本文介绍，为什么会有大批量的返工，批量返工中的问题和如何实现返工完全自动化。

　　成批地返工？自动化？为什么有人需要批量返工？难道他们对SMT完全陌生？这些公司还没有找到控制其工艺的方法？毕竟该技术自从八十年代中期以来已经在大量使用。我们还需要返工吗？

　　在一个理想的世界里是没有返工的。那么欢迎来到现实世界。我们自从五十年代中期开始就在做通孔装配。我们在通孔装配中也还没有达到零缺陷。只要我们需要人来着事情，我们将无法在任何装配中实现零缺陷 - 无任是通孔还是SMT。

　　不管什么原因，不到10%的公司达到超过90%的第一次通过合格率。换句话说，90%的公司要完成大量的返工。表现如此之差，原因是什么呢？缺陷有三大主要原因：即在该组织内所有级别上的为制造的设计(DFM)、来料(即，胶剂、锡膏、基板和元件)的质量和内部SMT的基础设施(即设备设定、温度曲线、文档和培训)。培训是非常重要的。没有人早上起来，说：“今天我要把几样东西动起来。”

　　今天，随着外部采买这个大趋势，合约制造商(CM)控制少于三分之二的缺陷原因，因为在多数情况中，OEM设计电路板并负责DFM。通常甚至在后面，OEM告诉CM它的元件和板的供应商是谁。如果CM是以委托的方式进行，即OEM供应全部的零件和板，那么CM只控制三分之一的缺陷原因。因此虽然CM通常对DFM和来料品质没有或很少的控制，但是他对缺陷要承受100%的责任(实际上是责备)。我认为大家都同意返工是永远去不掉的。我们可以减到最少，但我们不能消除它。重要的是要谅解这个现实，以便将资源用于解决它。多数人或许同意我们不得不处理返工。但是大批的返工，完全是另一回事。

为什么有大批的返工？

　　我已经在SMT工业有一段时间了。我还得去拜访那些还不需要批量返工的公司。幸运的事情是它只是偶尔发生的。可是，当它确实发生时，这是一个大的危机。例如，在每个板上要换掉36个元件(相同元件)，你要返工5,000块板。这种事情是怎样和为什么发生的呢？非常简单，用错一盘不同零件编号的料盘，零件的类型和引脚数是相同的。但做出这么一大批装配的理由是什么呢？

　　SMT工艺如此普遍的一个原因是它的速度很高，因此自然是用于自动化。但是也要记住，如果发生什么错误，不管多不重要，在问题发现之前，几乎很快就做出了几千个必须报废的装配。如果这个没有发生在你身上，你非常地幸运，达到了超脱的境界。

　　如果你要处理大批量的返工，那么你的现有技术有很大的问题，因为去掉和更换一个元件需要超过十分钟。每个小时只有五至六个元件。对于100,000个元件，需要十年时间！这该是你需要一个自动返工系统的时候了。

集成自动检查与返工

　　Fred Schlieperl有一篇文章，讨论了集成检查和返工的优点。虽然他的文章集中在集成X射线和返工系统，但其概念对于带有自动返工系统的集成自动光学检查(AOI)是同样有用的。该检查系统找出问题，返工系统自动将其修理。这为这些机器的供应商和终端用户两者产生了一个有趣的机会。用这种集成系统，问题使用收集到的数据得到修理，并实施改正行动来防止将来的重复发生。

　　使用自动返工系统有一个小问题。有没有这样一个系统呢？在我回答这个问题之前，让我们在自动返工系统的定义上达成一致。

　　在一个全自动的返工系统中，所有返工工艺步骤 - 缺陷零件的去除、锡膏或助焊剂的使用、大小元件从盘带送料器或托盘的视觉帮助的精确贴装、没有预热将去除的零件或回流临近的元件的回流焊接 - 都必须自动完成，没有人为的干预。如果板不会由于剧烈的局部加热而弯曲，这也是有益的。当然，是一个苛刻要求。这样一个系统存在吗？

自动返工系统

　　今天市场上有许多返工系统。成本上的变化从几百到160,000美元。这些系统或者是手动的，或者是半自动的。半自动意味着元件贴装或者是完全手动，或者是操作员在贴装时帮助对准零件。锡膏的分配或印刷用注射器或小型模板手工完成。对每个元件类型都需要一个小型模板。

　　为了完全自动返工，需要的不是一个单一 的机器，而是一个可以选择性分配锡膏、贴装元件和不加热相邻元件的回流焊接元件的装配系统。该系统也要相当的快速，自动和迅速地装配，以满足批量返工的要求。为了一种真正的解脱，它必须能够选择性地装配许多零件类型，而对每个零件类型没有换吸嘴和模板的问题。

　　自动返工系统需要完成一个返工运作的所有功能 - 元件取下、锡膏分配、元件贴装和选择性焊接。如果该机器可以分配锡膏(或者助焊剂，通常出现这种情况是因为在元件取下后有足够的焊锡留在焊盘上)，那么不需要花钱在每个元件的小型模板上。锡膏或助焊剂的分配应该做成点状或薄条状。为了防止相邻元件焊点的熔化，热源需要是激光，可能是二极管激光。二极管激光的重要优点是，它不会回流相邻元件的焊点，即使只有0.020"远，并不需要任何吸嘴。还有，如果回流的热源是二极管激光，已经装配的(或将要装配的)潮湿敏感元件不需要烘焙。当你想要选择性装配只是某些元件时，这一点是非常重要的。

　　这样一个系统使得返工可以管理，这一点与人们想象的相反。因为所有操作都是没有人为干预完成的，品质是持续的。因为回流时间是几个毫秒，而不是在传统系统中的几分钟，金属间化合层的厚度小于一微米(对比于传统工艺中的5µm)。薄的金属间化合层和完全不受人为因数的影响，提高了焊接点的品质 - 这是一个关键的返工关注的问题。

References:
1. Schlieper, Fred, "Integration of X-ray Inspection and Rework Improves SMT Yields," SMT, May 2001, p. 60-64.

　　RAY P. PRASAD is an SMT Editorial Advisory Board member and author of the textbook Surface Mount Technology: Principles and Practice. Additionally, he is president of BeamWorks Inc., a supplier of automated mass rework and selective assembly systems, located in Portland, OR, and founder of the Ray Prasad Consultancy Group, which specializes in helping companies establish strong internal SMT infrastructure. Contact him at P.O. Box 219179, Portland, OR 97225; (503) 297-5898 or (503) 646-3224; Fax: (503) 297-0330; Web site: www.rayprasad.com.

(Aaron 10/18/2001)