PCB生产工艺研究内容

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工艺研究的对是“人”“机”“料”“法”“环”。也就是人力、设备、材料、方法和环境。其中材料、设备、方法是最主要的。

①“人”：操作人员，也包括管理人员、技术人员及客户等，与产品的生产管理密切相关的所有人员都属于这个范畴。人在产品的生产与管理环节起着重要的作用，对产品质量的各个环节都有着不同程度的影响。随着生产自动化程度的不断提高，人在生产中的作用有所降低，但在某些特殊工种和关键工序中，机器仍然无法完全替代人。

②“机”：工艺得以实现的硬件基础。一般指的是机械，即生产中所使用的设备、工具、仪器仪表等辅助生产用具。例如机加过程中的各种数控机床、PCB电子组装中使用的SMT设备等，以及夹具、料盘、钢网等。生产中设备的稳定性和完整性会对产品的生产质量和进度产生直接影响。对提高产品的生产效率、节省人力资源、降低生产成本都起到至关重要的作用。在产品制造愈加复杂和精密的情况下，先进的生产加工设备已经具有不可替代的作用。

③“料”：整个工艺乃至整个工业的源头，甚至有“制作材料者制作技术”的说法。它包括两方面的内容：一是加工对象的原材料，如半导体、各类金属/塑料等；二是加工技术实现中所必需的工艺辅助材料，如印制板、安装线、焊料、助焊剂等。把材料制作成最终产品的过程必然涉及对材料加工特性、加工方法等相关问题的研究。

④“法”：方法，包括产品的生产工艺、操作规章制度等。如果说设备是工艺的“骨架”，那么方法就是工艺的“神经”，是工艺的核心和灵魂。“方法”通常以概念、原理、思想、技术要求、通用/典型技术、专用/特种技术等形式体现，它对材料的利用和加工、设备的操作与控制进行规范和约束，是利用硬件设备将材料有机结合并顺利组织生产实施的纽带，也是企业提升生产能力和生产质量的一个重要条件。

⑤“环”：环境，即生产操作车间的环境条件。电子产品生产，特别是高可靠性电子产品的生产，对环境的要求很高，优良的环境条件是保证电子产品可靠性的重要因素。

二、工艺设计的概念和内涵

工艺设计是指产品生产制造工艺的设计。对于一种新产品，从原材料进厂到产品出厂，往往要经过千百道工序，工艺设计就是对这一过程中客观规律的正确反映，它也是企业进行计划管理、技术装备、生产调度、原材料供应、劳动调配及经济核算的技术指导。工艺设计像一条纽带，它把企业各部门联系起来，成为一个有机的制造体系。由于工艺设计是一种决定企业的产品怎样制造、采用什么加工方法、使用何种生产材料去制造的综合性活动，所以工艺设计水平的高低直接决定了企业在一定生产条件下能生产多少产品、生产何种水平的产品及产品的成本。也就是说，工艺设计就是从设计的角度探讨如何更好、更快、更低成本地加工制造新产品的问题。

对于电子产品而言，科学、合理的工艺设计具有以下积极意义。

（1）工艺设计直接决定产品设计能否实现

一般情况下，产品设计主要关心的是产品的功能和作用，极少考虑制造过程的约束，甚至还不同程度地存在“我们设计产品，你们生产产品”和“产品设计精度越高越好”的传统思想，没有针对生产厂家和实际制造环境进行产品设计，因此很容易出现“指标设计很理想，但加工精度不够，或者干脆生产不出来”的现象，特别是在生产自动化程度大幅提高的今天，这种现象更为明显。如何面向制造进行设计已成为设计人员必须考虑的问题。

（2）工艺设计影响电子产品的固有质量和制造成本

有关资料显示：设计费用占电子产品总成本的5%，但决定了电子产品总成本的70%，而约80%的设计差错要到制造和使用过程中才能发现。制造业公认的“十倍定律”表明，如果在概念设计阶段发现并改正一个错误所需要的费用是1，那么改正同一个错误，在详细设计阶段所需要的费用是10，在生产制造阶段所需的费用为100，并且直接造成制造周期的延长。而工艺设计是产品设计工作中的一项重要内容，直接决定了产品的可制造性，是采用经济、合理和可靠的方法制造产品的基础。因此，在产品设计中选用合理的结构、合适的材料及工艺，在制造源头提高产品的设计工艺，对保证产品的质量和可靠性、增强产品批生产能力和有效控制成本有着重要的现实意义。

（3）工艺设计可以有效缩短新产品开发周期

传统的新产品开发采用串行“迭代”模式，即产品设计完成后，投厂制造，在制造中发现工艺问题，之后反复更改直至获得满意的产品，这种模式不仅会大幅增加开发成本，还会造成开发周期的延长。而工艺设计本着“预防为主”的方针，能在早期发现包括产品结构、使用功能和美学功能等在内的一些隐含的制造隐患，并采取针对性措施，方便了生产组织管理，缩短了产品开发周期。

三、 工艺设计的方法和原则

工艺设计贯穿了产品从设计到材料准备、加工、装配、检验、试验再到使用、维护的全寿命周期，涵盖了材料科学、工艺技术、制造工程、工业经济及质量、可靠性、有效性和可维护性等诸多学科和领域，综合性和复杂性较强，因此开展工艺设计工作必须明确方法和原则。

进行工艺设计，需明确以下问题。

（1）工艺设计属于优化设计的范畴

所谓优化，即在给定的条件下，从一切可行的方案中寻求最适当的方案。进行工艺设计，首先要考虑本单位的生产技术条件（制造环境）及生产纲领。比如，对于插装件的组装，可采用手工焊接、波峰焊接和通孔回流焊接等多种方式，而最终采用哪种方式，就要根据本单位的设备情况来决定，如果没有波峰焊或回流焊设备，那么采用手工焊接就是“最佳”的工艺设计；又如，传统的插装件焊接一般采用波峰焊工艺，但考虑成本控制和设备的兼容性，通孔回流焊也不失为一种优化的工艺选择；另外，不同的生产类型，如“单件、成批或大量生产”，在加工方法上也是不一样的。因此，工艺设计就是从产品设计角度出发寻求最佳方案。

（2）工艺设计应由工艺人员来完成

工艺设计并不是全新的概念，产品设计后的工艺检查、工艺设计、研制生产，装配及试验过程中发现问题，设计人员研究修改，都属于产品的再设计，只是贯穿的过程较长。另外，我们常说的“设计、工艺一管到底”“设计制造一体化”都属于工艺设计的范畴。虽然工艺设计不是新概念，但要做好也不容易，工艺设计成功与否在很大程度上取决于工艺设计者的素质，因为工艺设计旨在降低制造成本，是生产服务的一项基本工作，所以工艺设计必须由素质较高的、有能力早期预测与产品设计有关潜在问题的工艺人员担负或参与。

（3）工艺设计可以有不同形式

工艺设计的方式比较灵活，可以独立进行，即工艺人员对原设计图纸进行工艺检查，审核通过并签署后的图纸方可投入使用；也可以在工艺设计时一并进行，即给予工艺人员一定的自主权，允许在保证产品性能的前提下，对产品部分结构、尺寸、精度进行改动。此外，在同一产品的不同生产阶段，也可进行不同形式的工艺设计。比如，对于单件研制的产品，首要任务是尽快制造出产品样机，因此工艺设计中，尽量不用或少用专用工装；相反，在批量定型生产中，主要问题是效率和制造成本问题，工艺设计就应在工装设计方面多下功夫。

（4）工艺设计应有计划地进行

工艺设计是在原设计基础上的再设计。因此，首先要吃透原设计的设计思想、工作原理及功用，再结合企业的制造环境，进行有效的系统改进设计。需要强调的是，在进行任何局部改进时，都要综合考虑整个产品的情况，避免由于某一方面的改动而影响其他方面的运行，在没有切实依据和把握的情况下，严禁随意改动原设计。

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“人”“机”“料”“法”“环”