文摘

SMT是一个核心电路板组装技术部分。除非有效控制工艺参数,可焊性不良可能会导致产品质量的下降。本研究着眼于跨国公司的SMT生产过程。首先,相矛盾矩阵修正调查39参数之间的关系的矛盾矩阵和13个参数影响锡膏的不均匀的焊膏印刷过程。然后使用鉴定筛选影响SMT质量的关键因素,然后结合田口方法来确定最优参数集影响SMT锡膏的厚度。结果。相结合确定刮刀压力、喷射速度、刮刀速度,刮刀角度最大的四个参数对SMT锡膏厚度的影响。田口方法是用来确定最优水平的实验因素和实验进行确认。的S / N从21.732 db比率提高到26.632分贝,而均值也改善了从目前的0.163毫米到0.155毫米,0.15毫米的目标价值。结果表明,应用相结合和产品改进的田口方法的目的是可行的。

1。介绍

今天,产品周期短,发生快速的变化。消费电子产品,如智能手机、笔记本电脑和数码相机,扮演着重要的角色在我们的日常生活。随着消费者越来越要求,越来越强调更轻、更薄、高质量和低价产品,可以迅速传递给消费者。此外,由于全球竞争,越来越多的企业要求严格的质量标准,以满足客户的需求(1,2]。

以满足需求的光,瘦,短,和小型电子产品,印刷电路板(PCB)已经从单层到多层木板,由此减少它们的大小。因此,大多数传统的镀通孔部分逐渐脱落。一个有效的解决方案是把电子元器件到PCB上,导致表面安装技术(SMT)的发展。然而,除非有效控制工艺参数,可焊性不良可能会导致产品质量的下降。例如,如果不够焊膏沉积在PCB印刷阶段,焊点的强度不足或可能发生空焊的现象。然而,如果太多的焊膏沉积,焊点之间的桥梁可能形成,导致短路。

杨et al。3)指出,SMT PCB装配已成为主要的工具。SMT质量问题可能会导致重大的生产损失,和SMT质量问题是企业之间竞争的关键。在研究优化丝网印刷术,蔡4)提供了一个比较的角度来看,发现在SMT生产过程60%的模板质量问题是由锡膏印刷缺陷引起的。在他们的研究中使用田口方法来提高锡膏印刷过程的参数,赖和王5使用优化印刷参数,导致焊膏印刷质量的提高约20%。最近的研究在锡膏印刷质量蔡(4和赖和王5)都产生显著有锡膏印刷质量的提高。然而,他们不能解释他们如何选择实验变量。许多研究人员,包括Yildiz [6,7],Durgun和Yildiz [8],和Yildiz Solanki [9),应用田口方法或算法的实验计划和参数优化在过去的几年里。

安徒生和Fagerhaug10)认为,相矛盾矩阵是一个工具来消除问题的根源工程过程,可以用来识别工程参数导致工程问题或冲突。本研究随机选取30集的过程点的数据和测量和计算过程能力指数。这个数字不符合凯恩的(11)推荐的最小可接受的过程能力指数,表明仍有重大改进的空间质量的焊膏印刷过程。因此,本研究试图结合相结合,田口方法进行实证研究。希望生产过程的预测模型的结果可以用来确定优化的工艺参数。

2。文献综述

2.1。相结合

相结合是一个缩写“发明问题解决理论”在俄罗斯语言。这个理论是由苏联发明家Altshuller [12]1946年,目的是解决不同的矛盾。

Altshuller [12)开发的概念“技术矛盾”后观察大量的发明提案。技术矛盾是因为改善一个技术系统参数对另一个负面影响。例如,使产品更轻减少其厚度也使得产品更容易被轻易损坏(13]。然而,使用更好的材料产品生产成本的增加。当面对一个技术矛盾,矛盾矩阵通常可以用来分析问题。因此,矛盾矩阵的主要分析工具相结合,以及技术解构主义的一个基本的技术和创新。

相结合的目的是避免不同元素之间的冲突。因此,Altshuller确定39个工程参数,通常生产技术矛盾。在矩阵中,每一个细胞表明所使用的原则来解决这些矛盾。矩阵提供了一个快速、简单的方法来找到解决技术矛盾。矩阵是一个39×39矩阵。解决矛盾,Altshuller [14)提出一套40创新原则。对于每一个矛盾,有几个原则建议来解决矛盾。选择相关的原则可以帮助用户解决矛盾。

Loh et al。15)认为相结合是一种知识提取方法可以系统地应用于解决问题领域的创新和改进。中川(16]认为相结合是一种先进的方法,它使用一个矛盾矩阵和40个发明原则为复杂问题提供明确的答案。

图1显示了一个示例的一个矛盾矩阵。在这个例子中,改善功能的移动物体的面积(5),不断恶化的特性是移动物体的体积(7)。从矛盾矩阵,我们可以识别四个发明原则(4、7、14和17)来解决矛盾。然而,如果我们选择生产率的改善和恶化参数(39),我们发现矛盾矩阵显示空白单元格,表明缺乏创造性原则,可以提供一个解决问题的办法。信息的矛盾矩阵和创造性原则,请参阅http://www.innovation-triz.com/TRIZ40/。

2.2。田口的方法

田口方法是来自传统的实验设计方法。这个方法是由Genichi田口方法在1949年。当应用于设计通信系统,它使实验的数量会减少,同时在这样的系统识别问题(17]。提倡使用正交数组函数方法结合一个简单的函数评估过程来达到改善制造过程和产品设计18]。

田口等。19)指出,田口方法使用的参数设计,提高质量;也就是说,产品需要改进的目标函数,影响目标函数的因素和水平。随后,正交数组是用来确定的配置实验因素和实验的数量,以获得相同的信息提供了一个完整的析因实验用较少的实验,分析少量的实验数据有效地提高产品质量。

Zhang et al。20.]和Yildiz [21)指出,主要在田口正交阵列的方法和工具比例,强调质量问题的重要性在设计和制造的产品或过程。公差设计是用来降低产品性能变化。然后使用方差分析找到影响水平的重要因素。每个重要因素的宽容将基于每个因素的成本,确保产品质量变化很小,实现最合适的质量水平,从而实现稳健设计目标。

Yildiz [22)指出,田口方法的工程知识适用于实验计划,专注于解决问题达到目标。实验结果通过田口实验设计的方法有一个高程度的再现性,实验因素的配置很简单,实验所需的数量减少,分析的方法很简单,容易理解。因为这些优点,田口方法已应用于许多行业的改进和优化设计参数。例如,苏et al。23)使用田口方法的动态方法有效地增加光学白度。香港(24]使用田口方法来确定市场细分的重要因素。此外,Celani de Souza et al。25]表明,田口方法可以提高透析质量。Yildiz [26使用免疫算法和田口的方法来设计一个新的优化设计框架。

田口的方法将目标函数指定为一定的信噪比(率)。根据这种方法,率不同的质量特性可以分为larger-the-better (LTB) nominal-the-best(“挪威通讯社”星期六报导),和smaller-the-better(机顶盒)。本研究关注于提高锡膏厚度的均匀性在锡膏印刷过程。因此,应用“挪威通讯社”星期六报导这些质量特征。的计算比率如下公式所示(1): 在哪里样本均值和吗样本标准差。可变性的特点是成反比的比率。这意味着一个更大的比对应于一个更健壮的系统。

3所示。研究方法

相结合,田口方法替代实验设计方法为企业开发新产品和提高产品质量。这两种方法通常单独使用。相矛盾矩阵使技术变量影响质量特性很快识别。尽管这种方法能够识别的原则,它只能帮助用户猜测的解决方案。两种方法显示宽变化的实验效率和可加性。田口的方法可以确定一个更优的价值预设因素水平。然而,这些变量不一定质量特性有显著的影响。

因此,本研究试图结合相结合田口方法,筛选对质量特性有显著影响的变量连接因素,导致焊膏不均匀的焊膏印刷过程中的39个工程参数相矛盾矩阵,应用田口方法筛选变量之前确定最优工艺参数设置,步骤如下。(1)确定实验变量:列出因素影响锡膏均匀的焊膏印刷过程中,集成的39个工程参数相结合的矛盾矩阵创建一个关联表和生产一个排名,筛选变量对质量特性有显著的影响。(2)设计和运行实验:利用田口正交数组函数的方法,实验设计,重复的数量,并进行实验;计算比和意思。过程管理人员、工程师、和质量保证人员选择水平分析和讨论的基础上和范围有重大影响的变量。(3)优化分析:两阶段优化分析是进行实验数据来确定最优组合和预测生产过程的最优模型。(4)最大化比例:本研究使用学者建议的δ值和百分比组合选择的重要影响因素。我们确定了试验因素与δ值大于平均效应值和一个合用的误差小于15%,重要的影响因素和关键最接近目标水平影响因素的最佳水平。(5)移动均值接近目标价值:在这个阶段,选择没有影响比率。然而,有重大影响的因素意味着可调,将意味着更接近目标值。(6)预测优化:采用加性模型,预期比和估计对最优组合条件意味着计算基于水平集的重要影响因素。(7)确认测试:确认实验是运行在使用田口方法产生的优化组合。然后这个结果与预测结果使用田口方法确认改善结果。

4所示。案例研究

4.1。确定实验的变量

本研究使用SMT锡膏印刷过程为PCB生产的跨国公司为例探讨锡膏应用程序的一致性。在PCB焊膏的主要目的是解决部分PCB以确保产品功能正常。锡膏印刷SMT制造过程的第一阶段。模板和锡膏印刷机挤压焊膏用于插入到相应的垫在PCB上的小孔。删除模板后,板上的锡膏是离开正确的形状,完成印刷过程,如图2。

表1显示13因素直接影响锡膏的厚度在SMT锡膏印刷过程中用于选定的印刷电路板的生产过程管理者,工程师,和质量保证人员。然后结合39技术参数相结合的矛盾矩阵产生相关表显示13个因素之间的关系和技术参数。最后,我们屏幕刮刀角度,刮刀压力、刮刀速度和喷射速度的四个变量显著影响质量特性。

4.2。设计和运行实验

我们进行实验刮刀角度,刮刀压力、刮刀速度和喷射速度的四个变量对质量特性有重要影响。实验设计使用(3⁴)正交数组函数提出的田口方法。流程经理、工程师和质量保证人员选择水平的基础上,分析和讨论的范围。因为本研究旨在提高锡膏厚度的均匀性在锡膏印刷过程中,应用的质量特性是nominal-the-best(“挪威通讯社”星期六报导)。的计算S / N比率公式所示(1)。

基于影响因素和水平设置,九组参数值输入到锡膏印刷机进行实际的PCB印刷。实验重复了四次每次运行秩序和实际的焊膏厚度数据被记录。锡膏厚度的目标值设定在0.15毫米,0.20毫米的上限和下限为0.10毫米。表2显示了(3⁴)正交阵列和一致性的结果。

4.3。优化分析

实验数据进行优化分析和预测最优模型实验过程。

4.3.1。最大化比

分析每个实验因素的影响(,,,)与执行的一致性响应表,使用Minitab 16软件包。

表3显示了一致性的正交阵列和相关的实验结果与计算比率。的响应表的一致性提出了表3。它显示了计算每个实验因素水平的比率。有最强的影响的实验因素决定根据δ的值如表所示3。三角洲的值等于最大和最小之间的区别比率为特定实验的因素。三角洲的价值越高,越有影响力的实验因素。实验因素及其交互作用与排序的值δ。

后李(27],许凤[28),和杨的29日)建议,本研究定义了重要影响因素实验因素的值δ大于平均效应值。从表可以看出3最强的影响是由刮刀压力施加的因素)、刮刀角度(因素)、射血速度(因素)。

方差分析过程被用来研究设计参数显著影响质量特性。这个过程是由分离的总变异性比率为每个设计参数和贡献的错误。的总变异性比率是衡量的总和方总意思偏离比率。

Yildiz [30.),香港(24),香和林31日),和苏叶(32)使用百分比贡献进行决策。百分比贡献是纯和广场(钱包SS)为每一个因素作为一个总金额比广场(SS)。当合并误差百分比()15%,可以认为没有省略了从实验的重要因素;换句话说,汇集误差因素不重要,可以忽略。

考试的贡献百分比计算实验的因素也显示了一个非常高的影响因素,因素和因素在比率(表4)。

首先,我们发现刮刀压力的贡献百分比(因素)、刮刀角度(因素)、射血速度(因素)是34.14%,31.17%,和19.81%,分别。第二,汇集误差小于15% (14.88%)。因此,我们可以假设没有错过了重要的因素。通过分析实验因素和方差分析,研究表明,刮刀压力(因素)、刮刀角度(因素)、射血速度(因素)对收缩速率有显著的影响。

基于上述分析,我们可以确定,刮刀压力(因素)、刮刀角度(因素)、射血速度(因素目前的研究)是重要的影响因素。

的情节比率图所示3。每个实验因素的最优水平可以很容易地从这些图表按照田口“nominal-the-best”的表现特征。响应图形显示的变化比当实验因素的设置改变从一个水平到另一个地方。图3一致性表明,最优条件的组合,,的各个实验因素水平。

4.3.2。移动均值接近目标值

在这个阶段,我们选择合适的调整因素(没有影响比率,但显著的正面效应平均值)将意味着更接近目标值。表5显示了计算平均为每个实验因素水平。表5显示,刮刀压力(因素)、刮刀角度(因素)、射血速度(因素)应该选为因素产生重大影响的意思。然而,上述三个因素也有重要的影响比率。因此,我们不选择任何调整因素在这一步。

检查所有实验的计算百分比贡献因素也显示了一个非常高的影响因素,因素和因素的意思是:见下表6。

首先,我们发现刮刀压力的贡献百分比(因素)、刮刀角度(因素)、射血速度(因素)是44.29%,23.96%,和23.96%,分别。从上述分析,我们可以确定,刮刀压力因素)、刮刀角度(因素)、射血速度(因素)有重大影响的收缩。

基于前面的讨论,本研究集最优因素水平。

4.3.3。预测优化

基于前面的讨论,本研究集最优因素水平。因此,添加剂模型用于估算预期在最优条件下比和意思。

的意思是比率为9项实验和预测在最优条件下比率

同样,意味着9项实验的观察和预测的意思是在最优条件下

4.4。确认测试

确认实验最佳条件下生产25个人价值观和5比率。确认最优条件也可以复制,需要估计的置信区间和的意思。苏(33)推荐使用罗斯提出的公式(34)计算置信区间为了方便确认实验。一些学者[35,36)表明,比例应该在±3 db的最优值作为评估的基础的置信区间复制实验。因此,结合上述的建议,本研究使用罗斯提出的公式计算置信区间。然而,当计算置信区间超过±3 db,级别设置为±3 db: 置信区间的置信区间,是价值在显著性水平,,显著性水平,的自由度集中错误,是汇集误差的方差,是有效的观察,是重复的数量确认实验。

的率和平均确认实验最佳条件下的置信区间 作为;因此,置信区间是±3 db比例,

平均的5个确认实验如下:率= 26.632 db和平均= 0.155毫米。这两个值下降完全在相应的置信区间,表明实验实现了改进。改进之前的比较值(当前),预测优化和确认实验如表所示7。

确认实验是运行在使用田口方法产生的优化组合。然后这个结果与预测结果使用田口方法确认改善结果。

5。结论

在这项研究中,从21.732 db比率提高到26.632分贝,而均值也改善了从目前的0.163毫米到0.155毫米,表明减少变异。此外,接近目标的平均值(0.15毫米),表明应用相结合,田口方法提高锡膏厚度的均匀性在锡膏印刷过程是可行的。

本研究修订相矛盾矩阵调查之间的关系矛盾矩阵参数和参数直接影响锡膏厚度不均匀的焊膏印刷过程中,筛选刮刀压力、喷射速度、刮刀速度和刮刀角度的关键参数影响SMT锡膏厚度的质量。这是一个创新的方法,实验证明是可行的。

田口方法是用于建立一个最优参数组的实验数据,预测错误率达到所需精度和交付实际改善过程能力和产品质量。这些改进可以帮助降低不良率,降低生产成本,同时缩短交货时间,提高客户满意度。这些结果可以帮助台湾的SMT组装工厂提高产品质量,进一步探索不同的机器和生产力的因素,并比较不同级别参数产生更好的工艺参数实现额外的质量改进。