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2023/4/26 12:09:10
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無鉛技術的導入管理
前言：
在無鉛技術的討論上，最缺乏的是無鉛技術的有效導入和管理方法。 以往含鉛的管理和概念可以重點總結如下：
對設備的關注重于工藝； 質量標準和管理方法守舊；工程工具的使用不當。
了解以上過去常犯的主要錯誤，有助于我們更好地導入無鉛。可以仔細評估本身過去的弱點，并借機進行改正調整。
有效無鉛技術導入的基本要求： 和任何其他新技術、新管理知識的啟用或導入工作一樣，無鉛技術的導入必須特別注重知識、系統性計劃 和資源的投入。同時也盡量處理好管理缺點。
無鉛技術雖然不是個全面的革新，但其材料上的改變和多樣化已經帶來了不少的新知識。
我們將從以下導入無鉛的主要步驟中，進一步看看這些基本要求。
在導入無鉛技術的工作上，不同細分行業的導入細節是可以通用的。這些步驟協助用戶確保導入的效率，減少浪費和技術應用不當的風險。
整個導入可以分為 4 個階段和 18 個主要步驟如下。一個步驟的開始 不必等到前一步驟結束，而是在適當時機應該并行的。
導入階段一：調研學習階段
去了解和掌握基本的無鉛知識，應該作為導入無鉛的第一項工作。有了足夠的認識后，才不會犯了好些到現在都還不知道的錯誤。一切的計劃、活動和決策，
都取決于實操用戶對無鉛技術的認識程度，所以在此特別強調在行動前先掌握足夠知識的做法。
步驟 1：成立專職小組 這樣可以確保這個技術落地方案的進度。
無鉛導入并不是個簡單換換材料、設備和工藝 參數的工作改變。它其實可能影響到廠內整個制作模式的整改和大多數員工的提升需求。如果缺乏一個專職小組來進行導入的研究、計劃和推行，這工作是很難做好的。兼職一般難有好的表現，在這里要想想您日常有多少時間能夠靜下來，不受到干擾的處理一些非日常事務就知道我 不建議采用兼職人員的原因了。所以這第一步是個關鍵的一步。
人數并不需要多，看您的產品種類、供應商數量、設備種類等而定。大略在 3 到 5 人已經能有保障了。最低限度，也要有一個全職的項目協調員或 經理，并授予該有的管理權力來帶領一個兼職小組。
步驟 2：了解什么是無鉛技術 無鉛技術和目前的錫鉛技術有一定的差異，并且種類繁多。單是焊料合金的配方一項，據報告就有超出 100 種之多。各種材料肯定有其特性和適用性上的差別。
要能夠做出最適合自己狀況的選擇，當然首先對這些 材料有些認識。如果將已經出現的焊料、焊 盤（和其鍍層）以及器件焊端材料進行配搭研究，其組合數量可有數千種之多。我們根本不可能對這樣龐大的種類進行實際試用分析。所以較可行的方法是通過他人已經走過的路，已經有的考察資料進行初步了解和選擇。到底業界有多少種不同的材料，特性和優缺點是什么，不同的材料（焊料、PCB、器件） 的配搭效果如何，各材料的研究結果是否完整可信，該材料和相關配搭材料的表現是否有經過相同行業企 業的研究評估，可信度和適用性又如何等等。。。這些都應該是首先要收集整理和去了解的。無鉛技術，由于其較高的難度，以及部分 是建立在含鉛技術基礎上，也很可能出現這類情況。例如一些片面的‘知識’，其中如“無鉛錫膏不必攪拌”，“無鉛焊接一定要使用較高于錫鉛焊接的溫度”，以及“無鉛必須采用氮氣”和“無鉛回流曲線應該采用斜坡式 Ramp-to-Peak”等等。更有不少的人認為所謂無鉛回流爐子，就是提高設置溫度能力以 及改用部分材料罷了。。。
步驟 3：了解各方的發展狀況 從以往技術發展的經驗中，我們認識到最好的技術最終并不一定是被廣泛使用的。而是那些形象宣傳好， 市場力強，以及影響力大的技術較可能會被普遍采用。 所以當市場供求狀況還沒有定型和明確的情況下，關注商業市場的動態也是必要的。其他具有一定影響力 的有國際 SMT 技術協會或機構，國家法令，大型國際知名企業和主要供應商。這些組織機構的動態都應該 值得我們去關注。
步驟 4：了解本身目前含鉛的技術應用和管理能力狀況。無鉛不能算是個革新技術。它只是個半革新技術。也就是說無鉛技術的應用上， 仍然保留許多含鉛技術的知識和做法。該了解的一點， 是有些改善并不是個附加利益，而是個必要的做法。比如以往對焊接工藝掌握的不好，不懂得如何利用爐子上下溫區的不同設置來對工藝進行細控，不懂得如何仔細測量和評估爐子的性能等等，這種能力的不足 將可能使您在無鉛工作中受到巨大的壓力和傷害。因為無鉛焊接工藝的要求比錫鉛來得嚴格得多。錫鉛工藝中可以僥幸通過的，進入無鉛后可就未必能夠靠運氣了。
導入階段二：準備階段
第一階段中您已經對無鉛有一定的了解；了解業界的動態和方向，知道什么情況較可能出現；也對本身的 能力重新認識，知道引進時有面對什么程度的問題，什么該給于改善等等。有了這些信息和認識，您就可 以進入準備工作了。
步驟 5：計劃藍圖和發展藍圖也是個重要的基礎。它確保您的無鉛引進項目考慮全面，資源有一定的保證。無鉛牽涉面可不如一般想象中小，而且什么該先，什么該后，對導入的效益是很重要的。再說企業內的人力和時間資源有限，也許不可能同個時候什么都同步執行，所以我們應該制定一份導入和發展計劃藍圖，不能夠走一步看一步。藍圖的內容必須包括目標、時間、以及本節提到的各步驟。而計劃書就針對藍圖要求將各個工作細節，時間以及資源進行策劃。
步驟 6：無鉛條例法令的跟蹤 。一些國際無鉛法令或條例對您導入無鉛的影響可能是深重的。所以也必須不斷關注這方面的更新發展。您所需要的，是確定和建立起及時和可靠的通信或情報網，以確保及時獲得正確的信息。
步驟 7：客戶溝通和認同 由于無鉛的目標和標準仍然缺乏一致性，加上通信技術發達造成的信息混亂，我們不能忽視客戶們有不同 的需求和不一致的做法。加上無鉛的選擇眾多，容易造成和客戶間的認同不一，或是每個客戶的認同不一 所造成的管理困難以及資源浪費。所以無鉛導入工作中，良好的客戶溝通是必要的。在雙方還 沒有達到一定程度的認同時，匆匆開始本身在無鉛方面的研究和導入未必是個好的做法。
步驟 8：供應商溝通和初步了解評估 無鉛材料的選擇，并不像錫鉛那么單純。而且除了種類成分繁多外，新技術的認證可能還存在許多不全面 的情況。尤其是配搭的組合多，業界供應商未必對所有的組合都有測試認證。而無鉛工藝窗口較小，更增 加了選擇的風險。供應商的能力和協助也因此十分重要。用戶們不希望投入太多的基礎研究工作，只好盡量依賴供應商方面的研究認證結果。然而從以往的經驗中，我們知道不少時候供應商的技術資料并不完整， 或是不容易直接獲得。如果這情況還在無鉛技術中沒有改善，那將給用戶帶來更高的風險。另外 一方面，供應商的測試認證條件，是否符合或能夠代表用戶的實際情況，這常也是個被忽略的課題。在無 鉛導入的期間，我想供應商是否能夠有提供相關的、較全面、較詳細的技術資料的能力，將成為 一個選擇的考慮重點。無鉛導入者應該和供應商間建立起有效和主動的溝通系統，信息更新通知或會議等等。這工作必須在選定供應商前就開始做。
步驟 9：調整或制定內部的制造模式 制造模式是過去很少被理解和應用的一件管理寶物。如果沒有去了解或使用它，建議進行學習研究。它會是區別您和競爭對手效益上差別的重要手段。制造模式的規劃，協助我們在設 備配置考慮，生產資源和后勤管理，人員組織和知識引進方面做得最科學有效。模式中的信息包括工藝種類和路線，生產批量和交貨時間特性，產品種類（包括客戶不同要求種類），排產依據和自動化程度等等。 這些方面的不同配搭將帶來不同的效益水平。所以必須給于仔細設計。即使以往您已經做了這方面的功課， 但無鉛帶來的轉變會影響舊決策的有效性而可能必須進行調整。比如說以往的獨立回流焊接站，多產品同時焊接的做法，或采用雙軌道爐子的做法，進入無鉛后可能不再是最好的做法；或以往單一的現場返修工 序，如今必須成立一套產前設置驗收的系統等等。都將決定用戶能多有效的管理無鉛生產。這方面的工作， 也是確保能夠較好照顧到技術以及技術-管理整合的重要步驟。
步驟 10：收集技術資料 雖然經過多年的研究開發，無鉛技術并還沒有定型。不僅是無鉛材料的種類繁多，其中各種材料，包括被 認為較可能被電子業廣泛接受的幾種材料，其研發并還沒有結束。尤其是在擴張和其他材料（PCB 和 SMC） 的組合面的表現，以及在長期使用可靠性的研究上，尚有許多空間。這意味著我們有許多的資料需要去尋找、收集、理解、判斷、整理等等。這些工作直接就影響到導入的效益和效率，以及將來面對 問題的程度和風險。由于方案種類多，各方的研究條件不盡相同，造成我們無法從一點，甚至是簡單的幾 個渠道來獲得足夠的信息資料。所以就有必要設立情報資料收集工作小組。
步驟 11：設計和確認評估方法和標準 怎么樣的試用狀況和產品質量才算是合格的呢？這是必須和供應商以及客戶之間達至認同的課題。所以一切的評估項目、測試手段、以及合格依據等都必須先給于制定和討論。這可以減少將來不必要的重新試用或不斷的爭執。
導入階段三：試用階段
當對客戶需求、企業定位和方向、以及供應情況有一定的了解后，用戶就可以開始選擇和試用了。這階段包括了以下幾個重要步驟和活動。
步驟 12：選擇材料 有了以上足夠的準備功課后，您就能較有把握的選擇適合您的材料了。為了減少所需的認證資源的投入， 所選擇的材料必須首先具備良好以及相當數量的測試分析報告。雖然以往許多的新用戶在選擇時也會要求 供應商提供其他用戶參考，但必須注意的，是在考慮中必須真正理解這些所謂參考用戶的選擇背景、考慮 和實際的使用能力和情況。
另外一個注意點，是材料的選擇必須按‘系統’選。意思是不能按單一材料獨立考慮選擇。這是因為他們之間有配合的性能差別狀況。所以首先通過階段二中步驟 8 到 10 的功課，制定好幾類可以被考慮選用的‘無 鉛系統’，然后在此按原先已定的‘系統’選擇。其中只要一部分不合要求，您就必須考慮是否要放棄整個系 統而采用另外的系統再選擇。這問題在錫鉛技術中，由于其材料種類少以及相互間兼容性強得多而沒有被重視，但在無鉛中有可能就給用戶帶來麻煩。
步驟 13：材料、工藝、設備試用和定性 選擇好材料系統后，就是開始試用了。試用的設計和過程也必須是包括整個系統的綜合考量。也就是材料、 設計、工藝、設備、質量管理和依據方面的綜合評估。除非您覺得所收集到的技術資料已經足夠、準確以 及條件適用，否則一般不應該從實際產品開始試用。原因有二，一是避免造成大量的損壞；二是產品一般未必是工藝難度最高的，所以無法完全試出您評估中無鉛系統的真正能力。也就是說，在難度不高的產品制造中，大多數系統可能都是合格的。
因此建議使用試驗板。試驗板必須根據各種需要認證的工序和參數（步驟 12 中已定）進行設計，我們知 道 SMT 的工藝參數眾多，所以您很有可能需要數種板的設計來覆蓋。用戶必須自己在風險、資源上作出適 合本身的決策。
這一步驟的輸出，除了是否接受的決定外，還有就是各種技術規范。試用期內同時制定規范的好處也是確保您的試用做到位，有足夠的考慮到參數間的整合關系。
步驟 14：產品試制 上個步驟認證和制定了所有基礎的技術規范。到了這一步就是試驗如何使用和應用了。產品試制，在原理 和做法上和錫鉛技術時代并沒有什么差異。所以如果目前您已經掌握試制的方法竅門的話，是能保證效果 的。但畢竟無鉛技術剛被導入，在模擬程度上，試制量上以及數據可信度上都最好是要求偏高一點。并要確保試制結果評審的素質。必要時可以考慮邀請供應商或顧問專家協助。
由于產品的打樣質量直接就影響到企業的成本和形象，仔細評估打樣能力！
步驟 15：工藝、設計、設備、質量規范 規范確保將來工作的系統性和穩定性，同時也提供改善的平臺。所以規范是個十分重要的工具。無鉛技術 的難點高，變化多，也因此更需要依賴規范的協助。各種技術規范的初稿，已經在準備階段中成立。在經 過以上的產品試制工作后，規范通過實際應用的部分考驗后，就應該給于規定固化下來。所以此時相關 部門，不要因為無鉛已經開始在廠內執行而高興得以為工作已經結束。而應該坐下來再花點時間仔細將規范整理好。這投入是必要，也是值得的。
步驟 16：制定過渡期材料規范和管理系統 在導入期間，我們很可能遇到的一個問題，是含鉛以及無鉛材料的混合出現。這是因為供應市場上并不是 同時間的一次切換所造成的。而混合材料，由于他們之間的工藝要求不同，以及在某些焊料合金中出現的‘鉛污染破壞’現象，使用戶不能不注意和給于適當的控制。用戶因此必須有這方面的限制和對策。制定這材料規范，就是為了在過渡期間避免因為選擇失誤而造成的技術和質量問題。
在過渡期間，由于含鉛和無鉛材料都可能同時出現在廠內，除非在技術認證上用戶已經確定它們是可以兼容的（目前技術還無法確保完全兼容），否則如何避免錯料的問題，就有賴于用戶此時設計和建立起良好 的管理系統。系統中最重要的是照顧到材料識別、庫存和物流管理問題。當然它也影響排產、返修和測試 的安排等等。
導入階段四：使用和管制階段
到了這地步，無鉛技術已經開始應用起來了。接下來的工作重點在于如何不斷的維護生產質量。以下 是兩個品質管控的關鍵做法。
步驟 17：建立良好的采購和 IQC 系統 以往含鉛技術的管理中，采購部出現的一個技術問題，就是和供應商間沒有足夠仔細的技術指標。例如 SOT 或 SOP 封裝的‘懸空高度’在波峰焊接中是個重要的指標。而這指標在國際上有不同的標準，甚至不是供應商控制的指標。但好些用戶的 采購單中并沒有清楚說明這方面的指標和公差范圍要求，或說接受的國際標準，導致隨機性的供應差錯問 題。
我們已經知道無鉛技術在工藝難度上較高。所以要求也將會更多。例如焊端材料和層厚，在含鉛時代雖然 也重要，但一般出錯的幾率較小。到了無鉛，這方面也許就不是可有可無，而是一定要給于關注的。因此， 如果用戶要在無鉛技術中做得好，應該細心的設計和建立起好的采購系統，綜合其他部門，比如設計部（負責提供指標）， 供應商（負責提供工藝和質量保證）和生產部（負責提供 IQC 認證方法）將較有能力的技術采購和 溝通系統建立起來。這步驟確保來料得到足夠的控制。
步驟 18：建立設備和工藝維護系統 控制了來料的外來因素，下部當然是控制內部的加工質量了。用戶也借這無鉛導入的機會對傳統被動和效益較差的質量管理做法進行改革。從依賴檢查、修補、返修的做法改為注重工藝測量和設備維護調制的做法。雖然我們做好這工作的工具和方法還不多，但這應該是必須發展的方向，也是用戶超越競爭對手的一個機會。許多方法和工具其實不是很難設計，關鍵在于您是否掌握了 SMT 技術原理 以及測量和計量學。
后語：
無鉛帶來的變化，或許在一些用戶中還沒有被清楚的認識到。也因此可能被一些用戶低估了導入時和導入 后可能遇到的問題，以及處理不當將付出的代價。要很好的避免問題的出現和確保有個比他人順利有效的 導入過程。注意計劃、準備、過程步驟等整個系統性是重要的。在這里只是拋磚引玉，希望能夠給讀者們一些關鍵上的引導，并引起業界關注和討論。我們在無鉛技術的發展和推動中，似乎忽略了關注導入管理這一點。當無鉛焊接技術被廣泛采用時，SMT行業可以在含鉛和無鉛兩種技術進行無縫銜接。
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