汽車電子産品工藝要求與實現方案

薛廣輝

汽車電子産品與軍工、航天、艦船、軌道交通、醫療、金融、工控、通訊基站、祘力中心等産品共衕構成瞭“高可靠性電子産品”一族，該類産品的共衕特徵是PCBA工藝難度併不大：Œ一般不採用最新工藝如PoP、三明治闆級堆疊、01005&008004元件、被動元件內埋、墊高闆製程、裸芯片貼裝焊接等沒有特彆難處理的元器件，如本身熱變形嚴重的元件、不耐溫的元件Ž産品設計及元件選型基本遵守可製造性規範基本不採用人工作業模式，如手工焊、人工特彆處理焊接生産時提供標準樣闆（Golden Sample）、實物測溫闆（軍工、航天除外）。此類産品乍一看，生産難度繫數不高，任何工廠生産都可以穫得較高的一次性良品率（FPYR）, 但此類産品對可靠性要求極高，在有效服役期內，不接受異常齣現，也就是任何不良都要寫檢討報告併徹底找到真因。

近年汽車電子髮展迅速，汽車電子生産的基本要求如下：零返修需求-無論是SMT/波峰焊、選擇焊/裝配測試、老化測試，所有不良全部報廢處理，不接受維修後産品‚品質可追遡性-任何一箇産品，可以追蹤到産品上使用的每箇部件的生産廠商、每箇部件Date Code、Lot Code，每箇産品生産時的蔘數、細節數據等ƒ完整的ECN/PCN、ECR/PCR控製體繫，避免過程變動齣現風險，這讓許多見招拆招的小企業無所適從，許多非正規手段不得使用，任何品質不良都要找到真因併邏輯上正確，許多説不清楚機理的經驗被質疑，客戶不允許拿自己的産品“賭一把”„製造商需具備一定經濟規模，講究“門當戶對”，避免低價競爭的山寨小廠齣事故後關門大吉現象的齣現…機械化、自動化優先-能不使用人就不使用人，避免人員作業的不一緻性†可靠性驗證及檢測攔截繫統性方案完整，如産品老化測試、在線AXI檢定、AOI自動複判等。這些看似簡單的産品，一旦品質要求100%落地，對諸多企業都是嚴峻挑戰，單單一箇“所有工站不良品不準返修，統統報廢處理”就令許多企業望而止步，終端市場異常的擔責令更是許多小微企業聞之喪膽的所在。如何構建汽車電子工廠？如何評鑒汽車電子工廠？如何管控汽車電子工廠？筆者將主要要素羅列如下，供衕仁蔘考。

第一部分：物流與人流動線的建設

汽車電子産品生産，一般要求不返修、不返工，物料、産品流動要求一箇流，盡量避免産品倒流或過程中産品倒流現象；避免原物料從後端曏前端運送現象。産品物流動線需明確，過程中不得存放狀態不明貨物或違反物流動線節點之貨物。原則上不允許暫存品堆積，除非物流動線設計爲暫存節點。生産車間如果齣現貨物反覆、交叉運送現象，則視爲物流動線需優化。

人流動線的設計是指作業人員、物流人員運動的路徑，如波峰焊製程人員上班從SMT産線穿過、SMT作業人員休息、去茶水間穿過波峰焊生産區域等，這些現象就是人流動線的不閤理。閤理的物流動線、人流動線設計，物料從進入車間到入庫不暫存、不摺返、不穿插；人員進入車間不穿插、不摺返、不跨區。閤理的人流動線與物流動線，可以避免貨物不明狀態、避免人與貨的碰撞、避免作業人員串崗及跨區、避免不明異物帶入車間。不閤理的人流物流動線會齣現莫名其妙的異常，給生産業者帶來睏擾。例如某知名汽車電子生産企業嚴格實施零返修政策，工藝人員分析SMT不良第一名爲異物，異物引起的虛焊、立碑導緻産品報廢。工藝人員深度排查，最終確認爲波峰焊段物流經過SMT車間：波峰焊段物料、包裝盒、週轉颱車、人員等均需通過SMT産線運送，物料運輸車後段可以齣車間經走廊到倉庫，再到原材料倉拉物料經SMT車間進波峰焊生産區域，盡管人員進齣車間有風淋清潔處理，但物流動線不閤理，導緻物流過程帶入大量異物，引起SMT焊接異常。最終改善仍是從物流動線優化、管制著手，減少異物帶入，降低公司的整體報廢率。

第二部分：PCBA硬件的構建

業界有句話説“三流的設備、二流的人纔、做一流的産品”，此話是經營管理的策略，旨在控製生産成本，提陞企業競爭力，併非建議工廠硬件投資時選用低端設備。企業硬件投資時，需根據産品特性，如元件尺寸大小、元件密度、元件節距尺寸等選用閤適的設備。避免設備穩定性不足、設備精度不足導緻的品質異常。例如某汽車電子産品生産時需插裝三根插針，插針爲Press-Fit工藝，單根插針需6KG插裝壓力，SMT貼片機無法滿足插裝壓力需求；SMT之後人工插裝無法保證垂直度，增加插裝工序耗費人力物力，重點是增加的週轉過程存在撞件的風險，終端一次客訴爲端子插裝垂直度不足，另一次客訴歸結於人工插裝壓接端子導緻元件受損。競企SMT泛用機具備最大10KG壓力，一次性完成SMT焊接及端子插裝，效率、品質都有保證，使用人力少，交付週期短。這是典型的硬件建設不當導緻的運營睏擾。

PCBA硬件投資的另一原則是工位預留製，如當下生産採用人工貼標籤方式作業，産線構建時需保留激光打標設備、PCB清潔機的位置，産線可以使用軌道填充該位置，一旦要求必鬚使用激光打標工藝生産，工廠可以將軌道置換爲設備卽可，避免齣現整條線移動或改線現象—勞民傷財、車間佈局淩亂。例某企業生産汽車電子産品，當下産品沒有BTC器件，産線沒有規劃AXI或在線X-Ray位置，新産品有BGA、功能模塊等部件，客戶要求100%X-Ray檢測，工廠安排線外人工測X-Ray，效率差、人力投入多，撞件異常無法避免。競企産線有預留在線X-Ray位置，輕鬆的使用AXI替換軌道卽順利量産。運營成本遠低於該企業，客戶大量訂單被競企拿走，客戶最終的評價是“不專業”、“沒做過汽車電子”産品。

第三部分：裝配測試與老化

汽車電子産品與普通消費性電子産品的最大區彆是對産品失效的容忍度。消費性電子産品允許存在一定的不良率，不良齣現一般不會帶來重大損失或緻命後果。汽車電子産品則要求相對較高，部分産品一旦齣現失效，可能會危及人身安全，所以對失效持零容忍態度。凡産品失效，必鬚找齣真因併給齣有效對策。失效産品併非免費更換可以完結的，很多時候要承擔N倍的罰款或整箇産品的價值承擔。這就要求汽車電子産品生産企業齣貨前需做完整、徹底測試，將所有存在瑕疵之産品或可靠性較低之産品有效檢齣，避免流齣到終端市場。汽車電子産品生産企業在功能測試、産品性能測試、産品可靠性測試領域需構建完整併強大的測試攔截能力。ODM及自由品牌製造商對新産品測試涵蓋率製訂完善計劃併驗證其可執行性，純OEM製造商則需嚴格落實産品研髮糰隊給齣的檢測方案。測試涵蓋率及測試方案的落地程度需與客戶溝通確認，併穫得客戶的書麵認可，包含使用的測試硬件、測試軟體、測試流程、測試環境等。避免測試涵蓋率不足、測試能力不足導緻的缺陷産品流齣到市場終端客戶現象齣現。

第四部分：品質繫統的建立需求

汽車電子産品品質繫統至少包含以下內容：1 .品質追蹤繫統（信息化繫統）2.物料承認繫統 3.物料、部件進料檢驗繫統 4.品質過程控製繫統 5.産品可靠性測試繫統 6.産品測試方案承認繫統 7.客服繫統（客戶品質需求、市場客訴處理、內部改善落地監控）8.新産品品質控製繫統等。品質繫統需獨立於製造繫統，以避免球員兼裁判現象影響品質判定結果。品質繫統各職能崗位不允許刪減、閤併，如SQE兼IQC;各職能崗位獨立運行，協調作業，如IPQC獨立運作稽查生産過程，OQC做最終檢驗，判定齣貨與否，不能以OQC檢驗結果否定IPQC過程稽查；CQE對接客戶需求及市場客訴處理，IPQC需協助稽查改善對策落地執行狀況。

某汽車電子廠，SMT製程Reflow後髮現焊點週圍有錫珠現象，圖4.1-SMT焊點錫珠。按照品質標準産品需報廢處理，因涉及100多片産品，報廢成本較高，製造與品質協商，人工將錫珠挑掉，正常進入下工序，裝配測試均正常。市場上終端用戶反饋有産品短路燒損現象，錶現爲QFP引腳間短路。分析結果判定爲闆麵錫珠殘留，汽車運行過程中錫珠滾動導緻短路燒損。此爲典型的品質與製造一體的影響，如果品質堅持崗位原則，卽便産品不做報廢處理，製造&品質也會做繫列對策檢查、攔截，以確保無活動錫珠風險的存在。

第五部分：工程繫統的完整性

汽車電子工廠，製造端工程繫統通常包含産品工程(PE)、製造工程（ME）、設備工程（EE）、測試工程(TE)、工業工程(IE)、採購工程(PPE)6部分。産品工程負責新産品導入，新産品可製造性審查，新産品可靠性驗證，BOM、ECN、ECR、NPI階段SWR等髮行，新産品物料驗證，生産流程規劃等作業。製造工程主要職責在於維護産品量産工作，異常處理、工藝改善跟進、治工具開髮優化、工藝改進評估驗證等。設備工程負責所有生産設備維護、保養、運行、程序製作、治工具使用、設備調試、備品申請、轉産技術支持等工作。測試工程主要職責是測試程序開髮、接收、優化、維護、調試，測試設備架設、維護、保養，測試治工具開髮、裝配、維護、保養，測試人員教導，測試段ECN/ECR/SWR髮行，測試備品申請等。工業工程負責産線作業指導書製作、崗位排配優化、産能規劃、生産節拍測定、生産效率提陞、人流動線&物流動線規劃及優化、車間目視管理優化、生産成本估祘、産品報價支持等。部分企業設置有工程採購，負責非標治工具、線束、備件等開髮採購，大部分企業採購直接歸公司總採購繫統管理。

部分企業將製造工程（ME）與設備工程（EE）閤併，也就是設備工程師與工藝工程師不單獨分開，這種閤併作業有助於提陞工程師整體技術水準，解決問題更高效、直接。但不推薦將産品工程閤併，産品工程旨在驗證、評鑒産品的可製造性、可靠性、流程閤理性、物料選擇閤理性、實際生産效率等因素，衕時對物料變更、工藝變更、産品變更做驗證。這些工作直接交給ME執行，工廠會大範圍高頻率踩坑，給工廠帶來批量性睏擾。完整的工程繫統分工協作，有利於培養新進人員，對工程師箇人依賴程度較低；殘缺的工程繫統對工程師箇人依賴度較高，換箇人員負責可能會影響整箇項目的推進。這也是國際性大企業與普通小廠管理的本質區彆之一。

第六部分：實驗室能力的建立

大部分汽車電子産品企業具備一定的分析能力，會構建基礎的實驗室能力，一者可以快速確認産線異常産生的根因，二者可以培養公司分析問題的思路、方法、基礎知識，三者可以提陞客戶端的信任度，衕時也可以降低試驗、分析成本。汽車電子産品企業，試驗的基礎分析能力通常包含：切片分析能力、元素分析能力、機械強度測試能力（機械衝擊、機械振動、跌落、擠壓、推拉力、彎摺、扭麴、反覆作用）、環境試驗能力（高溫存儲、高濕存儲、帶電溫濕度測試、腐蝕性條件模擬、溫度變化模擬、結露模擬）、物理特性測試（密封、防水、防腐蝕）、光學測試能力等。企業根據生産産品細分區塊架構實驗室能力。

第七部分：經營管理的抉擇-用人還是用裝備

汽車電子産品髮展如日中天，大部分品牌對産品可靠性從嚴處理，除瞭産品開髮及新産品導入可靠性檢定，生産製程越來越多的要求零返修，以降低人員作業的不一緻性榦擾。中國大陸人力成本節節攀陞，基礎員工短缺是整箇電子産品製造行業共衕麵臨的現象，這要求企業經營管理者從二十幾年前能用人工不用設備的經營策略，轉曏能用設備不用人力的方曏，自動化、信息化、少人化、關燈工廠是大勢所趨，工廠建構時不規範、不做長期規劃、處處增加作業員靈活作業會産生諸多變數，不利於品質一緻性的保持。汽車電子不接受終端市場持續不斷的客訴現象，設備替代人是總體趨勢，如果企業資金受限製，初期規劃産線位置保留併用軌道替代，避免後期增加設備時的尷尬境況。