錫膏供應(yīng)商的評估

錫膏供應(yīng)商的評估焊接系統(tǒng)是化學(xué)可兼容性過程的一個重要部分，應(yīng)該徹底地評估，以得到維持或改進。一個焊接系統(tǒng)可定義為所有具有助焊劑的化學(xué)物質(zhì)，諸如錫膏、波峰焊接助焊劑和多數(shù)的返工材料。為了本評估的目的，我們認為波峰焊接系統(tǒng)用的焊錫條和錫線，在供應(yīng)商的選擇，需要進行評估。

在我們的焊接系統(tǒng)評估開始時，我們決定任何認可的系統(tǒng)必須至少與我們現(xiàn)有的系統(tǒng)一樣好，不管價格。與工業(yè)中其它人的討論使我們相信我們現(xiàn)有的焊接系統(tǒng)是一個非常令人敬畏的敵人。我們的目標(biāo)是以許多標(biāo)準來評估許多的供應(yīng)商。我們將認可所有比我們現(xiàn)有系統(tǒng)表現(xiàn)更好的系統(tǒng)。

通過認可幾個不同的系統(tǒng)，采購部門將能夠討價還價，而不陷入唯一來源。當(dāng)我們簡單地宣布我們計劃進行評估時，我們現(xiàn)在的焊錫系統(tǒng)供應(yīng)商將其價格降低19%!認可幾個不同的系統(tǒng)給你機會節(jié)約公司的資金。

要評估哪些制造商？

評估中我們的第一步是決定我們要求的錫膏(solderpaste)類型。我們的板有密間距(finepitch，小于20-mil)、侵入式回流焊接(通孔引腳在錫膏中pin-in-paste)、雙面回流焊接和膠點。通過考查我們的工藝過程和幾個錫膏制造商一起工作，我們決定我們需要免洗、低殘留物、探針可測試的(pintestable)、63錫/37鉛、90%金屬含量的錫膏。提前決定這些需求縮短了涉及索求報價的時間與工作。簡單地詢求每年多少重量的錫膏將使供應(yīng)商判斷我們的需求，引導(dǎo)他們適當(dāng)?shù)貓髢r不同的產(chǎn)品。專門確定我們所要求的錫膏是比較不同制造商類似產(chǎn)品的最好方法。

其次，我們決定應(yīng)該讓哪些供應(yīng)商來完成評估。我們開始包括我們認為是主要制造商的。我們現(xiàn)存的系統(tǒng)用作其它產(chǎn)品比較的基線。因為我們正評估整個焊接系統(tǒng)，我們優(yōu)先放在那些提供錫膏、助焊接和返工材料的制造商?？墒牵绻麅杉夜驹敢庖黄鸸ぷ魈峁┢湎嗷ズ献鞯淖C明-例如，一個供應(yīng)助焊劑，一個供應(yīng)錫膏-那么我們允許評估他們?？墒?，注意，如果將來發(fā)生問題，這種設(shè)置可能導(dǎo)致許多相互指責(zé)。

在決定評估的供應(yīng)商后，我們準備一個報價請求(RFQ,requestforquote)。這時我們通知采購部門，允許他們對RFQ作適當(dāng)?shù)纳虡I(yè)上的修改。RFQ的其中一行敘述，“報價可能作為候選系統(tǒng)選擇的最初嘗試，我們強烈鼓勵進取報價?！蔽覀円髨髢r在規(guī)定日期-10個日歷日-回到我們的采購部門。任何錯過這個日期的供應(yīng)商都從評估去掉。我們認為在規(guī)定的時間回答與否表明供應(yīng)商對客戶的反應(yīng)時間。

由于允許報價的制造商的數(shù)量，我們需要基于反應(yīng)時間和價格的標(biāo)準上減少名單。在報價限期的第二天，我們?nèi)∠艘粋€因為其價格非常高的制造商，和一個沒有在規(guī)定時間反應(yīng)的制造商。我們剩下五個候選的制造商和我們的基線系統(tǒng)需要評估。

選擇試驗載體

對這個評估，我們決定使用一種產(chǎn)品板，不計劃任何毀壞性的試驗。為了使用一種產(chǎn)品板作評估，我們不得不相信錫膏制造商提供的資料。我們選擇我們通常在生產(chǎn)中處理的最變化多的板。這種板使用了密間距已經(jīng)和侵入式回流焊接(intrusivereflow)。它也使用了雙面錫膏，這允許我們通過測試頂面的和底面的一些載體減少試驗的總數(shù)。

設(shè)計試驗

為了這次評估的目的，我們決定進行一個統(tǒng)計有效的試驗設(shè)計(DoE,designofexperiment)。首先，我們選擇錫膏將要評估的變量-變量的數(shù)量越少，運行試驗的數(shù)量就越少。選擇了以下四個變量：印刷后的保留時間、貼裝后的保留時間、錫膏的不同批號、和回流焊接環(huán)境。選擇這些變量是因為其對我們的工藝過程重要，可是，對于你們各自的過程需要應(yīng)該改變變量的選擇。雖然在最后認可之前需要評估更多的變量，但是這四個變量允許我們縮窄競爭。

對于四個變量的每一個，我們選擇高與低值。每個保持時間的高與低值分別為2與0小時。錫膏批號的高與低值簡單地就是來自不同制造商的兩個不同批號?；亓骱附迎h(huán)境的高與低值是氮氣和空氣。

我們設(shè)計該DoE來評估在運行底面時的兩個變量和在運行頂面時的兩個變量。該DoE也是設(shè)定成在大多數(shù)時間有效的順序來運行，因為經(jīng)常改變錫膏和清洗模板(stencil)是沒有效率的。我們使用的板有一個30的批量。表一顯示用于運行所有評估板的矩陣。該矩陣對每一種錫膏重復(fù)使用。

表一、用于運行所有評估板的矩陣

底面頂面

運行(板)變量1

(印刷后保持)變量2

(貼裝后保持)變量3

(錫膏批號)變量4

(回流環(huán)境)

A(1-7)高(2小時)高(2小時)低(批號#1)低(空氣)

B(8-14)低(0小時)高(2小時)低(批號#1)高(氮氣)

C(15-21)高(2小時)低(0小時)高(批號#2)低(空氣)

D(22-30)低(0小時)低(0小時)高(批號#2)高(氮氣)

粗體輸入項是標(biāo)準DoE。

括號內(nèi)的項是這個特殊DoE的專門的。

為了說明表一，下面是運行A的分項列出：

底面步驟

印刷板1~7，使用制造批號A。

印刷后保持兩個小時(變量1)。

貼裝元件。

貼裝元件后保持兩小時(變量2)。

把板翻轉(zhuǎn)底朝天10分鐘。

數(shù)出移位元件的數(shù)量和類型。

替換跌落的元件。

在空氣中回流焊接板。

頂面步驟

印刷板1~7，使用制造批號A(變量3)。

貼裝元件。

在空氣中回流焊接板(變量4)。

運行板

整個試驗在開始實際運行之前設(shè)計好。設(shè)計好的試驗在評估開始前送給所有錫膏制造商。包括在步驟一起的是我們的回流焊接爐和印刷機的溫度曲線和設(shè)定。送這些信息給錫膏制造商的目的是要保證我們不會為了我們現(xiàn)在系統(tǒng)的優(yōu)點而偏置試驗。還有，我們不想任何設(shè)定問題使整個評估的有效性受到懷疑。幾個制造商要求我們在開始之前增加印刷其錫膏的速度，因為他們感覺其錫膏會表現(xiàn)更好。

我們想出了一個編號方案，給每個板一個唯一的確認，從而標(biāo)貼每一塊板。

板的運行使用我們標(biāo)準的工藝步驟。當(dāng)從一個錫膏制造商改變到另一個時，模板和刮板很徹底地清洗。我們使用了一臺自動模板清洗機以避免各人清洗能力的多出一個變量。

在板的底面貼裝元件之后，我們把板翻轉(zhuǎn)，保持10分鐘。這個步驟是測量錫膏的濕強度(greenstrength)。在這一步?jīng)]有元件掉落。我們的試驗的嚴密性不足以區(qū)分不同錫膏的濕強度。

在運行這類試驗時，記住你是在評估錫膏，不是在優(yōu)化工藝。不要違背工藝。這些調(diào)整將偏轉(zhuǎn)你的結(jié)果，并引入你沒有計劃的變量。

結(jié)果/缺陷記錄

下一步，我們選擇要記錄的可觀察的缺陷：錫球、錫橋、焊錫不足、開路、光澤、熔濕(wetting)和殘留物。我們創(chuàng)建一個記錄每個板上的所有缺陷的數(shù)據(jù)表。我們檢查每個板，所有檢查員都應(yīng)該校對，以減少操作員之間結(jié)果的不同。

在我們工藝中一個重要的標(biāo)準是在線測試機(ICT,in-circuittester)的探針可測試性。為了這個測量的目的，我們在測試板時記錄所有誤失效。誤失效定義為重測時不重復(fù)出現(xiàn)的失效。我們在測試使用不同錫膏的板時更換所有的ICT探針，因此助焊劑的任何累積都不會偏移剩下的測試。我們記錄在ICT上的實際板的失效，然后消除與焊接無關(guān)的元件失效。

分析結(jié)果

每個板的視覺檢查與ICT測試結(jié)果記錄在一張表中。從這個表，我們計算每種錫膏的每個缺陷模式的或者平均值、或者中間值或者總值(表二)。對于非常少發(fā)生的缺陷如錫橋，我們使用一個總和。對于較常見的缺陷，如錫珠和錫球，我們使用或者平均值或者中間值來總結(jié)缺陷。我們在數(shù)據(jù)統(tǒng)計上成正態(tài)的地方用平均值，數(shù)據(jù)不在統(tǒng)計上成正態(tài)的地方用中間值。這個結(jié)果值被轉(zhuǎn)換成0~10的標(biāo)準值。在結(jié)果值中，高分表示情況差。在標(biāo)準值中，高分是好的。值的標(biāo)準化的目的建立一個比較的工具。

表二、視覺檢查與ICT測試結(jié)果

錫膏

#板數(shù)

5錫球

5錫橋

8少錫

6殘留

3開路

0光澤

3熔濕

4批號

不同

4ICT

誤失效

9印刷

觀察

3掉落

元件

0總數(shù)

1310

200018194.43.20102.37.32.08.01856077010285

22871010180103.06.00102.08.01.49.2181999010428

3614309010863.84.30104.03.92.27.701001011010369

4208328010463.06.00103.06.03.05.90101944010401

59502100100103.74.70101.88.51.68.81822677010372

65101590100103.64.80103.33.51.39.4263988010432

75844085012801.68.70103.06.02.37.51812777010250

斜體字的值是檢查結(jié)果的匯總。通過取原始數(shù)據(jù)的平均值、中間值或和來決定。匯總的方法取決于原始數(shù)據(jù)的頻率和常態(tài)。

標(biāo)準化值位于匯總值的右邊。

粗體字的值是應(yīng)用于每個缺陷模式的加權(quán)。

總數(shù)是通過把每個缺陷模式的加權(quán)與其標(biāo)準化缺陷結(jié)果的乘積相加計算得到的。

兩個制造批號的比較是DoE的部分。所有原始數(shù)據(jù)都使用離散分析(ANOVA,analysisofvariance)分析，以決定來自每個制造商的兩個批號的統(tǒng)計差。對所有缺陷模式進行這個離散分析。標(biāo)準化的分數(shù)是基于當(dāng)統(tǒng)計差發(fā)生在兩個制造批號之間時的缺陷模式數(shù)量。

缺陷的“印刷觀察”(表二)只是我們對印刷錫膏外觀的看法。錫膏的稠度方面會發(fā)生很大的差別。我們沒有懲罰一種錫膏，如果其具有與我們所期望不同的稠度。但是如果它滾動不好，那我們是作了懲罰。

我們給每一種缺陷模式一個加權(quán)值。例如，我們非常關(guān)注探針的可測試性，因此我們給它9的加權(quán)值。我們較少關(guān)注外表問題如光澤，因此我們給它一個3。每個這些值都乘以各自錫膏對這類缺陷的標(biāo)準化值。這些乘積加起來給我們最終的錫膏分數(shù)。因為沒有錫膏產(chǎn)生開路或掉落元件，我們通過給其缺陷模式一個零值來從分析中去掉。

我們一直使用的錫膏制造商是錫膏2。只有一種錫膏得分較高(#6)。這個結(jié)果是在肯定我們已經(jīng)在使用很好的錫膏。因為這個評估是不完全科學(xué)的，我們也選擇考慮錫膏4為我們最終評估。

最終評估

本次評估的目標(biāo)是要維持或者改進我們現(xiàn)有的焊接系統(tǒng)。我們下一步是要對波峰焊接焊接助焊劑和返工材料進行一個類似的評估。一旦波峰焊接助焊劑和返工材料得到評估，我們將使用一個類似于用于錫膏的方法開發(fā)出一個總計的分數(shù)。這些總計的分數(shù)將被標(biāo)準化，并將加權(quán)值給予三種材料（錫膏、波峰焊接助焊劑和返工材料）。將計算出對