如何運用統(tǒng)計軟件控制再流焊工藝缺陷

統(tǒng)計是客觀測量變量的工具，它的正確應用是以正態(tài)隨機變量為前提。在生產中許多變量是正態(tài)隨機變量。如果子樣大小足夠大，并保證是隨機抽樣，那么對生產中大部分變量來說這是正確的。根據(jù)中心極限原理，一批子樣30個足以呈現(xiàn)出正態(tài)分布。
　　在再流焊工藝中，一個正態(tài)隨機變量是PCB傳送通過爐子時的溫度，這個溫度不總是一樣的，但它通常圍繞一個經常發(fā)生的值而群集。對它進行統(tǒng)計有兩種方法：一種方法是測量通過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，是不切合實際且費用昂貴；另一種方法是通過考察部分去掌握全體，當然這時必須要求子樣大小足夠大，同時保證抽樣的隨機性，只有這樣溫度測試才是正確的，正態(tài)隨機分布才能顯現(xiàn)。通常測試板溫度絕大多數(shù)在平均溫度值附近。其標準偏差客觀地給出溫度遠離平均值的離差。在正態(tài)隨機變量分布中，68%的測量值將落在平均值±1標準偏差之間。99.74%的測量值將落在±3標準偏差之間。本文主要介紹再流焊工藝的統(tǒng)計過程控制。
　　1、再流焊溫度曲線的監(jiān)控
　　一個綜合的再流焊SPC程序將監(jiān)控所有引起焊接缺陷的變量。為了能客觀地檢測溫度曲線，需用統(tǒng)計的方法測量下列變量：峰值溫度、高于183℃的液化時間和溫度上升率等。這些變量是爐溫、負載、控制方式和傳送帶速度的函數(shù)。
　　使用的再流焊爐是高純再流系統(tǒng)，經過一個回流閉環(huán)循環(huán)后，用過的氣體通過入口排出。這樣流動模式可使爐子免維修，同時消除了清洗過程對溫度曲線的影響。爐子采用了一個低熱容加熱元件，該元件對負載和溫度設定的變化反應迅速。如果爐子溫度保持在±10℃的范圍內，生產溫度就可保證在±2.5℃范圍內，并且可重復。
　　測試板的制備。將兩個熱電偶用環(huán)氧樹脂粘在FR-4板上，該板沒有銅層，因此導電通路被最小化在元件和板子表面之間。將一個標號為1＃的K類熱電偶用環(huán)氧樹脂粘到板子表面，將一個標號為2＃的熱電偶粘附在68針J形引線器件的底面。
　　爐子負載模擬。采用兩個其它類型的板子：304.8mm×304.8mm×2.3mm鋁板和304.8mm×304.8mm×1.6mm黑鋼板。以往的測試已經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表示。例如：板子的長度為304.8mm長，傳送帶上板子之間的間距也為304.8mm長，那么，負載系數(shù)為50%。
　　當爐子負載恒定不變時，PCB溫度曲線的控制比較容易，而當負載不穩(wěn)定時，即板子的熱容量各不相同時，溫度曲線的控制很困難。不管怎樣，只有子樣是完全隨機的，生產工序也是盡可能隨機的，即在不同的日期內由不同的操作者在隨機負載條件下進行測量，統(tǒng)計子樣的結果才是唯一有效的，一批子樣至少需要30次測試。
　　溫度曲線測量結果。從測量結果得出，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℃爐子的可重復性技術規(guī)范。這主要歸功于控制系統(tǒng)的迅速響應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)計的溫度曲線將保持一致。隨機測試的結果將不斷地添加到統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中，用以連續(xù)地監(jiān)視工藝過程。
　　2、工藝過程監(jiān)控步驟
　　盡管監(jiān)控每一產品的再流溫度曲線是有效的，能提供準確的工藝過程控制，但每一類板子都重復這樣的測試很明顯既昂貴又費時。SPC法是對工藝過程進行監(jiān)控，而不是對產品進行監(jiān)控。對工藝過程監(jiān)控有下列四個基本步驟：
　　(1)確定控制變量。在任何對流再流焊爐中，板子的溫度都是加熱腔內墻溫度及其輻射率、對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、負載情況和爐子加電時間。
　　(2)盡可能地減少變量。從先前的測試統(tǒng)計結果證明，負載對溫度曲線的可重復性無影響。另外，爐子在準備階段(甚至啟動后短時間內)，溫度曲線也是可重復的。因此，對于爐子來說，輻射體、負載和加熱時間等屬不需監(jiān)控的變量。
　　(3)最后保留的幾個相關變量盡可能是機器設備參數(shù)。在測試爐子中，對流氣通過加熱元件的對流氣體被加熱，較高的對流量要求較大的加熱功率，以保證維持預先所設定的溫度值。
　　(4)監(jiān)控所保留的參數(shù)。由于對流氣體的溫度與其流量和加熱元件的功率有關，因此，用壓力開關監(jiān)控進入爐子的對流氣體，如果發(fā)生氣體流量短缺或其它問題，即引起報警，同時向SPC文件輸入這一數(shù)據(jù)。對加熱腔可簡單地用熱電偶反饋來控制溫度，傳送裝置的速度用微處理器中的閉環(huán)控制系統(tǒng)來控制，這樣就很容易地把三個參數(shù)溫度、加熱元件功率和傳送裝置速度寫到了SPC文件中。由于這些機器參數(shù)和板子溫度之間有著一定的相關性，因此使用統(tǒng)計分析可對爐子提供正確的工藝控制。
　　統(tǒng)計數(shù)據(jù)自動收集與分析軟件除了作為一個變量統(tǒng)計分析工具檢測再流焊爐的缺陷以外，也是一個診斷工具，可用來診斷是否爐子在正常狀態(tài)下操作。通過與標準的數(shù)據(jù)進行比較，可以預防和解決工藝過程中可能出現(xiàn)的問題，同時減少停機時間。
　　同時，第二個文件每10s記錄一次每個區(qū)域的傳送裝置速度、溫度和功率。一般這第二個文件數(shù)據(jù)是用戶友好格式的。與微軟的“Excel”百分之百兼容。