印制板設(shè)計(jì)、工藝與制造過程管理方法與應(yīng)用

張 瑩，盧立東，賈紅葉，袁翠蘋，趙 琳

（中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊050081）

隨著電子信息技術(shù)和武器裝備的發(fā)展，印制電路板在軍事電子裝備得到了極其廣泛的應(yīng)用。軍工行業(yè)印制電路板制造、裝配過程中呈現(xiàn)的多品種、變批量、需求量大、元器件種類繁雜等特點(diǎn)。但由于設(shè)計(jì)師對(duì)印制板工藝性考慮不足，導(dǎo)致印制電路板在制造、裝配階段暴露諸多問題，需要加工單位多次與設(shè)計(jì)師溝通、修改，給生產(chǎn)制造過程帶來很大負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)周期和產(chǎn)品質(zhì)量。本文以審圖軟件（Valor軟件）為基礎(chǔ)，結(jié)合較為完善的質(zhì)量管理方法，經(jīng)過長期的實(shí)踐與改進(jìn)，梳理了一套印制板電路板設(shè)計(jì)、工藝與制造過程質(zhì)量管理方法。

1 印制電路板設(shè)計(jì)與制造現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的印制板設(shè)計(jì)與制造基本沒有建立一個(gè)完善的預(yù)防系統(tǒng)。各個(gè)階段、單位沒有建立一套有效地匯總、跟蹤、反饋的機(jī)制。印制板設(shè)計(jì)制造過程中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題，流入制造環(huán)節(jié)，往往由于信息反饋不及時(shí)、部門壁壘、流程過長等原因造成生產(chǎn)周期延長，甚至影響產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)的印制板設(shè)計(jì)與制造流程如下（見圖1）：

圖1 印制板傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造流程

一般傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造存在問題如下[1]：

（1）電路設(shè)計(jì)人員考慮問題不全面，尤其缺少關(guān)于可制造性設(shè)計(jì)因素的考慮，導(dǎo)致印制板存在很多可制造性和可靠性的問題；

（2）技術(shù)人員關(guān)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)識(shí)的局限性，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員不能系統(tǒng)、全面的運(yùn)用生產(chǎn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；

（3）設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢驗(yàn)等部門無法做到及時(shí)反饋、溝通、監(jiān)督、改進(jìn)；

（4）之前出現(xiàn)過的提問，沒有得到很好的統(tǒng)計(jì)、分析、監(jiān)督、改進(jìn)，導(dǎo)致同一問題反復(fù)出現(xiàn)。

2 流程的梳理與提升

梳理印制板工藝性審核流程，并對(duì)印制板設(shè)計(jì)、審核、制造流程中的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了分析、梳理和有效控制，如圖2所示。

圖2 優(yōu)化印制板設(shè)計(jì)與制造流程

2.1工藝性審核過程

首先對(duì)工藝審核過程采用Valor軟件+人工輔助的方式進(jìn)行審核。雖然Valor軟件是工藝性審核的主要工具，但人工輔助在審核過程中起到了決定性作用。因此，為保證高質(zhì)量的審核水平，從工藝規(guī)范、軟件、審核流程、問題反饋、交流學(xué)習(xí)等方面開展了如下工作。

（1）統(tǒng)一審核標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)現(xiàn)行印制板設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、印制電路板以及電子裝配生產(chǎn)廠家的工藝要求，編制工藝性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為印制板工藝性審核和印制板工藝性設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

（2）應(yīng)用Valor軟件，統(tǒng)一Valor軟件及相關(guān)數(shù)據(jù)庫，為印制板工藝性審核提供了軟件支撐。軟件規(guī)則庫的數(shù)據(jù)來源于編制的工藝性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；元器件庫來源于單位元器件優(yōu)選庫的實(shí)際封裝尺寸。

（3）統(tǒng)一印制板審核流程，規(guī)范了印制板工藝性審核過程，使審核過程規(guī)范化、結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化，保證審核的高質(zhì)量、高效率。其審核流程如表1所示。

表1 印制板審核流程

（4）內(nèi)部交流、學(xué)習(xí)審核經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化提升了印制板工藝性審核工作。

2.2與設(shè)計(jì)師溝通、反饋

與設(shè)計(jì)師交互從三方面著手：前期培訓(xùn)、中期溝通交流和后期總結(jié)分。

（1）開展印制板設(shè)計(jì)工藝性培訓(xùn)。對(duì)設(shè)計(jì)師開展關(guān)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、工藝性審核要求的培訓(xùn)，讓設(shè)計(jì)師了解、掌握標(biāo)準(zhǔn)；明確工藝性審核內(nèi)容；生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，盡可能對(duì)問題提前預(yù)防。

（2）印制板審核問題與設(shè)計(jì)師反饋溝通，清晰、明確地指出設(shè)計(jì)存在的問題，保證印制板工藝性審核質(zhì)量。“問題報(bào)告”是與設(shè)計(jì)師溝通的主要載體。在Valor軟件中，問題報(bào)告的類別、項(xiàng)目繁多，通過分析、篩選確定“報(bào)告”內(nèi)容包括四大部分、八項(xiàng)內(nèi)容。主要包括：?jiǎn)栴}的類別、需要修改的建議、問題的位置（坐標(biāo)、圖層、位號(hào)）、問題截圖，如圖3所示。其中修改建議制作回復(fù)模板，明確必須修改、建議修改、以后注意、檢查確認(rèn)等幾個(gè)級(jí)別，便于設(shè)計(jì)師理解。

圖3 問題反饋報(bào)告

（3）每月定期匯總審核情況，并以報(bào)告的形式進(jìn)行發(fā)布，促使設(shè)計(jì)師改進(jìn)。

2.3跟蹤、反饋、審核后投產(chǎn)情況

收集印制板工藝性審核的圖號(hào)，統(tǒng)計(jì)、反饋電裝過程出現(xiàn)的問題，分析在審核過程中發(fā)現(xiàn)問題的原因，并給出解決、改進(jìn)的意見，便于工藝師在后續(xù)審核過程中進(jìn)行改進(jìn)、提升。

該環(huán)節(jié)對(duì)于印制板質(zhì)量控制尤為重要，因此，需通過有效地質(zhì)量管理方法控制其過程。下面對(duì)印制電路板設(shè)計(jì)、工藝與制造管理系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。

3 印制電路板設(shè)計(jì)、工藝與制造管理

通過PDCA循環(huán)的管理方式，分析匯總工藝師在審查過程中存在的問題，并及時(shí)改進(jìn)避免重復(fù)錯(cuò)誤。

3.1制定工作目標(biāo)

針對(duì)工藝性審核過程進(jìn)行分析，先明確該過程輸出的內(nèi)容及要求，再確定輸入的內(nèi)容及要求。對(duì)“滿足印制板齊套、制造、裝配的實(shí)際的要求”進(jìn)行衡量，轉(zhuǎn)化為運(yùn)營指標(biāo)為：印制板加工過程問題反饋率，如圖4所示。

計(jì)算公式如下：

印制板加工過程問題反饋率

可根據(jù)工作計(jì)劃、質(zhì)量目標(biāo)等需求，制定相應(yīng)的工作目標(biāo)，以確保經(jīng)過工藝性審核的印制板滿足設(shè)計(jì)師、加工單位的要求。針對(duì)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)未發(fā)布前的印制板進(jìn)行工藝性審核，衡量印制板加工過程問題反饋率。問題反饋率是加工環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)師和工廠最關(guān)心的要素，也是工藝性審核的核心業(yè)務(wù)水平的體現(xiàn)。

圖4 印制板工藝性審核過程解析圖

為保證滿足工作目標(biāo)，需要定期（每月、每季度、半年、全年）進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與管控，保證印制板設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)的整個(gè)過程受控。提早發(fā)現(xiàn)問題、預(yù)防問題、改進(jìn)問題。

3.2執(zhí)行與落實(shí)

采用Valor軟件對(duì)每一塊印制板進(jìn)行工藝性審核時(shí)，須填寫“印制板圖紙審核記錄表”，記錄“圖號(hào)”、“單位”、“問題”等全部信息。便于數(shù)據(jù)分析和考核各個(gè)環(huán)節(jié)，通過設(shè)計(jì)、工藝、制造的相互考核，不斷提高各環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量。

3.3檢查與衡量

與加工單位建立共同改進(jìn)合作渠道，加工單位每月提供“各工段問題反饋單匯總表”，從“各工段問題反饋單匯總表”篩選出經(jīng)過印制板工藝性審核的印制板，確定存在問題的印制板數(shù)量、種類。通過數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計(jì)可形成多項(xiàng)數(shù)據(jù)包括：?jiǎn)栴}反饋率、問題數(shù)量、問題審核者、問題造成后果等，從中衡量審核印制板的基本情況。問題反饋率是加工環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)師和工廠最關(guān)心的要素，也是工藝性審核的核心業(yè)務(wù)水平的體現(xiàn)，因此要對(duì)其進(jìn)行衡量。通過檢查與衡量可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)與工藝審核中存在問題，為數(shù)據(jù)分析和考核提供有力支撐。

3.4查找原因、共同改進(jìn)

在查找原因過程中其實(shí)就在做兩個(gè)改進(jìn)。讓每一人進(jìn)行個(gè)人問題分析，就是個(gè)人對(duì)審核中存在不足的認(rèn)識(shí)、改進(jìn)過程。而問題匯總就是組織（小組）通過匯總發(fā)現(xiàn)規(guī)則不足、共性問題，從而通過提升審核規(guī)則的方式，預(yù)防此類問題的再次出現(xiàn)，從而達(dá)到自主管理、共同改進(jìn)的目的。如表2所示。

表2 共同改進(jìn)過程

4 結(jié)束語

印制板電路板設(shè)計(jì)、工藝與制造過程管理方法與應(yīng)用是一個(gè)需要通過實(shí)踐、總結(jié)和完善的系統(tǒng)性項(xiàng)目。從產(chǎn)品的質(zhì)量管理、精益生產(chǎn)制造的角度都需要不斷地探索，尋求更多的方法來提高印制板電路板設(shè)計(jì)、工藝與制造技術(shù)水平。本文通過改善工作流程，建立溝通渠道，運(yùn)用信息化手段，建立各階段規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，將設(shè)計(jì)、工藝、制造等一系列問題結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化，為企業(yè)印制板可制造性設(shè)計(jì)、工藝、制造的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張 瑋，陳 曉，程 霄，等.電裝數(shù)字化設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)建設(shè)方案研究與討論[J].國防制造技術(shù)，2016（3）：35-41.