印制板設計、工藝與制造過程管理方法與應用

張 瑩，盧立東，賈紅葉，袁翠蘋，趙 琳

（中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊050081）

隨著電子信息技術和武器裝備的發(fā)展，印制電路板在軍事電子裝備得到了極其廣泛的應用。軍工行業(yè)印制電路板制造、裝配過程中呈現的多品種、變批量、需求量大、元器件種類繁雜等特點。但由于設計師對印制板工藝性考慮不足，導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計師溝通、修改，給生產制造過程帶來很大負擔，嚴重制約了生產周期和產品質量。本文以審圖軟件（Valor軟件）為基礎，結合較為完善的質量管理方法，經過長期的實踐與改進，梳理了一套印制板電路板設計、工藝與制造過程質量管理方法。

1 印制電路板設計與制造現狀

傳統(tǒng)的印制板設計與制造基本沒有建立一個完善的預防系統(tǒng)。各個階段、單位沒有建立一套有效地匯總、跟蹤、反饋的機制。印制板設計制造過程中，設計環(huán)節(jié)出現的問題，流入制造環(huán)節(jié)，往往由于信息反饋不及時、部門壁壘、流程過長等原因造成生產周期延長，甚至影響產品質量。傳統(tǒng)的印制板設計與制造流程如下（見圖1）：

圖1 印制板傳統(tǒng)設計與制造流程

一般傳統(tǒng)的設計與制造存在問題如下[1]：

（1）電路設計人員考慮問題不全面，尤其缺少關于可制造性設計因素的考慮，導致印制板存在很多可制造性和可靠性的問題；

（2）技術人員關于設計標準認識的局限性，導致設計人員不能系統(tǒng)、全面的運用生產和設計標準；

（3）設計、工藝、制造、檢驗等部門無法做到及時反饋、溝通、監(jiān)督、改進；

（4）之前出現過的提問，沒有得到很好的統(tǒng)計、分析、監(jiān)督、改進，導致同一問題反復出現。

2 流程的梳理與提升

梳理印制板工藝性審核流程，并對印制板設計、審核、制造流程中的三個關鍵點進行了分析、梳理和有效控制，如圖2所示。

圖2 優(yōu)化印制板設計與制造流程

2.1工藝性審核過程

首先對工藝審核過程采用Valor軟件+人工輔助的方式進行審核。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、交流學習等方面開展了如下工作。

（1）統(tǒng)一審核標準，創(chuàng)建企業(yè)標準。根據現行印制板設計標準、印制電路板以及電子裝配生產廠家的工藝要求，編制工藝性設計標準。為印制板工藝性審核和印制板工藝性設計提供了理論依據。

（2）應用Valor軟件，統(tǒng)一Valor軟件及相關數據庫，為印制板工藝性審核提供了軟件支撐。軟件規(guī)則庫的數據來源于編制的工藝性設計標準；元器件庫來源于單位元器件優(yōu)選庫的實際封裝尺寸。

（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、結構化、標準化，保證審核的高質量、高效率。其審核流程如表1所示。

表1 印制板審核流程

（4）內部交流、學習審核經驗，優(yōu)化提升了印制板工藝性審核工作。

2.2與設計師溝通、反饋

與設計師交互從三方面著手：前期培訓、中期溝通交流和后期總結分。

（1）開展印制板設計工藝性培訓。對設計師開展關于設計標準、工藝性審核要求的培訓，讓設計師了解、掌握標準；明確工藝性審核內容；生產中經常出現的問題，盡可能對問題提前預防。

（2）印制板審核問題與設計師反饋溝通，清晰、明確地指出設計存在的問題，保證印制板工藝性審核質量?！皢栴}報告”是與設計師溝通的主要載體。在Valor軟件中，問題報告的類別、項目繁多，通過分析、篩選確定“報告”內容包括四大部分、八項內容。主要包括：問題的類別、需要修改的建議、問題的位置（坐標、圖層、位號）、問題截圖，如圖3所示。其中修改建議制作回復模板，明確必須修改、建議修改、以后注意、檢查確認等幾個級別，便于設計師理解。

圖3 問題反饋報告

（3）每月定期匯總審核情況，并以報告的形式進行發(fā)布，促使設計師改進。

2.3跟蹤、反饋、審核后投產情況

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

該環(huán)節(jié)對于印制板質量控制尤為重要，因此，需通過有效地質量管理方法控制其過程。下面對印制電路板設計、工藝與制造管理系統(tǒng)進行詳細說明。

3 印制電路板設計、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，并及時改進避免重復錯誤。

3.1制定工作目標

針對工藝性審核過程進行分析，先明確該過程輸出的內容及要求，再確定輸入的內容及要求。對“滿足印制板齊套、制造、裝配的實際的要求”進行衡量，轉化為運營指標為：印制板加工過程問題反饋率，如圖4所示。

計算公式如下：

印制板加工過程問題反饋率

可根據工作計劃、質量目標等需求，制定相應的工作目標，以確保經過工藝性審核的印制板滿足設計師、加工單位的要求。針對設計師設計未發(fā)布前的印制板進行工藝性審核，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)設計師和工廠最關心的要素，也是工藝性審核的核心業(yè)務水平的體現。

圖4 印制板工藝性審核過程解析圖

為保證滿足工作目標，需要定期（每月、每季度、半年、全年）進行數據的分析與管控，保證印制板設計、工藝、生產的整個過程受控。提早發(fā)現問題、預防問題、改進問題。

3.2執(zhí)行與落實

采用Valor軟件對每一塊印制板進行工藝性審核時，須填寫“印制板圖紙審核記錄表”，記錄“圖號”、“單位”、“問題”等全部信息。便于數據分析和考核各個環(huán)節(jié)，通過設計、工藝、制造的相互考核，不斷提高各環(huán)節(jié)的工作質量。

3.3檢查與衡量

與加工單位建立共同改進合作渠道，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”篩選出經過印制板工藝性審核的印制板，確定存在問題的印制板數量、種類。通過數據的分析、統(tǒng)計可形成多項數據包括：問題反饋率、問題數量、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)設計師和工廠最關心的要素，也是工藝性審核的核心業(yè)務水平的體現，因此要對其進行衡量。通過檢查與衡量可以發(fā)現設計與工藝審核中存在問題，為數據分析和考核提供有力支撐。

3.4查找原因、共同改進

在查找原因過程中其實就在做兩個改進。讓每一人進行個人問題分析，就是個人對審核中存在不足的認識、改進過程。而問題匯總就是組織（小組）通過匯總發(fā)現規(guī)則不足、共性問題，從而通過提升審核規(guī)則的方式，預防此類問題的再次出現，從而達到自主管理、共同改進的目的。如表2所示。

表2 共同改進過程

4 結束語

印制板電路板設計、工藝與制造過程管理方法與應用是一個需要通過實踐、總結和完善的系統(tǒng)性項目。從產品的質量管理、精益生產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計、工藝與制造技術水平。本文通過改善工作流程，建立溝通渠道，運用信息化手段，建立各階段規(guī)范標準，將設計、工藝、制造等一系列問題結構化、標準化，為企業(yè)印制板可制造性設計、工藝、制造的發(fā)展打下堅實基礎。

參考文獻：

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