象。 6 2.2.2 紧固件（打螺丝）可接受条件 检查项目及标准： (1)零部件选用是否恰当。 (2)组装顺序是否正确。 (3)是否紧固、牢靠。 (4)没有肉眼可见的缺陷。 (5)方向是否正确。 2.2.3 元件安装、定位的可接收条件 检查项目及标准： (1)元器件放置于焊盘之间位置居中。 (2)元器件的标识清晰。 (3)无极性的元器件依据识别标记的读取方向而放置，且保持一致。 例： 有极性：LED 灯、电容 无极性：牛角、电源座、电阻 2.2.4 焊接可接受条件 根据物理学对润湿（就是上锡）的定义，焊点润湿的最佳状态为焊料与金属界面间 的润湿角很小或为零。 润湿不能从表面外观判断，它只能从小的或零度的润湿角的存在与否判断。 所有的焊接目标都是具有明亮、光滑、有光泽的表面，通常是在待焊物件之间的呈 凹面的光滑外观和良好的润湿。过高的温度可能导致焊锡呈干枯状。焊接返工应防止导 致另外的问题发生，以及维修结果应满足实际应用的可接受标准。 目标：焊点表层总体呈现光滑和与焊接零件有良好润湿。部件的轮廓容易分辨。焊 接部件的焊点有顺畅连接的边缘。表层形状呈凹面状。 可接受：有些成份的焊锡合金、引脚或 PCB 贴装和特殊焊接过程可能导致原因涉及 原料或制程的干枯粗糙、灰暗、或颗粒状外观的焊锡。这些焊接是可接受的。 可接受的焊点必须是当焊锡与待焊表面，形成一个小于或等于 90 度的连接角时能明 确表现出浸润和粘附，当焊锡的量过多导致蔓延出焊盘或阻焊层的轮廓时除外。 2.2.5 清洁度 每种产品对各种污染都有一上容忍度的基本标准，清洁度做得越高，组件的成本就 7 越昂贵。 目标：(1)清洁，无可见残留物。 (2)对需清洗焊剂而言，应无可见残留物。 (3)对免清洗焊剂而言，允许有焊剂残留物。 可接受:(1)助焊剂残留物未影响目视检查。 (2)助焊剂残留物未接近组装件的测试点。 2.2.6 铆钉 (1)铆合处不能有粗糙面，碎片或其他异物，能使铆合分离。 (2)铆合的头和尾端须紧紧的贴著材料，且完全盖住孔洞，活动性的零件铆合后，应可 自由活动。 (3)铆钉的尾端，必须突出来或不能有断的部份。 (4)铆钉的头，必须在较薄的那边或靠较软的材料。 (5)接合部份必须没有明显的损坏，粗糙不平的部份必须被移去。 (6)非金属的被接合材料，不能破裂或受到挤压。 (7)埋头式的铆钉，须和表面切齐或稍微下陷。 2.2.7 电气绝缘距离 (1) 可接受-1,2,3 级。 (2) 满足指定的最小电气绝缘距离。 (3) 如图 2-1 中 1 和 2 及和 5 之间的距离。 图 2-1 可接受 (1) 缺陷-1,2,3 级。 (2) 紧固件安装后导致指定的最小电气绝缘距离减小如 图 2-2 示。 图 2-2 缺陷 8 2.2.8 焊锡过多 (1) 缺陷-1,2,3 级。 (2) 安装孔上过多的焊锡(不平)影响机械组装如图 2-3 示。 2.2.9 螺纹紧固件 (1) 可接受-1,2,3 级。 (2) 紧固件组装顺序正确如图 2-4 示。 图 2-4 组装顺序正确 (1) 缺陷-1,2,3 级。 (2) 锁紧垫片直接靠著非金属介层或层压板。 (3) 缺少扁平垫片如图 2-5 所示。 图 2-5 组装缺陷 (1) 可接受-1,2,3 级。 (2) 对于印刷电路板上过大的穿孔和槽。 (3) 形孔允许用扁平垫片进行过渡连接如图 2-6 所示。 图 2-6 可接受 图 2-3 缺陷 9 (1) 缺陷-1,2,3 级。 (2) 缺少扁平垫片如图 2-7 所示。 图 2-7 缺陷 (1) 缺陷-1,2,3 级。 (2) 没压平锁紧垫片如图 2-8 所示。 图 2-8 缺陷 2.2.10 螺纹紧固件-绕线型接头 (1) 缺陷-1,2,3 级。 (2) 线头没有围绕钉。 (3) 线头与本身交交迭。 (4) 实心线头围绕方向误。 (5) 股线线头围绕螺丝方向错误。 (6) 股线线头围绕螺丝方向错误(锁紧螺钉时会松幵绞 在一起的线头)。 (7) 接触区域有绝缘区如图 2-9 所示。 图 2-9 缺陷 2.2.11 粘贴-贴面式粘接 10 图 2-10 可接受 (1) 可接受-1,2,3 级对于水平安装的元件,其一侧粘接长度应大于元件长度(L)的 50%,粘 接高度应大于直径(D)的 25%,粘接剂最高不超过元件直径的 50%.粘接剂在安装表 面上要有好的粘附性。 (2) 对于竖直安装的元件,其一侧粘接范围应大于元件长度(L)的 50%及元件周长(C)的 25%.粘接剂在安装表面上要有好的粘附性。 (3) 对于多个竖直安装的元件并列的情况,粘接范围至少各个器件长度的 L)的 50%和周 长(C)的 25%.粘接剂在安装表面上要有好的粘附性如图 2-10 所示。 2.2.12 导线与连接器之间无应力释放情形 (1) 可接受 1, 2，3 级。 (2) 所有导线平缓的弯曲,防止接点受力。 (3) 最短的导线是沿电缆中心心轴的导线如图 2-11 所示。 图 2-11 可接受 (1) 缺陷 1 级。 (2) 导线从连接器脱落。 (3) 缺陷 2, 3 级。 (4) 导线松弛部分不够,个别线受力如图 2-12 所示。 图 2-12 缺陷 11 2.2.13 焊接 (1) 目标-1,2,3 级 1焊料填充基本平滑，呈现良好润湿。 2引脚的轮廓容易分辨。 3焊料在被连接部件上形成羽毛状边缘。 4填充呈凹面状如图 2-13 所示。 图 2-13 目标-1,2,3 级 (2) 可接受-1,2,3 级 1某些材料和工艺（无铅合金，大热容 PCB 等）引起的干枯粗糙、灰暗、或颗粒状的 焊料外观，属正常现象。 2焊接润湿角不超过 90外：当焊料轮廓延 伸到可焊边缘或阻焊剂时，润湿角可以超 过 90（BGA 焊球） 。如图 2-14 所示 图 2-14 可接受 1,2,3 级 2.2.14 另外规则 (1) 零部件选用是否恰当。 (2) 组装顺序是否正确。 (3) 零部件是否紧固,牢靠。 (4) 没有肉眼可见的缺陷。 (5) 零部件放置方向是否正确。 (6) 螺纹伸出长度,对螺纹紧固件,露出螺帽的最小规定為一个或一个半螺纹.如紧固以 后,露出的丝扣会接触到导线和元件,或者采用了锁紧机,制螺钉或螺栓末端才可以 与螺帽齐平。 12 第三章 电子产品质量管理体系 3.1 质量管理体系基础术语 1. 质量手册 规定组织质量管理体系的文件。质量手册的内容是质量管理体系。组织编制质量手 册的目的是通过文件的形式来规定组织的质量管理体系。满足 GB/T190012000 标准要 求的质量手册的内容至少应包括：质量管理体系的范围、为质量管理体系编制的形成文 件的程序或对其引用、质量管理体系过程之间相互作用的描述。 2. 质量管理体系 在质量方面指挥和控制组织的建立方针和目标并实现这些目标的相互关联或相互作 用的一组要素。质量管理体系的作用是用以指挥和控制组织质量方针、目标的建立与实 施，目的是实现质量目标，结构和内容是相互关联或相互作用的一组要素。2000 版 ISO9000 族标准适用所有行业和各种规模的组织。 3. 程序 为进行某项活动或过程所规定的途径。 4. 文件 信息及其承载媒体。媒体可以是纸张，计算机磁盘、光盘或其他电子媒体，照片或 标准样品，或他们的组合。 示例：记录、规范、 程序文件、图样等。文件由两部分组成：一是信息，二是信息 的承载媒体。文件能够沟通意图、统一行动。 5. 控制版本 阐明所取得的结果或提供完成活动的证据的文件。记录可用于为可追溯性提供文件， 并提供验证、预防和纠正措施的证据。通常记录不需要控制版本。 3.2 八项质量管理原则 八项质量管理原则是 2000 版 ISO9000 族标准的理论基础。其主要目的是帮助管理 者系统的建立质量管理理念，真正理解 ISO9000 族标准的内涵，提高管理水平。还可以 对组织的其他管理活动提供帮助和借鉴，促进组织建立一个其全面业绩的管理体系。 3.2.1 以顾客为关注焦点 组织依存于顾客。因此，组织应当理解顾客当前和未来的需求，满足顾客要求并争 13 取超越顾客期望。 应用该原则，组织应采取如下活动： (1)调查、识别并理解顾客的需求和期望； (2)确保组织的目标于顾客的需求和期望相结合； (3)确保在整个组织内沟通顾客的需求和期望； (4)测量顾客的满意程度并根据结果采取相应的活动或措施； (5)系统地管理好与顾客的关系。 3.2.2 领导作用 领导者确立组织统一的宗旨及方向。他们应当创造并保持使员工充分参与实现组织 目标的内部环境。 运用“领导作用”原则，组织应采取下列措施： (1)考虑所有相关方的需求和期望； (2)为本组织的未来描绘清晰的远景，确定富有挑战性的目标（可测性、挑战性、可 实现性） ； (3)在组织的所有层次上建立价值共享、公平公正和道德伦理观念； (4)为员工提供所需的资源和培训，并赋予其职责范围内的自主权。 3.2.3 全员参与 各级人员都是组织之本，只有他们的充分参与，才能使他们的才干为组织带来收益。 运用“全员参与”原则，组织应采取下列措施： (1)让每个员工了解自身贡献的重要性及其在组织中的角色； (2)以主人翁的责任感去解决各种问题； (3)使每个员工根据各自的目标评估其业绩状况； (4)使员工积极地寻找机会增强他们自身的能力、知识和经验。 3.2.4 过程方法 将活动和相关的资源作为过程进行管理，可以更高效地得到期望的结果。 运用“过程方法”原则，组织应采取下列措施： (1)为了取得预期的结果，系统地识别所有的活动； (2)明确管理活动的职责和权限； (3)分析和测量关键活动的能力； (4)识别组织职能之间与职能内部活动的接口； 14 (5)注重能改进组织的活动的各种因素，诸如资源、方法、材料等。 3.2.5 管理的系统方法 将相互关联的过程作为系统加以识别、理解和管理，有助于组织提高实现目标的有 效性和效率。 运用“管理的系统方法”原则，组织应采取下列措施： (1)建立一个体系，以最佳效果和最高效率实现组织的目标； (2)理解过程内各过程的相互依赖关系； (3)更好地理解为实现共同的目标所必须的作用和责任，从而减少职能交叉造成的障 碍； (4)理解组织的能力，在行动前确定资源的局限性； (5)设定目标，并确保如何运做体系中的特殊活动； (6)通过测量和评估，持续改进体系。 3.2.6 持续改进 持续改进总体业绩应当是组织的一个永恒目标。 运用“持续改进”原则，组织应采取下列措施： (1)在整个组织范围内使用一致的方法持续改进组织的业绩； (2)为员工提供有关持续改进的方法和手段的培训； (3)将产品、过程和体系的持续改进作为组织内每位成员的目标； (4)建立目标以指导、测量和追踪持续改进。 3.2.7 基于事实的决策方法 有效决策是建立在数据和信息分析的基础上。 运用“基于事实的决策方法”原则，组织应采取下列措施： (1)确保数据和信息足够精确和可靠； (2)让数据/信息需要者能得到数据/信息； (3)使用正确的方法分析数据； (4)基于事实分析，权衡经验与直觉，做出决策并采取措施。 3.2.8 与供方互利的关系 组织与供方是相互依存的，互利的关系可增强双方创造价值的能力。 运用“与供方互利的关系”原则，组织应采取下列措施： 15 (1)在对短期收益和长期利益综合平衡的基础上，确立与供方的关系； (2)与供方或合作伙伴共享专门技术和资源； (3)识别和选择关键供方； (4)清晰与开放的沟通； (5)对供方所做出的改进和取得的成果进行评价并予以鼓励。 3.3 质量管理基础 3.3.1 质量管理体系方法 质量管理体系方法是为了帮助组织致力于质量管理，建立一个协调的、有效运行的 质量管理体系，从而实现组织的质量方针和目标而提出的一套系统而严谨的逻辑步骤和 运做程序。它是将质量管理原则“管理的系统方法”应用于质量管理体系研究的结 果。 建立和实施质量管理体系方法包括以下步骤： (1)确定顾客和其他方的需求和期望； (2)建立组织的质量方针和质量目标； (3)确定实现质量目标必需的过程和职责； (4)确定和提供实现质量目标必需的资源； (5)规定测量每个过程的有效性和效率的方法； (6)应用这些测量方法确定每个过程的有效性和效率； (7)确定防止不合格并消除产生原因的措施； (8)建立和应用持续改进质量管理体系的过程。 3.3.2 过程方法 任何使用资源将输入转化为输出的活动或一组活动可视为一个过程。通常情况下， 一个过程的输出直接成为下一个过程的输入。系统地识别和管理组织所应用的过程，特 别是这些过程之间的相互作用，被称为过程方法。它是建立质量管理体系的具体方法， 由此形成了以过程为基础的质量管理体系模式（见图 3-1） 。 注：PDCA 模式适用于所有的过程，也可以说 PDCA 模式适用于任何一项工作。 P策划：根据顾客的要求和组织的方针，为提供的结果建立必要的目标和过程； D实施：实施过程； C检查：根据方针、目标和产品要求，对过程和产品进行监视和测量，并报告 结果； 16 A改进：采取措施，以持续改进过程业绩。 图 3-1 PDCA 模式 3.3.3 统计技术的作用 应用统计技术可帮助组织了解变异，从而有助于组织解决问题并提高有效性和效率。 这些技术也有助于更好地利用可获得的数据进行科学的决策。在许多活动的状态和结果 中，甚至是在明显的稳定条件下，均可观察到数据的变化或差异。这种变异可通过产品 和过程可测量的特性观察到，并且在产品的整个寿命周期（从市场调研到顾客服务和最 终处置）的各个阶段，均可看到其存在。统计技术有助于对这类变异的数据进行测量、 描述、分析、解释和建立模型，甚至在数据量相对有限的情况下也可实现。这种数据的 统计分析能对更好地理解变异的性质、程度和原因提供帮助。从而有助于解决，甚至防 止由变化引起的问题，并促进持续改进。 3.4 质量认证 3.4.1 合格评定 “合格评定”是指对产品、过程或体系满足规定要求的程度所进行的系统检查和确 17 认活动。WTO/TBT 协定（世界贸易组织关于技术壁垒协定）更明确地指出了合格评定 是指“为证明符合技术法规和标准而进行的第一方自我声明、第二方验收、第三方认证 以及认可的活动。 ” 合格评定包括认证和认可。认证是指第三方认证机构依据程序对产品、过程或体系 规定的要求给予书面保证（认证证书）的活动。认可是指由权威机构对组织从事检验、 检查、认证等评价的能力给予正式承认的程序。 认证按其性质可分为强性认证和非强制性认证；按其对象可分为产品认证和管理体 系认证。管理体系认证可分为质量管理体系认证、环境管理体系认证、职业健康安全管 理体系认证等。产品认证有强制性认证（如产品安全认证）和非强制性认证（如产品合 格认证之分） ，管理体系认证一般都是非强制性认证。 认可按其对象可分为认证机构认可、实验室认可等。 实验室认可是指对校准和（或）检测实验室有能力进行指定类型的校准和（或）检 测实验所作的一种正式承认。实验室认可程序包括：申请，现场评审和批准认可三个阶 段。 3.4.2 产品质量认证 产品质量认证是指依据产品标准和相应的技术要求，由产品认证机构对某一产品实 施合格评定，并通过颁发产品认证书和认证标志，以证明某一产品符合相应标准和要求 的活动。 3.4.3 质量认证的产生 质量认证是随着现代工业的发展作为一种外部质量保证的手段逐渐发展起来的。自 19 世纪下半叶，标志着当代工业革命的蒸汽机、柴油机、汽油机和电的发明，伴随着工 业标准化的诞生，形成了当代工业化大生产，使当代市场经济逐渐发育和日臻完善。但 随之带来的锅炉爆炸和电器失火等大量恶性灾难的发生，使公众意识到由第一方（产品 提供方）的自我评价和由第二方（产品接收方）的验收评价，由于自身的弱点和缺憾均 变得不可靠。公众强烈呼吁，由独立于产销双方、不受产销双方经济利益所支配的第三 方，用公正、科学的方法对市场上流通的商品，特别是涉及安全、健康的商品进行评价、 监督，以正确指导公众购买，保证公众基本利益。解决这一难题有两条路：一是等待政 府立法，定规矩、建机构再开始行动；二是民间热心人士集资并组建机构，先干起来， 政府立法之后再规范。多数工业化国家选择的是第二条路，这也就是我们常说的第三方 认证，第三方认证首先是从民间自发适应市场需求而产生的。 1903 年，英国首先以国家标准为依据对英国铁轨进行合格认证并授予风筝标志，开 创了国家认证制的先河，并开始了在政府领导下开展认证工作的规范性活动。认证工作 18 从单纯民间活动，成为政府和民间共存，或者说政府在规范市场的行为中拿起了第三方 认证的武器。由于政府通过立法而开展认证，因而形成了强制性认证（或称法规性认证） 和自愿性（非法规性）认证两大部分。 质量认证制度从 20 世纪 30 年代得到了迅速发展，50 年代已普及到几乎所有发达国 家，70 年代开始跨越国界，使质量认证制度成为国际贸易中消除非关税贸易壁垒的一种 手段。ISO 于 1970 年成立了认证委员会（CERTICO） ，1985 年更名为合格评定委员会 （CASCO） ，指导各个国家、地区质量认证制度的建立和发展，促进国家和区域合格评 定制度的相互承认和认可。 我国的质量认证工作在 20 世纪 70 年代末 80 年代初才逐步发民起来。1981 年成立 的中国电子元器件质量认证委员会和 1984 年成立的中国电工产品认证委员会是经我国政 府有关部门授权最早成立的两家认证机构。1991 年 5 月 7 日，国务院发布中华人民共 和国产品质量认证管理条例 ，标志着我国质量认证工作进入了法制化、规范化发展的新 阶段。 3.4.4 质量认证制度的主要类型 世界各国现行的质量认证制度主要有八种类型。这八种认证制度是国际标准化组织 （ISO）向其成员国推荐的，它们是： (1)型式试验按规定的试验方法对产品的样品进行试验，以证明样品符合标准或术 规范的全部要求。 (2)型式试验加认证后监督市场抽样检验 (3)型式试验加认证后监督企业现场抽样检验 (4)型式试验加认证后监督在市场和企业抽样检验，即检验所用的样品，从市场上 购买或到生产厂随机抽取。 (5)型式试验加企业质量管理体系的评定，再加认证后监督。 (6)只对企业的质量管理体系进行评定和认可。 (7)对一批产品进行抽样检验。 (8)百分之百检验。 从上述八种制度可看出，和五种认证制度是一种比较全面、比较完善的认证形式， 它一直是 ISO 向各国推荐的一种认证形式，也是目前各国普遍使用的第三方认证的一种 制度。 3.4.5 产品质量认证和质量管理体系认证的区别 产品质量和质量管理体系认证最主要的区别是认证的对象不同，产品质量认证的对 象是特定产品，而质量管理体系认证的对象是组织质量管理体系。由于认证对象的不同 19 引起了获准认证条件、证明方式、证明的使用等一系列不同。两者也有共同点，即都要 求对组织的质量管理体系进行审核。但在具体实施上有若干不同，如表 3-1 所示。 表 3-1 产品质量认证和质量管理体系认证对照表 项目项目产品质量认证产品质量认证质量管理体系认证质量管理体系认证 对象对象选定产品选定产品组织的质量管理体系组织的质量管理体系 获准认证条件 （1） 产品质量符合指定标准要求 （2） 质量管理体系符合指定的质 量管理体系标准（一般是 GB/T19001）及特定产品的 补充要求 质量管理体系符合申请的质量管理 体系标准（GB/T19001）和必要的 补充要求 证明方式产品认证证书；产品认证标志体系认证证书 证明的使用 证书不能用于产品，标志用于获准 认证的产品上 证书和标志都不能用于产品上，但 可用于正确的宣传 性质自愿/强制自愿 20 第四章 电子产品工艺设计 4.1 电子产品工艺设计概述 (1) 可制造性设计（DFM）概念 (2) 可靠性高的产品设计 (3) 可靠性高的元器件与零配件 (4) 优良的工艺设计与工艺技术 DFM: 主要研究产品本身的物理设计与制造系统各部分之间的相互关系，并把制造系统 用于产品设计中以便将整个制造系统融合在一起进行总体优化。 4.1.1 DFM 设计的重要性 设计缺陷流到后工序，其解决费用会成百倍的增加，再好的工艺流程和设备也弥补 不了设计缺陷，众所周知，设计阶段决定了一个产品 80%的制造成本，同样，许多质量 特性也是在设计时就固定下来，因此在设计过程中考虑制造因素是很重要的。 DFM 主要是研究产品本身的物理特征与制造系统各部分之间的相互关系，并把它用 于产品设计中，以便将整个制造系统融合在一起进行总体优化，使之更规范，以便降低 成本，缩短生产时间，提高产品可制造性和工作效率。它的核心是在不影响产品功能的 前提下，从产品的初步规划到产品的投入生产的整个设计过程进行参与，使之标准化、 简单化，让设计利于生产及使用。减少整个产品的制造成本（特别是元器件和加工工艺 方面） 。减化工艺流程，选择高通过率的工艺，标准元器件，选择减少模具及工具的复杂 性及其成本。DFM 可以降低产品的开发周期和成本，使之能更顺利地投入生产。 4.1.2 电子产品质量与可靠性 (1)通过优良的物料选型与高质量与可靠性的物料采购来保证构成产品的物料的基本质 量与可靠性 产品一旦选用了某物料，其质量、成本、可采购性基本上都已确定，后期物料选型 影响重大。确定物料的规格，识别不同厂家的物料优劣，认证物料厂家，监控物料厂家 的质量波动 (2)通过正确合理的设计方法保证物料应用可靠性与产品综合性能可靠性,合理优良的 产品原理、结构、各种性能指标设计及可制造性设计 可靠性设计指标： 1用有效的散热方法使稳升降到最低。 21 2尽可能少使用高敏感性元件。 3使用可靠度高或有质量保证的元件。 4指定采用屏蔽性好或内嵌的测试方法。 5用最少的元件设计出最简单的电路。 6在元件级采用余技术。 (3)优良合理的工艺设计，批量性，重复性，稳定性，可操作性设计 电子产品发展趋势 图 4-1 90 年代的手机 图 4-2 现在的手机 1.功能越来越小 元件与尺寸越来越小！ 2.价格越来越低 组装密度越来越高！ 3.外形越来越小 制造对设计的依赖越来越强！ 4.1.4 技术整合的必要性 产品的品质问题是多方面因素复合作用的结果 例如图 4-3 立碑的成因： (1) 韩盘设计 -焊盘长和宽 (2) SMD 尺寸-SMD 尺寸 (3) 散热面积-PCB 散热不均匀 (4) 锡膏的使用-锡膏印刷不良 (5) 锡膏的品质-锡膏的品质 (6) 可焊性-焊接面氧化 图 4-3 立碑 (7) 贴片精度-贴片偏位 (8) 回流焊的温度设置-回流曲线 所谓技术整合，即综合运用相关知识，通过选择、提炼产品设计与制造技术，进而 将这些设计与技术整合成为合理的产品制造方案与有效的制造流程的系统化过程与方法。 技术整合是过程、是方法。技术整合使技术创新，走向大规模制造。 22 4.1.4 产品设计要素 (1) DFV价格设计(design for Value) (2) DFR可靠性设计(Design for Reliability) (3) DFM可制造性设计(Design for Manufacturability) (4) DFA可装配性设计(Design for Assembly) (5) DFT可测试性设计(Design for Testability) (6)DFS可维护性设计(Design for Servicability) 不同的产品有不同的考虑重点 (1) 优良制造性的标准 (2) 产品的可制造性 (3) 高的生产效率 (4) 产品的高稳定性 (5) 生产线可接受的缺陷率 (6) 产品的高可靠性 (7) 适应不同环境的变化 (8) 产品维持一定的使用周期 4.2 电子产品工艺过程 4.2.1 SMT 的工艺生产线 SMT 的工艺生产线如图 4-4 所示 图 4-4 SMT 的工艺生产线 1. 常用的组装方式 PCB 板生产 来料检验 自动上板 锡膏印刷 高速贴片 回流焊接 炉后目检 自动翻版 锡膏印刷 AOI 检测 高速贴片 泛用贴片 炉前目检 回流焊接 AOI 检测 自动或手动插件 插件检测 装夹具 波峰焊接 取夹具 23 焊接检验 手动焊接 ICT 测试 功能测试 2. 锡膏涂布方法 图 4-5 印刷工艺 图 4-6 注射工艺 印刷工艺是主流，点胶不适合批量生产 3. 锡膏印刷工艺 图 4-7 印刷示意图 4. SMT 点胶工艺点胶工艺的用途 (1) 波峰焊的 SMD 器件 (2) 双面回流焊的大重量 (3) 点胶工艺对 PCB 的要求 (4) 若 PCB 设计时不在点胶位置设置假焊盘或走线，对 standoff 较大的元件，可能造 成掉件 5. SMT 贴片工艺 基板送入 基板定位 坏板维修 拾取元件 元件供料 元件定位 贴片机基本结构： 贴片基板处理系统、传送基板、基板定位、贴片头、真空拾/放元件、送板供料系统、 元件对中系统。 6. SMT 回流焊接工艺 回流焊接技术要点： (1) 找出最佳的温度曲线 一个好的回流曲线应该是对所要焊 接的 PCB 板上的各种表面贴装元件都 能够达到良好的焊接，且焊点不仅具 有良好的外观品质而且有良好的内在品质的温度曲线。 图 4-8 回流焊温度曲线 24 (2)温度曲线处于良好的受控状态回流焊接温度曲线分为：预热区、恒温区、升温区、 接区、冷却区预热区：时间 100240S，温度 145 度恒温区：时间 60120S，温度 175 度焊接区：时间 6090S，温度 235245 度最大升温斜率小于 2.5 度/秒 ，最大 降温斜率小于 2.5 度/秒。 7. 波峰焊接工艺 波峰焊接工艺流程：进板 助焊剂 预热 焊接 出板 图 4-9 波峰焊机 图 4-10 波峰焊接示意图 波峰焊接的问题： (1) 元件需能承受瞬时热冲击（最高温超过 240 度） 。 (2) 组装密度较低，细间距易出现连锡。 (3) SMD 器件易出现阴影效应。 (4) QFP、BGA 等器件不适合于波峰焊接。 防止阴影效应的措施 ： (1) 合适的焊盘尺寸：比回流焊盘长。 (2)合适的元件间距：大于器件高度。 4.3 PCB 布局、布线设计 (1) 基板设计 (2) 元件布局 (3) 通孔 (4) 可测试性 (5) 可生产性 (6) 自动传送带所需的留空宽度（5mm） (7) 基板在设备中的定位方式 (8) 定位孔的位置、形状和尺寸 目的：保证设计出的产品在自动处理过程中不会有对质量和效率不利的现象。 25 4.3.1 PCB 板的可靠性设计 铜箔厚度 (1) 0.0007 英寸/0.01778mm (2) 0.0014 英寸/0.03556mm (3) 0.0028 英寸/0.07112mm 铜镀 铜镀主要用于成品印制板的最外层，主要目的是对印钻孔孔壁电镀，电镀的平均厚 度是 0.0014 英寸（0.0356mm 范围从 0.00120.0014 英寸（0.03040.0356mm） 。 导线 导线需要规定的属性是宽度和厚度，导线载流量是 (1) 宽度为 0.010 英寸（0.0254mm） （厚度为 1.5 盎司）的外部导线可承载 1A。 (2) 宽度为 0.040 英寸（厚度为 0.5 盎司）的内部导线可承载 1A。 4.3.2 元件选择的考虑因素 (1) 元件的电气性能。 (2) 使用条件下的可靠性。 (3) 适合于所采用的组装工艺。 (4) 标准件（低成本、普遍供应） 。 (5) 有利于高的生产效率大规模的生产。 (6) 考虑各标准间的差异、不同的公司、不同的型号、不同尺寸封装之间的差异。 (7) 尽量选用 SMD 元件，提高制造效率。 (8) 尽量选用标准件、种类尽可能的少，提高制造效率。 (9) 避免同时选用很大和很小的 SMD 器件（如 6032 与 0402）降低制造成本。 (10)包装优选带式。 (11)线绕电感等 SMD 器件，standoff 较大时需做假焊盘。 (12)元件封装需能承受相应焊接工艺的高温。 (13)考虑到工艺能力不足时应谨慎使用小于 0.4mm 的 SOP/QFP。 (14)SOJ/PLCC 不便于检测和返修，慎用。 (15)0.5mm 以下 BGA 国内 PCB 厂加工能力不足，慎用。 (16)优先选择 0.4mm 以上的 SOP/QFP 或者 0.8mm 以上的 BGA。 4.3.3 PCB-layout 的规范 1. 封装 26 (1)使用统一的标准库。 (2)新封装需按规格书新建，审核后入库。 (3)有问题的封装，考虑贴片厂建议，修改审核后更新封装库。 2. 元件摆放： (1)优先在同一面放贴片插件。其次双面贴，单面插件。严禁双面贴片，双面插件