如何運(yùn)用統(tǒng)計(jì)軟件控制再流焊工藝缺陷

統(tǒng)計(jì)是客觀測(cè)量變量的工具，它的正確應(yīng)用是以正態(tài)隨機(jī)變量為前提。在生產(chǎn)中許多變量是正態(tài)隨機(jī)變量。如果子樣大小足夠大，并保證是隨機(jī)抽樣，那么對(duì)生產(chǎn)中大部分變量來(lái)說(shuō)這是正確的。根據(jù)中心極限原理，一批子樣30個(gè)足以呈現(xiàn)出正態(tài)分布。
　　在再流焊工藝中，一個(gè)正態(tài)隨機(jī)變量是PCB傳送通過(guò)爐子時(shí)的溫度，這個(gè)溫度不總是一樣的，但它通常圍繞一個(gè)經(jīng)常發(fā)生的值而群集。對(duì)它進(jìn)行統(tǒng)計(jì)有兩種方法：一種方法是測(cè)量通過(guò)爐子的每一塊板子的溫度，但這種方法往往有困難或者根本不可能辦到，是不切合實(shí)際且費(fèi)用昂貴；另一種方法是通過(guò)考察部分去掌握全體，當(dāng)然這時(shí)必須要求子樣大小足夠大，同時(shí)保證抽樣的隨機(jī)性，只有這樣溫度測(cè)試才是正確的，正態(tài)隨機(jī)分布才能顯現(xiàn)。通常測(cè)試板溫度絕大多數(shù)在平均溫度值附近。其標(biāo)準(zhǔn)偏差客觀地給出溫度遠(yuǎn)離平均值的離差。在正態(tài)隨機(jī)變量分布中，68%的測(cè)量值將落在平均值±1標(biāo)準(zhǔn)偏差之間。99.74%的測(cè)量值將落在±3標(biāo)準(zhǔn)偏差之間。本文主要介紹再流焊工藝的統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制。
　　1、再流焊溫度曲線的監(jiān)控
　　一個(gè)綜合的再流焊SPC程序?qū)⒈O(jiān)控所有引起焊接缺陷的變量。為了能客觀地檢測(cè)溫度曲線，需用統(tǒng)計(jì)的方法測(cè)量下列變量：峰值溫度、高于183℃的液化時(shí)間和溫度上升率等。這些變量是爐溫、負(fù)載、控制方式和傳送帶速度的函數(shù)。
　　使用的再流焊爐是高純?cè)倭飨到y(tǒng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)回流閉環(huán)循環(huán)后，用過(guò)的氣體通過(guò)入口排出。這樣流動(dòng)模式可使?fàn)t子免維修，同時(shí)消除了清洗過(guò)程對(duì)溫度曲線的影響。爐子采用了一個(gè)低熱容加熱元件，該元件對(duì)負(fù)載和溫度設(shè)定的變化反應(yīng)迅速。如果爐子溫度保持在±10℃的范圍內(nèi)，生產(chǎn)溫度就可保證在±2.5℃范圍內(nèi)，并且可重復(fù)。
　　測(cè)試板的制備。將兩個(gè)熱電偶用環(huán)氧樹(shù)脂粘在FR-4板上，該板沒(méi)有銅層，因此導(dǎo)電通路被最小化在元件和板子表面之間。將一個(gè)標(biāo)號(hào)為1＃的K類熱電偶用環(huán)氧樹(shù)脂粘到板子表面，將一個(gè)標(biāo)號(hào)為2＃的熱電偶粘附在68針J形引線器件的底面。
　　爐子負(fù)載模擬。采用兩個(gè)其它類型的板子：304.8mm×304.8mm×2.3mm鋁板和304.8mm×304.8mm×1.6mm黑鋼板。以往的測(cè)試已經(jīng)表明鋁板代表常用的大PCB，而黑鋼板代表極高密度組裝的大板子。負(fù)載系數(shù)用板子所占傳送帶空間與可占傳送帶空間比率的百分比來(lái)表示。例如：板子的長(zhǎng)度為304.8mm長(zhǎng)，傳送帶上板子之間的間距也為304.8mm長(zhǎng)，那么，負(fù)載系數(shù)為50%。
　　當(dāng)爐子負(fù)載恒定不變時(shí)，PCB溫度曲線的控制比較容易，而當(dāng)負(fù)載不穩(wěn)定時(shí)，即板子的熱容量各不相同時(shí)，溫度曲線的控制很困難。不管怎樣，只有子樣是完全隨機(jī)的，生產(chǎn)工序也是盡可能隨機(jī)的，即在不同的日期內(nèi)由不同的操作者在隨機(jī)負(fù)載條件下進(jìn)行測(cè)量，統(tǒng)計(jì)子樣的結(jié)果才是唯一有效的，一批子樣至少需要30次測(cè)試。
　　溫度曲線測(cè)量結(jié)果。從測(cè)量結(jié)果得出，所有熱電偶溫度曲線十分相近，幾乎是同樣的，所有峰值溫度滿足±2.5℃爐子的可重復(fù)性技術(shù)規(guī)范。這主要?dú)w功于控制系統(tǒng)的迅速響應(yīng)和傳送帶速度的良好控制。只要爐子和板子的類型不變，客觀統(tǒng)計(jì)的溫度曲線將保持一致。隨機(jī)測(cè)試的結(jié)果將不斷地添加到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中，用以連續(xù)地監(jiān)視工藝過(guò)程。
　　2、工藝過(guò)程監(jiān)控步驟
　　盡管監(jiān)控每一產(chǎn)品的再流溫度曲線是有效的，能提供準(zhǔn)確的工藝過(guò)程控制，但每一類板子都重復(fù)這樣的測(cè)試很明顯既昂貴又費(fèi)時(shí)。SPC法是對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，而不是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)工藝過(guò)程監(jiān)控有下列四個(gè)基本步驟：
　　(1)確定控制變量。在任何對(duì)流再流焊爐中，板子的溫度都是加熱腔內(nèi)墻溫度及其輻射率、對(duì)流氣體溫度及其速度的函數(shù)。其它因素包括：傳送裝置速度、負(fù)載情況和爐子加電時(shí)間。
　　(2)盡可能地減少變量。從先前的測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果證明，負(fù)載對(duì)溫度曲線的可重復(fù)性無(wú)影響。另外，爐子在準(zhǔn)備階段(甚至啟動(dòng)后短時(shí)間內(nèi))，溫度曲線也是可重復(fù)的。因此，對(duì)于爐子來(lái)說(shuō)，輻射體、負(fù)載和加熱時(shí)間等屬不需監(jiān)控的變量。
　　(3)最后保留的幾個(gè)相關(guān)變量盡可能是機(jī)器設(shè)備參數(shù)。在測(cè)試爐子中，對(duì)流氣通過(guò)加熱元件的對(duì)流氣體被加熱，較高的對(duì)流量要求較大的加熱功率，以保證維持預(yù)先所設(shè)定的溫度值。
　　(4)監(jiān)控所保留的參數(shù)。由于對(duì)流氣體的溫度與其流量和加熱元件的功率有關(guān)，因此，用壓力開(kāi)關(guān)監(jiān)控進(jìn)入爐子的對(duì)流氣體，如果發(fā)生氣體流量短缺或其它問(wèn)題，即引起報(bào)警，同時(shí)向SPC文件輸入這一數(shù)據(jù)。對(duì)加熱腔可簡(jiǎn)單地用熱電偶反饋來(lái)控制溫度，傳送裝置的速度用微處理器中的閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)控制，這樣就很容易地把三個(gè)參數(shù)溫度、加熱元件功率和傳送裝置速度寫(xiě)到了SPC文件中。由于這些機(jī)器參數(shù)和板子溫度之間有著一定的相關(guān)性，因此使用統(tǒng)計(jì)分析可對(duì)爐子提供正確的工藝控制。
　　統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)收集與分析軟件除了作為一個(gè)變量統(tǒng)計(jì)分析工具檢測(cè)再流焊爐的缺陷以外，也是一個(gè)診斷工具，可用來(lái)診斷是否爐子在正常狀態(tài)下操作。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以預(yù)防和解決工藝過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，同時(shí)減少停機(jī)時(shí)間。
　　同時(shí)，第二個(gè)文件每10s記錄一次每個(gè)區(qū)域的傳送裝置速度、溫度和功率。一般這第二個(gè)文件數(shù)據(jù)是用戶友好格式的。與微軟的“Excel”百分之百兼容。