王 劲
公司PCB部门5年前在市场和产品方面启动转型,市场主要在军工客户,产品主要在HDI、射频微波、高速等特种印制板,目前基本跨上这个台阶。公司经营打造以好和快为品牌,生产部门必须围绕这两个字开展所有工作,最终好和快是体现在产品上的质量好、交付快。
特种印制板是过去的叫法,相对于我公司以前没有的材料和工艺来确定,如:(局部)厚金工艺、厚铜蚀刻、厚铜压合、复合介质混压、背钻工艺(数控、蚀刻)、减铜工艺、真空树脂塞孔工艺、树脂去除工艺、填孔电镀工艺、埋器件工艺、台阶工艺、激光切割工艺等,目前我公司特种印制板基本由FR4、高频高速材料和这些工艺的组合加工而成。
按照公司安排对生产现场开展改善活动的要求,本人从生产质量问题最多、最不可控、最不稳定的工艺工序,特种产品基本上都会用到的工艺工序、工艺时间长的工艺工序入手,从年前一周到今天(2022年2月25日)用时20来天,对树脂塞孔、树脂去除、背钻孔清洁、铜浆塞孔、减铜工艺等进行了阶段性较为彻底的改善(目前没有文件化和标准化),仍有许多继续改善的空间。
一、 该工序存在的质量问题及带给下工序的质量问题:
板面大量凹坑、印制板尺寸变化大并且不一致、铜箔打穿造成局部无铜、铜箔厚度不一导致腐蚀报废、塞孔凹陷明显、塞孔树脂上部分无铜、塞孔周边铜层起泡、铜浆塞孔不平整等。
因该工序质量问题带来的整体交期无法确定、交期延误、影响其他工序质量及加工时间(侧腐蚀、腐蚀不干净等报废,因板材形变带来的一种印制板做成了几种印制板给工程、数控、丝印、文字、成型等工序增加了较多的工作量和质量隐患);质量问题带来的现场人员士气低落(质量不可控,不能做、不愿做、不敢做的心态较为明显,产品因此在现场出现停顿等待情况明显,管理人员对交期无法确定并且不能承诺);成本的增加(材料、能源、工时等没有统计,客户的信心)等。
材料供应商多次到厂未能解决问题,结合自己对我们的人机料法环测等特性的了解,改善活动主要围绕人、机、料、法、测来开展,并且会涉及到上下工序的一部分改善活动(关联工序改善会继续,如数控背钻、压合等),其改善的机理及要求在改善活动中对相关人员进行了培训,每一个改善背后的机理会在以后的文章中阐述,同时部分改善可以申请专利、可以为工厂二期建设提供参考和指导。
二、改善活动:
(一)、人(员工及部分管理和技术人员):
1、原状:
A、因问题多带来工作不自信,了解原工艺要求并执行;
B、不明白工艺机理(无法做改善),对质量问题无奈,工作效率较低。
2、措施:
A、结合现场人、机、料、法、环、测的状态分析质量问题产生的根本原因,并提出措施或者要求,让员工按照新的要求执行;
B、结果改善后对员工进行机理和新要求的讲解及培训(主要张鑫龙和杨强,部分管理人员),让员工知道为什么这样做、并且现在必须这样做。
C、在铜浆塞孔取得彻底改善后给员工在年底进行了表彰奖励。
3、改善后:
A、因质量问题明显减少,该部门员工自信心增强;
B、基本理解工艺机理、新操作流程及要求、质量标准,并在工作中按照新要求执行;
C、部分工作可以举一反三,工作效率明显提升。
(二)、机(设备):
1、原状:
A、对设备状态不了解;
B、设备维护保养不规范;
C、设备参数不正确;
D、设备没有正确利用。
a、研磨机:
管道因为铜粉、残渣造成堵塞;
管道(软管弯折)不流水;
传动脏污;
水压不足;
磨板压力过大(1.5A电流);
造成的质量问题:
板面大量凹坑;
板材形变不一致;
铜箔磨穿;
铜箔厚度偏差大;
b、真空树脂塞孔机:
密封条破损造成密封不良;
密封圈上有树脂残留等;
造成的质量问题:
抽真空速度较慢;
在塞孔过程中漏气可能会影响塞孔质量;
真空度达到下限重新抽真空空气流动带来树脂被带出等;
c、树脂刮除机:
压力大;
刀口锋利;
压力不均匀;
两个刮刀齐平;
造成质量问题:
板面树脂厚度不均匀;
树脂滴在板面,研磨出凹坑;
孔内树脂被刮出来;
孔口树脂不饱满;
d、工作台面(减铜线、树脂塞孔):
不锈钢表面不绝对光滑、表面有颗粒垃圾;
造成质量问题:
板面铜箔刮花;
2、措施:
a、研磨机:
组织清洁设备;
动力部培训保养;
动力部配合检修管道;
调整冲水压力;
传动保持清洁;
研磨压力调整为0.5-1A;
研磨机刷轮修整;
b、真空树脂塞孔机:
动力部维修漏气区域;
部门清洁密封区域;
c、树脂刮除机:
压力调整0.8到0.6;
刮刀磨倒角;
刮刀区脏污清洁调整平;
刮刀高度错位;(该设备的改进可以申请专利);
d、工作台面(减铜线、树脂塞孔):(可以申请专利)
增加一片泡沫;
3、改善后(设备的改善配套工艺的优化):
从本工序及后工序反馈因研磨带来凹坑明显减少(接下来需要继续压合等工序带来的凹坑);
未出现铜箔磨穿现象;
未出现贴胶带时铜面磨花;
背钻和通孔印刷饱满,未出现因塞孔原因出现爆孔(已经采取措施改善背钻孔质量,需继续改善沉铜质量);
未出现塞孔孔口起泡现象;
树脂上铜覆盖良好;
形变问题明显改善(形变无法控制,该点位带来的形变一致性增强,需继续改善因材料特性带来的压合形变一致性及其他应力带来的形变);
未发生腐蚀报废现象(因树脂厚度、板材厚度、板材翘曲度及研磨设备情况,暂时无法做到研磨铜厚度绝对一致性);
4、奖励:现未指导写合理化建议和奖励;
三、料(过程中的各类物料)
物料主要有树脂和板材。树脂暂时不评价,主要从板材;
1、原状:
压合后板材凹凸不平;
压合后板材翘曲;
2、问题:
a、导致树脂印刷厚度不均匀,在研磨过程中带来更大的铜箔伤害,树脂薄的区域同时也是陶瓷研磨机磨刷最多的区域,铜箔厚度差异大,甚至产生铜箔磨穿(凹陷及树脂厚的区域过去采用手动打磨,风险极大);
b、给腐蚀带来困难,一张印制板上一部分已经侧腐蚀严重一部分还没有腐蚀干净,这看的见是可以控制公司内部的质量问题,也可能有认为没有问题的产品会因为线路铜箔厚度、宽度的差异带来客户产品功能实现问题。
3、措施:
要求检查板的翘曲度,必须校平后才能树脂塞孔,必须校平后才能树脂研磨。
对于板面凹凸不平、板面翘曲还需要继续优化压合工艺。
四、法(工艺改善)
1、原有研磨:
反复陶瓷研磨(1.5A)+不织布+手动(高频材料压合不平、树脂厚度不平不能去除干净等);(中途可能会减铜)
现在研磨:
陶瓷研磨(0.5-1A)+不织布+针状刷轮研磨(次数以刷干净为标准,薄板加承载物),(中途可能会减铜)
该改善可以申请专利(我没有调研是否有这样的研磨机),树脂研磨机应该这样配置。(该方法可以清除各种状态的树脂,并且对铜面伤害小、板材形变一致性强)
2、刮刀错位:
原状:刮刀高度相同;
现状:
让背钻孔面朝向矮一点的刮刀,并且再次添加涂布真空塞孔区的树脂,清洁刮刀不产生滴漏,树脂印刷均匀并且有一定的厚度等。让背钻孔方向的树脂突出板面,解决树脂固化的收缩凹陷及二次塞孔等质量和效率问题。
3、背钻孔清洁方法:
原状:
检查后喷砂;
问题:
铝箔、铜渣不一定清洁干净,导致塞孔不良;
改善:
采用化工班组水平前处理线,少量铝箔与酸反应、部分铜箔毛刺粗化液可以去除,传动正常情况不伤孔内及表面铜。(背钻工艺已经采取措施改善优化)
4、烘烤:
a、树脂烘烤暂时没有改善时间和温度的计划(现有方法比较可靠,但是接下来可以分类实验如是否通孔、基板厚度等可以设定不同的工艺参数,在保证质量可靠性的前提下优化工艺,节省时间和能源);
b、印刷树脂前的烘烤原来为180度4小时,目前实验180度2小时没有问题,这需要继续结合不同的材质、不同的背钻方式、不同的孔内只来应实验不同的参数。
五、测(检查方法及各点位标准)
1、原状:
没有对板材是否翘曲做要求、没有对贴胶带及减铜测量时铜面磨花做要求、没有对不合格的返工方法做要求,对前工序的质量遗留没有对本工序的作业及质量影响做思考和提出解决要求等等。
2、措施:
在改善过程中将这些要求培训给作业人员,并要求执行。
3、改善后:
已经改善,继续挖掘改善点。
六、现场环境:
1、按照公司要求做好4S;
2、强调:
作业前需开烘箱或者空调等抽风及送新风,进行密闭室内气体的排放和更新。
作业过程中保持房间的温度、空气更新。
七、铜浆塞孔(该方法已经指导该工序作业人员写合理化建议并奖励)
1、原状:
前工序-铜浆塞孔-固化-研磨-钻通孔-等离子体处理-除胶渣等工艺;
2、问题:
成品在铜浆塞孔区域凹凸不平,客户不接受;
3、措施:
前工序-铜浆塞孔-固化-研磨-沉铜-预镀-钻孔-等离子体处理等工艺
4、改善后:
铜浆塞孔质量明显改善,表面光滑平整,甚至不容易看出来塞孔,客户接受。
八、减铜线:(春节前提出并完成,运行了几个月,暂未指导写合理化建议和奖励)
1、原状:
半个月左右更换一次槽液;
2、问题:
浪费药水、浪费人力工时及环保处理等成本;
更换过程存在操作安全隐患;
药水在使用后其减铜速度急速降低,与多次更换一样带来生产效率低下,浪费人力工时;
3、措施:
分析药水浓度,按照分析结果添加各组分;
4、改善后:
一个半月以上更换一次,寿命至少为原来三倍,成本降低;药水浓度维持,保证了减铜速率,提升生产效率和人员利用率;降低环保和安全风险。
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