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中美貿易戰開打製造工廠該如何評估採行CKD或SKD?
(機構設計「卡勾設計的迷思」還有兩篇文章將在下兩週繼續發表)
何謂CKD、SKD?中美貿易大戰開打,相信很多公司會把CKD(Completely Knock Down)與SKD(Semi-Knock Down)又拿出來討論一番,攪得製造業是一陣手忙腳亂,到底什麼是CKD與SKD?我們又該如何評估該採取CKD或SKD才能最符合自己公司的利益?
中美貿易大戰炒的沸沸洋洋,現在看來開戰應該是必然,中美暫定對近500億美元的商品各加課對方25%的關稅,剩下的就看是否會繼續擴大(看來已經擴大了)?以及會持續多久了?而中美貿易大戰中影響最大的應該是把製造重心放在中國的產業了,這時候很多公司都開始認真考慮是否要將部份產線移出中國大陸,甚至移到台灣,台灣會因此得利嗎?
想將生產線移出中國大陸其實不是一蹴可幾的事,因為現在幾乎所有的零組件供應鏈(supplier chain)都集中在中國大陸,想要把產線移出中國大陸就跟當初要把產線移進中國大陸是一個道理,設備、材料交期及廠商的售後服務都必須加以考慮,而且這場貿易大戰到底會打多久?一個月?三個月?半年?三年?著實讓人無法預測,如果只是短期交戰,一般忍一忍也就過去了,如果是長期大戰才有移生產線的必要,所以在情況未明朗之前,較可能採行的對策是先行評估以CKD與SKD出貨給中國大陸以外國家生產的作法為優先,也就是將原材料或半成品從中國大陸打包後出口到關稅較低的國家生產以規避美國重稅,其餘不是銷往美國的品項則繼續留在中國生產。
何謂CKD (Completely Knock Down)?
CKD是【Completely Knock Down】的英文縮寫,中文稱之為「全散裝料」,是一種常見的散裝料處理方式,指產品出口國公司將成品完全拆散成為零組件的方式出口,再由進口國安排生產線自行裝配之方式完成組裝作業,之後於當地進行銷售。
採用CKD包裝的原因一般有可能是:
- 為了避免進口關稅。
- 或是為了利用當地較廉價的組裝人力來降低成本。
- 或是為了符合交易條件的要求。例如某些公共運輸專案或軍事設備會要求產品要在該國製造生產。
- 還有一種可能是為了讓產品在某地盡快上市但當地工廠又無法快速取得零件。一開始先做CKD,慢慢的變成自購料,然後再在當地尋找替代料。
對比而言,CKD的工程技術要求比SKD要高,一般電子製造業連SMT都要在進口國完成,所以SMT的設備以及電路板組裝完成後的測試設備(ICT, FVT)等都必須具備,還得考慮當地是否有相應的技術人員與作業員,否則不良率及顧客抱怨會讓你悔不當初。
何謂SKD (Semi-Knock Down)?
SKD是【Semi-Knock Down】的英文縮寫,中文稱之為「半散裝料」,指產品出口國公司將成品拆散後以半成品的方式出口(例如電子業中,在工廠先將電路板組裝完成,然後將組裝電路板(PCBA)及其他外殼機構件分開包裝),再由進口國公司自行將這些半成品組裝為成品,並於當地進行銷售。
SKD經常被拿來作為國際貿易禁止產品整機進口時的對策,或是為了規避高額進口關稅(如現今的中美貿易大戰)所採取的折衷辦法,因為許多國家為了保護其國內產業,經常規定產品自製率要佔有多少百分比以上才可以宣稱產品為其在地生產,否則就要課以高額的進口關稅,比如巴西就是其中的翹楚。
CKD及SKD都是採用從整機拆解成零件或半成品的概念來形成的,所以英文才會用【knock down(拆解)】,也就是出口國公司必須先購入整機的零件,甚至要先將其組成半成品,然後將其分開包裝出貨到進口國公司,然後於當地組裝為成品後銷售。
至於如何評估應該採用CKD或SKD的方式比較符合自己公司的利益,必須考慮以下幾點:
-
當地是否有合格的組裝生產線,可以從SMT生產開始到成品組裝測試包裝。這其中牽涉到是否有足夠的SMT設備,電路板組裝後測試設備(ICT, FVT)…等。
-
如果是新的設備投資案,還得考慮貿易戰爭可能打多久,投資是否划算。另外,還得考慮人工、技術及品質能否與原廠銜接等問題。
-
當地政府對於製造地認可的標準。有些會以多少百分比來計算,有些則會在當地生產後增加多少附加價值來計算。
-
台灣政府要求附加價值率超過百分之三十五或特定貨品已符合貿易局公告之重要製程者。(條文及百分比僅供參考,實際規定請依公告為準)
附加價值率之計算公式如下:【貨品出口價格(F.O.B.)-直、間接進口原材料及零件價格(C.I.F.)】/【貨品出口價格(F.O.B.)】
參考網址:http://www.taiwanorigin.org.tw/regulations
CKD及SKD對工程師們的影響:
對工程師來說,CKD根本就不需要做什麼事,只要把整機的BOM表完全展開就可以了,苦的反而是倉管及物料人員,它們必須利用零件來料的包裝,分拆進口國公司需要的零件數量,工程師可能需要注意的是有些零件必須加倍品的數量,比如小電阻電容之類的零件,但這些料也可以先談好請對方直接跟零件場下單就可以了。
對工程師來說SKD相對比較麻煩,因為必須先將之分拆成半成品,而這些半成品還必須考慮到包裝與測試的問題,一般來說一定會把電路板組裝成PCBA出貨,因為PCBA是整個電子產品中最重要的一環,它不僅需要昂貴的設備,有些製程還得特殊治具,不是每家SMT廠可以做得來的,接下來的就剩下機構件,設計SKD時如果可以大部份半成品安置而非組裝到原來的機殼中,然後採用原來成品的包裝來出貨給進口國公司,剩下無法做成半成品的部件單品出貨,這樣就可以省去重新設計包裝的費用與資源。
~以上僅為個人淺見,歡迎大家提供意見與討論~
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這兩天工作熊參觀了一間大陸電子組裝工廠(EMS)的「自動化組裝產線」,其整機組裝自動化程度大概已經可以達到80%以上,比如可以自動鎖螺絲、自動放置組裝電路板、自動安裝某些塑膠前後殼組件、整機自動測試、自動成型紙箱內襯與箱體與自動放置配件(accessory)及大箱貼膠帶包裝、自動倉儲…等。
(對於大陸那些盜文網站,複製貼上本站文章後,居然還改成自己公司的名字,感到無恥!文章內容部份防止複製編排可能造成您閱讀的不便,請見諒!)
整體來說,這間EMS廠的整機組裝自動化的程度算是相當的高了。參觀當下工作熊其實是有些納悶的,因為其自動化投資的成本應該不低,而有些可惜的是許多的製程雖然已經導入了自動化生產,但是其物料的來料包裝卻跟不上自動化的腳步,也就是說來料還需要額外的人工事前再做一次分類包才能餵料給裝給自動化設備,整體看下來似乎並沒有真正節省到多少人工成本。看來自動化生產真的還有許多可以努力的地方~
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包裝成本將成為組裝自動化的阻力
比如說電源線與變壓器來料時還是散裝,入料後還需要人工手動將其放至於硬料盤中才能餵料給自動化設備,如果讓電源線及變壓器廠商在入料時就用硬料盤來包裝,將會大大的增加包裝與運輸的成本,而且每一箱的內容量也會降低,所以這家EMS廠選擇入料後自己再人工分裝,其他的塑膠料件也大致是如此。
你可以參考《如何評估生產自動化投資設備是否符合利益-【投資報酬率(ROI, Return On Investment)】》來評估自動化效益。
所以,如何有效降低來料包裝成本相信會是組裝線自動化的一大課題,考慮的方向可以有:
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包材回收重複使用。目前的料盤大多是PVC材質,只要稍微增加其厚度,它可以重複多次,只是一樣會有損耗,而且回收的運送也是一種成本,下游廠商的路途如果太遙遠,運費將不符成本。
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設計自動分料設備。現在有很多撿料的設備可以使用,只要將料件放到輸送帶,就可以自動撿料分裝,只是這又會佔用掉一定的成本。
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高單價小件料可以優先要求供應商使用料盤包裝。基於成本考慮,高單價且體積小的組件本身就需要有較完善的包裝,所以可以優先達成自動化的包裝需求。
工作熊也是後來才知道,這家EMS廠其實是大陸政府的自動化示範工廠之一,所以其自動化的投資有一定比率來自中國政府,所以就算不符成本也要做。
軟排線組裝進連接器是整機組裝自動化的罩門
以目前組裝自動化的最大難度應該是如何將軟排線安裝到連接器當中,就工作熊的了解現在還真的有連接器廠商已經設計出可以自動化插入軟板的機構。這類軟板連接器不需要掀開其蓋子(actuator)就可以將軟排線插入固定,不過成本不便宜就是了,工作熊目前看到有日廠已經有這種連接器上市。
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The post 過期的電子零件料可以使用嗎?又該如何處理? first appeared on 電子製造,工作狂人(ResearchMFG).SMT生產線需要管控環境落塵量嗎?落塵對品質會有何影響?
(以下言論純粹是個人觀點,目前似乎也還沒有任何工業標準來規範SMT產線是否需要管控環境的落塵量要求。)
那為何還有很多的大公司或客戶要求要管控SMT產線的落塵量呢?
究竟是人傻錢多?還是真有其需要?還是人云亦云?還是說你只是看到別人公司有管控,所以你也想要求自己的產線或代工廠要管控?
相信大多數人對於SMT產線為何要管控環境落塵量應該都沒有深思過,工作熊自己其實也見過許多在SMT工廠做了幾十年卻從來沒有管控過環境落塵量的,據他們說印象中也沒有出現過什麼焊錫品質問題是因為灰塵造成。
既然環境落塵量可能不會影響到焊錫品質,那為何還是有很多公司想管控環境落塵量?
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工作熊個人認為,其實SMT產線對於環境落塵最該管控的應該是棉絮、纖維、紙屑、頭髮、頭皮屑等污染,而不是大家認為的那些小到0.3μm或0.5μm的微小顆粒,上述的幾樣污染也確實都會造成錫膏印刷與焊錫的品質問題。
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當污染物落在鋼板(stencil)上,就會堵塞錫膏的印刷造成缺錫。
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當污染物落在PCB表面,就可能會墊高鋼板,造成印刷錫量增加,或是在回焊時燒焦變成黑點,造成焊錫孔洞或是焊錫不良,甚至影響產品的信賴性。
-
如果有PCB的玻璃纖維落在不同焊墊之間,可能會造成焊錫短路,或是在日後形成電子遷移(electromigration)的通道。
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當污染出現在電阻、電容、電感等小chip一端的焊點時,就可能出現墓碑效應,因為它會惡化融錫的拉應力。
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當污染物掉落在零件本體上方時,則可能影響到貼片機吸嘴的密封性造成拋料,影響貼片機的「稼動率(activation)」。其實精密儀器上如果附著太多的灰塵是可能會影響到機器的精準度與壽命的,因為這些設備都是透過軸承螺桿來傳動的,不過設備商似乎都會作到基本的防塵。
以上那些污染物在零件焊點還很大的時候可能不會造成什麼問題,但是在細間距(fine-pitch)零件或BGA焊接則可能會出問題,而且還會是顆不定時炸彈。
另外,以上那些污染物的尺寸其實都不大,如果不仔細看,一般不易用肉眼檢查出來,既使導入SPI (Solder Paste Inspection)也不見得就可以檢查得出來。
所以,
SMT產線至少要作到下列紀律以管控上述的污染源:
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要嚴禁在SMT產線或附近開拆紙箱包裝。因為紙箱的落塵其實是目前統計中為最嚴重的來源。這一點是工作熊認為很多小公司應做而未做到,卻也是最容易達成的。最好的方法是將SMT產線與紙箱拆包裝各自隔開。
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還有在產線活動的作業員及工程師們穿的衣服或是布料可能掉落的棉絮或纖維,這也是為何SMT產線要穿防靜電服及無塵帽的原因之一。
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再來就是電路板上可能掉落的玻璃纖維(glass fiber)。玻璃纖維是組成PCB的重要元素之一,所以在對PCBA裁板時也要盡量遠離SMT產線,因為PCBA裁板時會造成PCB內含的玻璃纖維及填充物粉塵掉落。
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要盡量減少降低從外界環境帶進來的灰塵與污染物。所以建議要有「粘塵墊」及「門口吹風除塵」裝置。
以上要求其實只要平常有在做5S與產線紀律管理,以及少許費用的投資,基本上就可以達成。既然SMT需要管控環境的乾淨度,那我們就必須要給予一定的標準來衡量成效,而管控落塵量則是目前一個可以量化且通用的工業標準。
不過,大多數的SMT產線要求管控環境的落塵量並不需要達到什麼無塵室的等級,而是只要達到類似「潔淨室」的環境就可以,比如說可以先從等級(Class)100K或10K且管控10μm尺寸以上的落塵顆粒開始,然後依據需求及能力逐漸加嚴規格。(註:頭髮的直徑約30~50μm)
最後,隨著零件的趨小化,如果你的SMT產線有計畫或已經在生產0201,甚至更小的01005或覆晶(flip-chip)元件,建議你一定要把落塵的等級往上提,甚至微塵顆粒管控的大小也要進一步縮小。
想聽聽你的意見~
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名詞解釋:什麼是材料長短腳?對供應鏈有何影響?
2016年日本熊本大地震引發豐田等汽車公司的汽車生產斷鏈,2020年的新冠肺炎隔年也引發汽車晶片大缺貨造成汽車減產,在在的讓汽車及電子製造業的供應鏈(supplier chain)出現「長短腳效應」。究竟什麼是「供應鏈長短腳」?經此事件後供應鏈又該何去何從?
供應鏈的「長短腳」其實應該說是「長短料」,用工作熊之前舉例過的【豬肉火鍋BOM表】來說明好了,下表列出想要做出一份豬肉火鍋必須要具備的材料品項及用量,假設我們每個月要生產100份的豬肉火鍋,基本上我們就要依照BOM表清單每個月購買至少可以符合做出100份的材料用量,請注意這裡說「至少」,也就是所有材料的用量只能比100份多,而不能少,因為有些材料會有MOQ最少訂購量及損耗問題,所以有些材料購買會超過100份的數量。
可是因為漁獲不佳造成魚肉供應不足短缺,於是原本需要採買100份的魚肉,只採買到了30份,而且可能還得延續一段時間,這樣就造成了材料長短腳/長短料及生產不成套問題。
《長料為供料較多的零件,短料則為短缺的零件》
有些材料長期供應無虞(長料),有些材料耐存放且買一次就可以滿足好幾個月的生產數量需求(長料),但有些材料則遲遲無法滿足需求量(短料)。生產時有些料多、有些料少,備料不齊,就會影響出貨,無法如期交貨滿足給客人原本答應供貨數量。
《長短料所造成的問題》
在供料不順的情況下,組裝工廠內的「長料」數量會跟著訂單的增加而不斷累積,但只要「短料」一日不進來,其他的備料就會一直躺在零件庫存區,而且越積越多,這些材料都是資金壓力。再者,有些材料是有其使用期限的,材料放到過期就得報廢。
《長短料形成的主因》
材料長短腳其實是個供應鏈長久以來揮之不去的夢魘,只是有時稍緩、有時嚴重,工作熊將其原因大致歸類為下列三項:
1.材料長期供應不均
商業界大者恆大似乎是個不變的定理,也是人之常情,大企業因為資本雄厚,需求數量大,持續的需求量也比較穩定,相對的也較容易優先取得材料。
比如你手上只有100份豬肉火鍋,這時有一家長期合作的大企業跟你訂了90份豬肉火鍋,另外有一家偶爾來的小企業跟你訂了20份豬肉火鍋,你會選擇怎麼出貨?相信大多數人會選擇優先出貨給大企業90份火鍋,因為賣一次就幾乎清空庫存,也穩住了大客戶。
如果蘋果(Apple)與某不知名企業同時搶記憶體晶片,業者幾乎都會優先供貨給蘋果。
2.生產過度集中
工業生產講求大量生產以壓低成本,於是工廠越開越大,而且還有群聚效應,高雄岡山有螺絲聚落,台灣有科學工業園區、工業區聚落等,一旦某一聚落發生停電、缺水或天災人禍造成停工,馬上就會影響到產業的某個零件短少。
之前製造業一窩蜂的往中國大陸擠,只要中國一有動盪,或是政策轉彎,往往容易造成供應鏈的震盪。
所以,現在有越來越多的企業開始遷移其生產板塊,寧願捨棄最低價,也要分散生產,不在同一地區生產,以降低生產過度集中的風險。正所謂「天下分久必合、合久必分」的道理。
3.區域經濟保護主義興起
二十世紀末期區域經濟貿易協定興起,其實就是變相的保護主義,保護其相互允許的對象可以使用低關稅,也變相的讓許多的貿易變得不順暢,再加上有些國家刻意管制稀有金屬,比如說稀土。物品無法暢其流、供貨就會不順。
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名詞解釋:讓步接收、特許、特別放行、特採、偏差許可、篩選/挑選
有網友問到工作熊下列五個製造工廠使用的名詞有何差異?它們分別為「讓步接收」、「特別放行」、「特許」、「特採」、「篩選(挑選)」、「偏差許可」等。
老實說,在工作熊個人職涯裡似乎只認識特採(waiver)、偏差許可(deviation)及挑選(sorting)三個詞,不過工作熊後來查了一下資料,發現「concession(讓步接收)」及「deviation permit(偏差許可)」這兩個名詞在ISO9000標準裡有特別做出名詞定義與解釋。
3.6.11 concession: Permission to use or release a product (3.4.2) that does not conform to specified requirements (3.1.2).
NOTE: A concession is generally limited to the delivery of a product that has nonconforming characteristics (3.5.1) within specified limits for an agreed time or quantity of that product.
3.6.11 讓步:准許使用(use)或放行(release)一個不符合規定要求(3.1.2)的產品(3.4.2)。
備註:讓步通常僅限於約定的時間或數量內交付具有不合格特性(3.5.1)的產品。
3.6.12 deviation permit: permission to depart from the originally specified requirements (3.1.2) of a product (3.4.2) prior to realization.
NOTE: A deviation permit is generally given for a limited quantity of product or period of time, and for a specific use.
3.6.12 偏差許可:在實現之前,允許偏離產品(3.4.2)最初規定的要求(3.1.2)。
備註:偏差許可通常是針對有限數量的產品或一段時間,以及特定用途。
讓步接收、特許、特別放行、特採
工作熊個人覺得「讓步接收」、「特許」、「特別放行」、「特採」這四個名詞所指的應該都是同一個意思,只是不同地方說法不一樣而已。「特採」一詞其實是直接取用自日文,而其中文則是「讓步」的意思,所以說它們殊途同歸。其實望文生義,「特採」也可以解釋為「特別採用」。而上述四個名詞基本上都是准許放行特定有瑕疵的產品,通常還會附帶要求只准許特定時間內生產的特定批號及數量,以做到限量的品質管制,屬於短期品質特許。如果要長期適用,應該就是直接變更規格,而不是用這些偷吃步的方式便宜行事。
另外,老美似乎比較常用[waiver]一詞來取代[concession],waiver有放棄權利的意思,也就是變相的讓步,如果你想了解更多關於讓步、特採的處理原則可以參考這篇文章【電子工廠Waive、Waiver Letter、特採、豁免(英文)的含意及處理原則】。
後面篇幅,工作熊會用「特採」一詞來代表concession及waiver,總覺得「特採」的意涵比較傳神。
篩選/挑選(sorting)
「篩選/挑選(sorting)」是指產品未符合規定要求,但因為生產需要或出貨進度要求,而對該產品進行篩選挑揀以排除不良品挑出良品。這種情形通常出現在產品出貨或零件進料整批抽檢時被QC檢驗到有不良品判退時,而要求從整批產品中逐一挑選出符合規定或特殊要求的產品來使用,大部分情況下挑選後的產品仍然符合產品的品質規範要求,少數情況下為了趕生產或鋪貨進度會配合特採寬放品質。
偏差許可(deviation permit)
而「偏差許可(deviation permit)」通常運用在製程上面允許一些與原始設計稍有偏差的品質特性繼續使用或生產,比如某個製程條件要求要使用20+/-10%PSI壓力作業,但由於某些原因這批產品必須調整壓力到25+/-10%PSI才能作業,之後的產品則又調回原壓力,這時候必須給予一份「偏差許可(deviation permit)」文件來紀錄這批產品的製程偏差,這是為了日後如果有品質問題時可以用之來追蹤是否有偏差製程。
但很多情況下「偏差許可(deviation permit)」也經常被用來紀錄所有的「特採」零件或產品,因為廣義來說放行未符合規格的產品也是「偏差許可(deviation permit)」的一種,只要任何品質特性無法與規格相符就是偏差(deviation)不試嗎?
~以上只是工作熊個人的觀察與心得,如果你有不同意見歡迎留言討論~
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介紹品質工程師(QC/QA)在工廠的角色與職責
介紹「製程工程師」及「產品工程師」在公司的角色
介紹NPI(New Product Introduction)在公司的角色與職責
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名詞解釋:直接員工(DL)與間接員工(IDL)的差異,對工時的影響
名詞解釋:圖紙上經常看到「near side」及「far side」是什麼意思?
什麼是電子工廠的不良材料或產品purge處置?
某天某組裝工廠正在生產甲產品,然後產線反應說產品有將近30%螢幕無顯(No display)或出現亂碼,經過分析後發現是顯示器上軟板金手指與連接器的接觸彈簧無法對位造成(misalignment),進一步分析後發現顯示器上的軟板(FPC)有兩個問題:
1)軟板寬度似乎有點小,造成軟板在連接器內容易左右偏移。
2)軟板金手指距離板邊有偏移現象。
Imag by RAEng_Publications from Pixabay
於是工程師下令先清空(purge)該產線上的同型號顯示器並將之搬移到MRB(Material Review Board)區域等待進一步處置指示,同時清查其他產線是否有正在使用相同型號的顯示器,順便查看來自同一家供應商的其他型號顯示器在產線上是否也有類似的問題,如果有的話就一併purge出來。
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由於產線急需該顯示器復工生產(單一供應商),於是MRB開會針對所有purge出來的顯示器材料進行下列層別處理:
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針對該不良型號顯示器,依照不同批號或生產日期(date code)各抽30pcs檢查是否有軟板尺寸問題。針對抽驗沒問題批(lot)先放行到產線試產,生產時依照顯示器不同批號控制生產,紀錄顯示器不良率,超過1.0%則停線處理。
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IQC聯絡該顯示器供應商緊急處理不良品換貨及挑選(sorting)事宜。
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依照AQL0.65加嚴抽驗同一家供應商的其他型號顯示器的軟板尺寸,如果超過標準退貨。
長期對策:
- 要求該供應商提供顯示器軟板改善對策並追蹤進度。
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IQC加嚴檢查該供應商的所有顯示器直要10批沒問題後恢復正常檢驗。
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IQC增加抽撿所有顯示器的軟板尺寸(寬度、金手指至板邊距離)。
從上述的例子中可以看出「purge」這個詞在電子製造工廠中通常意味著要把某個有問題的零組件或產品從產線或庫房「清除」出去,以維持產線可以正常作業並維持良品率,老實說工作熊個人不太清楚「purge」是否有中文的專有名詞,如果有知道的朋友可以告訴工作熊一下。其實也有人用「隔離(quarante)」來取代「清空(purge)」,就看你怎麼用了。
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Purge在電子組裝廠的使用時機:
Purge通常是在產品生產品質出問題時使用,有時可能是某個產品的設計變更出了問題,有時則是廠商的品管出了問題,有時也可能是組裝的搭配性出了問題,因為不良率高,所以產品工程師要求材料或產品清場以維持良率。
工作熊以前的公司絕大部分都是由PE工程師提出purge要求,但理論上QA及TE也都可以依據其需求提出,只是提出purge後如果無法在短時間內找到解決對策,就會面對產線及生管(planner)排山倒海的出貨壓力。
如果只是材料本身出問題,產品工程師的壓力會比較小一點,這時只要先層別問題是否只侷限在某個date-code或批號,把有問題的零件或產品先隔離後,其他的材料就可以繼續生產了。一般來說,如果無法在24H內讓產線恢復生產,就要發「Quality-hold(品質保證暫停生產)」或「Techincal-hold(技術性暫停生產)」通知單來知會所有相關部門採取相應措施。
而purge之後的材料通常會開MRB會議來看要如何處置,可能是報廢、挑選(sorting)或是加工處理…等。緊急且不牽涉到「錢」的時候,在MRB前可由工程師先提供短暫對策,但最好由各單位會簽同意。
Purge的其他用法:
工作熊在谷歌大神上查詢「purge」的時候,查到的幾乎都是在塑膠射出機台用來表示「清機(purge)」,在不拆卸塑膠射出機台的情況下使用新料反覆射出,以將機台的料管及導螺桿內殘留的前次樹脂(resin)料完全排出,以免在需要射出別種顏色時產生雜點或別種樹脂材料時混料影響特性。
所以,purge基本上就是有淨化、清洗、清除、清空、肅清的意思。
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電子工廠Waive、Waiver Letter、特採、豁免(英文)的含意及處理原則
名詞解釋:FATP (Final Assembly Test & Pack)最後整機組裝測試包裝
為何SMT的錫膏在使用前要先攪拌退冰?還要管控開封後的使用期限?
錫膏是現代電子組裝製造中不可或缺的焊接材料,而且扮演一個很重要的角色,它主要被應用於SMT(Surface Mount Technology,表面貼焊技術)中用來將電子零件焊接於PCB,讓不同電子零件的訊號可以連接在一起形成一個有效的迴路。哪你知道不論是早期的含鉛錫膏或是現在流行的無鉛錫膏及無鹵錫膏為何在使用之前都必須要先經過攪拌?退冰回溫?而開封後的錫膏也必須管控其使用期限?
錫膏使用前為何要退冰回溫?
這是因為錫膏存放時需要低溫5~10°C冷藏,剛從冰箱中取出的錫膏,其溫度一般會較車間溫度來得低,如果未經回溫就開啟瓶蓋,就容易吸收到空氣中的水氣並凝結沾附在錫膏中,沾有水氣的錫膏在回焊(reflow)的過程中會因為受熱超過100°C而快速氣化變成水蒸氣並膨脹體積,造成爆錫現象,產生錫珠。
錫膏回溫一般要求從冰箱取出後不開蓋放置於室溫2-4小時使其溫度與室溫一致。
為何SMT的錫膏在使用前要先攪拌?
錫膏(solder paste)為錫粉合金(alloy powerder solder)以及助焊劑(flux)所組合而成的膏狀物,膏狀的錫膏易於透過鋼板(stencil)塗抹於PCB的焊墊,而且還可以在回焊(reflow)前起到黏住電子零件使其不因震動而偏移掉落,而助焊劑中又包含有多種的不同的液體成份,如松香、活性劑、溶劑、增稠劑等,這種混合物在靜置一段時間後比重較高者會因為重力的關係而開始下沉出現沉積(deposition)分層的現象,使用前如果不將這些物質重新充分混合,一旦打開錫膏罐後就會明顯發現有一層溶劑漂浮在最上方,而較重的金屬錫粉則全部集中在了底層,膏狀變成水狀或硬塊,這樣的錫膏當然就失去了其原本各司其職的功用。
攪拌錫膏的目的就是為了將錫膏中原本的成分重新充分混合,一般人工攪拌為同一方向大約20~30圈大概1分種即可,過多的攪拌其實會破壞原本圓形的錫球形狀而變成橢圓形,這樣反而不利後續的錫膏印刷,而且過攪拌時間過久或次數過多也容易讓錫膏的氧化加劇,不利後續的焊接作業。
現在則有新式的全自動錫膏攪拌機採用仿行星繞行恆星運轉原理(參考文章最上方圖說),將錫膏罐放置水平45°傾斜角,然後通過罐體同時自轉及公轉的離心力來進行攪拌,錫膏罐內的錫膏就會依據慣性以螺旋路徑來進行混合,這樣的攪拌方式經過驗證後已確認不需要事先將錫膏退冰及開瓶的情況下就可以進行攪拌,因為高速離心旋轉會使得錫膏內不同物質間流動產生摩擦也會順帶使得錫膏溫度上升,大大的降低錫膏提前接觸空氣氧化、吸收水氣的機率以及減少退冰的時間。
錫膏開封後為何要控制其暴露於產線的時間
這是因為錫膏中含有助焊劑,而助焊劑中又含有乙醇類等易揮發的溶劑,也就是說錫膏一旦開封後溶劑就會開始揮發(其實不開蓋密封的情況下也會揮發,只是速度很慢,就類似汽水裝在寶特瓶中一段時間後也會沒氣是一樣的道理),尤其是那些已經塗抹在鋼板或是已印刷在PCB上的錫膏,其溶劑揮發的速度會更快,所以,一般有紀律的SMT廠都會嚴格管控錫膏的使用標準及壽命。
一般要求錫膏回溫2H,超過8H不得回收,超過12H或24H報廢。
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讓通孔元件/傳統插件也走迴焊爐製程(paste-in-hole)
如何挑選一支適合自己公司產品的錫膏 (Solder paste selection)
客戶評核SMT製程時最重要的程序及環節是什麼?錫膏管控注意事項
電路板焊接後為何要水洗?水洗製程、免洗製程有何差異?助焊劑的種類
如何找到一家適合自己公司的EMS或SMT代工廠?
你知道為何工作熊從不幫忙介紹任何EMS廠及SMT代工廠給別人嗎?自工作熊開始寫這個部落格起,詢問工作熊能否幫忙介紹優良EMS或SMT代工廠的聲音就從沒斷過,可見有很多人不滿意於目前正在合作的代工廠,想尋找有否其他更好的代工廠可以配合,或是純粹就是想找一家優秀的代工廠。
工作熊以過來人的經驗認為這些會不滿意目前正在配合代工廠的大多數應該都是工程人員,包含研發、品管、產品或製程人員,因為代工廠的品質及製程能力好壞會直接影響到工程人員的工作量(loading),好像發包人員也飽受壓力。
其實想要找到一家優秀的EMS廠及SMT代工廠並不困難,而且在業界大家也幾乎都知道有那些代工廠比較好,但只有你單方向地覺得人家好是沒有用的,就像男女談戀愛,只有男生一廂情願的喜歡女生是沒有用的道理是一樣的,要對方也喜歡你,才有機會在一起,如果對方的條件又很好,追求者一定也多,你(公司)的條件是否可以排得進對方的候選名單中,商業市場也是一樣的,不是只有客戶選擇代工廠,代工廠的條件如果好的話也是會選客戶的,畢竟一家廠的產能就那麼多,當男女論及婚嫁時,對方就會認真考慮假設結婚後你是否養得起,回到商業上就是顧客願意付給代工廠多少的利潤,讓代工廠可以有錢賺,畢竟商業是非常現實的。
所以,工作熊認為我們要找不應該是最優秀的代工廠,而是要找到一家可以跟我們「門當戶對」的EMS廠或SMT代工廠才對。
而所謂的門當戶對,工作熊認為:
一、 餵給代工廠的量至少要可以成為該廠的前三大客戶
我們餵給代工廠的量最好可以成為該代工廠或該廠的首要客戶,至少也要是前三大的客戶,不建議全包產能(在採購策略中至少要有兩家代工廠,才能彼此競爭),這樣我們在代工廠前面講起話來才會有份量,也就是說我們的所有要求代工廠都會重視,就算我們有臨時想要插單或增加訂單,代工廠也大多願意配合。
相反的,如果我們給的量對代工廠來說可有可無,如此只要一碰到有大客戶追單,大多會成為最先被犧牲的對象,不只工單會被往後排擠,甚至連產線上支援的工程師也都會被優先調往高產量的客戶,也就是說,就算是同一家的EMS或SMT廠內也不是所有的工程師及設備都是一樣優秀的,而較優秀工程師及設備人人都想要,如果我們是那種喊水會結凍的客戶,當然就可以要求把那些能力好的工程師及設備調過來為我們的產品服務,而產品的生產品質往往就是建立在這些優秀工程師及設備上。
工作熊以前的公司曾經與很多人都覺得不錯的F開頭的EMS廠合作過,但是我們公司給的量大概就只有人家A公司的零頭,所以分配給我們的相關單位及工程人員幾乎都是新手,而我們則成了人家的新手訓練所,一陣子後才發現那些原本配合好且表現不錯的人員一個個都調單位不見了,嘔啊!
二、製程能力要符合我們的需求,但夠用就好
其實一分錢一分貨,如果你們公司的產品就只是一般較為低端的電子產品,比如說低階的玩具,沒有使用到比0201還小的零件、也沒有細間距的FBGA,其實你也真的不需要找那些打件速度飛快、設備一流的一線代工廠,找那些二線、三線,甚至家庭代工的代工廠說不定都可以滿足你的需求。
而我們所要做的則是詳細列出來你需要的製程條件是什麼,只需要找到可以符合這些製程能力的代工廠就可以了,最後用測試來卡住所有的品質就好,然後用良率來要求代工廠提出改善計畫,逐步提升品質。其實,業界很多有規模的EMS廠都不是一步就到位的,而是被客戶一步步要求、教育、培養出來的。
工作熊個人認為那些有好品質的EMS及SMT代工廠其實是市場決定出來的,當你的公司願意給EMS給多的利益時,對方就越能越配合你提昇生產品質。
後話:
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一個產品要有良好的品質,不只生產單位的品質很重要,設計品質與來料品質也非常重要。
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以上談如何找到一家符合自己公司的代工廠是以工程的角度出發,而要找到合適的代工廠還得查清楚對方的底細,資本額有多少?財務如何?公司信譽與誠信如何?如果出了品質問題能否賠償的起?
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SMT產線為何要分長線及短線?如何提升SMT產線效率?
SMT產線為何要分長短線?其主要目的當然是為了要提高效率,這裡的長短線指的是SMT腺體的長度,也就是機台的數量,大家應該都有看過零件不到10顆零件的板子吧!像這種板子就可以使用短線SMT來作業,只要一台錫膏印刷機+一台貼片機+回焊爐就可以了。甚至連SPI及AOI都不一定需要。而長線SMT通常會放置比較多台的置件/貼片機(pick and placement machine),適合單面零件數比較多的板子。
那SMT產線要如何提升效率?
工作熊這裡提供兩個思考的方向給大家參考
一、line balance(生產線平衡)
就是要盡量保持讓每一台SMT設備都處在運轉中沒有待機。
我們以有一條有3個作業員的包裝流水線來說明好了,假設原先作業的製程安排,
第一個作業員的作業時間為30秒,
第二個作業員的作業時間為20秒,
第三個作業員的作業時間為10秒,
不考慮其他因素造成的工時損失,那麼產出基本為每30秒可以完成一個包裝,大家覺得這樣的安排有沒有什麼不合理的地方?就是第3個作業員大部分時間都在等待沒事幹,而第1個作業員卻得一直做沒得休息。如果我們可以把第1個作業員的工作分一點給第3個作業員,讓兩個作業員的時間平均都變成20s,理論上三個作業員的時間就會通通是30s,而產出的時間也可以從30s降為20s,也就不會出現有作業員忙得命,而有些作業員則很輕鬆的現象。
而SMT產線的配置也是一樣的道理,因為SMT線是由好幾台不同設備所組成的產線,我們只要合理的分配每個設備的生產時間,也就是將零件合理的分配到不同的貼片機,讓每台設備的生產時間都非常接近,基本上就可以達到最佳的生產效率,否則一台那麼貴的SMT設備卻經常處於待機狀態,就是在燒錢。
二、使用「拼板(panelization)」
拼板就是將許多的單板拼湊在一起成為一片比較大的板子,比如說我們常常會說2合1(2in1)或3合1(3in1)甚至更多合1的板子就是拼板。使用拼板最直接的優點就是可以減少取放的時間,因為一次就可以同時拿取多片板子,而拼板最大得優點則是可以提升SMT的生產效率,這個我們文章後面會再說明。
但是有優點就會有缺點,在我們要將PCBA組裝進去成品的機殼以前必須要再額外做裁板(de-panel)的動作,將拼板變回成一片片單獨的板子,所以有人會質疑為何要先拼板後裁板,這是因為拼板的好處比遠比額外裁板作業的利益還要多出很多,所以現行作業裡幾乎所有的板子都會做拼板。這就有點像明明每天都要把衣服脫掉,為什麼每天都還要穿衣服。
SMT產線的瓶頸通常會出現在那一站?
可能很多人不曉得,SMT產線的瓶頸一般最常出現在「錫膏印刷作業」,這是因為其他各站的作業時間長短幾乎都是依照零件數量的決定的,但是錫膏印刷的時間則是依照板子大小來決定,使用鋼板印刷一次錫膏的時間大約需要20~30秒,而且時間幾乎是固定的,很難再縮減,但是其他各站的時間我們只要把需要貼片的零件數量增加上來,大多能超過20秒以上,所以才會說SMT的瓶頸通常出現在錫膏印刷。
那要如何增加零件的數量呢?這時候拼板的優點就顯現出來了,假設單一片板子上的零件數量有100顆好了,把它做成4in1的板子是不是就變成了400顆。零件數增加了,每台SMT設備貼片的時間自然也就跟著增加了。如果單一面板子上的零件數或樣式不夠多,在情況允許的情況下也可以考慮正反面顛倒的陰陽拼板(mirror board)。
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到底是濕度還是溫度對SMT生產品質影響比較大?生產車間環境濕度及溫度對SMT品質是否有影響?
有網友提問關於車間環境濕度對SMT品質是否會有影響?原因是「SMT生產線把錫膏印刷不下錫的問題,歸咎為是天氣乾燥的原因」。 這位網友認為「濕度的管控更多的原因是為了減少對濕敏零件(Moisture Sensitive Devices)和靜電(ESD)影響,對於錫膏印刷機不下錫,跟濕度影響應該不大,倒是溫度對錫膏印刷的品質影響比較大」。真的是這樣嗎?
這個問題其實牽涉到幾個面向。
首先,我們得先了解錫膏的是由助焊劑(flux)與錫粉(solder powders)各占一半的體積比所組成的混合物,而助焊劑中又包含有松香、活性劑、增稠劑與溶劑,其中的溶劑為乙醇類揮發性液體,其起到融合錫膏中各成分的作用。一旦,錫膏開罐後,其內部的乙醇類溶劑就會開始揮發(其實不開蓋密封的情況下也會揮發,只是速度很慢,就類似汽水裝在寶特瓶中一段時間後也會沒氣是一樣的道理),在乾燥及高溫的環境下更會加速乙醇類溶劑的揮發,造成錫膏乾涸。
我們可以把錫膏想像成黏土,黏土則是一種富含水分的泥土,當黏土乾燥後就會變硬、不具可塑性,而錫膏也是依樣,當其中的溶劑開始揮發,錫膏的黏度就會增加且變黏稠,會使得錫膏難以順利地印刷在電路板子上,也會因為黏在鋼板開孔的垂直面上而影響落錫量,甚至堵塞造成漏印,已經印刷在電路板上的錫膏則可能發生坍塌(因為溶劑揮發後部分體積縮小無法支撐原來的形狀),造成短路或是錫珠,乾涸的錫膏表面也較難黏住零件,在電路板移動的過程中容易被甩飛移位。
所以,基本上我們可以先歸結較乾燥的車間環境,較容易使得錫膏變乾而影響錫膏印刷的品質。
其次,我們應該探討的是SMT的生產車間有無溫溼度管控?SMT生產絕不能靠天氣吃飯,就如同前面說過的天氣太乾燥會加速錫膏中溶劑的揮發,但是環境如果太潮濕,則容易讓水氣附著於錫膏上,沾有水氣的錫膏在回焊(reflow)的過程中會因為受熱超過100°C而快速氣化變成水蒸氣並膨脹體積,造成爆錫現象,產生錫珠。因次工作熊強烈建議,SMT產線一定要有濕度管控,而一般我們會要求管控SMT產線的濕度在35~65%RH之間,或40%~70%RH之間,沒有很一致的標準,而IPC-J-STD-020文件定義的暴露車間濕度為60%RH。
個人建議濕度要穩定地維持在一定範圍內,這樣比較能維持生產品質的一致姓,濕度不只會影響錫膏的品質,當濕度越低時,也越容易引起靜電反應,擊穿電子零件或吸附零件,當濕度越高時,材料則越容易受潮或黏住零件,人體對過高及過低的濕度也會感覺不適。
其三,錫膏開罐後暴露於生產車間的時間又是如何管控的?我們前面已經說過,錫膏開罐後,錫膏中的溶劑就會開始揮發,所以我們不只要管控錫膏直接暴露於大氣環境下的溼度,更要管控暴露的時間,因為暴露時間越長,溶劑的揮發就越多,出問題的機率也就越高。一般我們會要求錫膏開蓋超過8H不得回收,超過12H或24H報廢,不建議自己添加溶劑,因為你不知道溶劑揮發了多少,更不知道需要添加多少溶劑,添加了溶劑後還得重新充分攪拌均勻。而對於已經塗抹於鋼板上的錫膏,其溶劑揮發的速度會比在罐子裡的更快,一般建議要在3H內用完。
至於車間溫度對SMT品質的影響,溫度越高,溶劑揮發會越快,但是一般我們不太可能讓車間溫度長期超過30°C以上?因為沒有多少人願意在高溫的環境下穿著工作服持續工作。所以,相對來說溫度對SMT的影響就沒有濕度來得大。
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