无铅技术的导入管理
 

前言：

 在无铅技术的讨论上，最缺乏的是无铅技术的有效导入和管理方法。 以往含铅的管理和概念可以重点总结如下：
 对设备的关注重于工艺； 质量标准和管理方法守旧；工程工具的使用不当。
了解以上过去常犯的主要错误，有助于我们更好地导入无铅。可以仔细评估本身过去的弱点，并借机进行改正调整。
有效无铅技术导入的基本要求：  和任何其他新技术、新管理知识的启用或导入工作一样，无铅技术的导入必须特别注重知识、系统性计划 和资源的投入。同时也尽量处理好管理缺点。
无铅技术虽然不是个全面的革新，但其材料上的改变和多样化已经带来了不少的新知识。
我们将从以下导入无铅的主要步骤中，进一步看看这些基本要求。
在导入无铅技术的工作上，不同细分行业的导入细节是可以通用的。这些步骤协助用户确保导入的效率，减少浪费和技术应用不当的风险。

整个导入可以分为 4  个阶段和  18 个主要步骤如下。一个步骤的开始 不必等到前一步骤结束，而是在适当时机应该并行的。

导入阶段一：调研学习阶段
去了解和掌握基本的无铅知识，应该作为导入无铅的第一项工作。有了足够的认识后，才不会犯了好些到现在都还不知道的错误。一切的计划、活动和决策，

都取决于实操用户对无铅技术的认识程度，所以在此特别强调在行动前先掌握足够知识的做法。
步骤 1：成立专职小组 这样可以确保这个技术落地方案的进度。

无铅导入并不是个简单换换材料、设备和工艺 参数的工作改变。它其实可能影响到厂内整个制作模式的整改和大多数员工的提升需求。如果缺乏一个专职小组来进行导入的研究、计划和推行，这工作是很难做好的。兼职一般难有好的表现，在这里要想想您日常有多少时间能够静下来，不受到干扰的处理一些非日常事务就知道我 不建议采用兼职人员的原因了。所以这第一步是个关键的一步。

人数并不需要多，看您的产品种类、供应商数量、设备种类等而定。大略在 3 到 5 人已经能有保障了。最低限度，也要有一个全职的项目协调员或 经理，并授予该有的管理权力来带领一个兼职小组。
步骤 2：了解什么是无铅技术 无铅技术和目前的锡铅技术有一定的差异，并且种类繁多。单是焊料合金的配方一项，据报告就有超出 100 种之多。各种材料肯定有其特性和适用性上的差别。

要能够做出最适合自己状况的选择，当然首先对这些 材料有些认识。如果将已经出现的焊料、焊 盘（和其镀层）以及器件焊端材料进行配搭研究，其组合数量可有数千种之多。我们根本不可能对这样庞大的种类进行实际试用分析。所以较可行的方法是通过他人已经走过的路，已经有的考察资料进行初步了解和选择。到底业界有多少种不同的材料，特性和优缺点是什么，不同的材料（焊料、PCB、器件） 的配搭效果如何，各材料的研究结果是否完整可信，该材料和相关配搭材料的表现是否有经过相同行业企 业的研究评估，可信度和适用性又如何等等。。。这些都应该是首先要收集整理和去了解的。无铅技术，由于其较高的难度，以及部分 是建立在含铅技术基础上，也很可能出现这类情况。例如一些片面的‘知识’，其中如“无铅锡膏不必搅拌”，“无铅焊接一定要使用较高于锡铅焊接的温度”，以及“无铅必须采用氮气”和“无铅回流曲线应该采用斜坡式 Ramp-to-Peak”等等。更有不少的人认为所谓无铅回流炉子，就是提高设置温度能力以 及改用部分材料罢了。。。
 步骤 3：了解各方的发展状况 从以往技术发展的经验中，我们认识到最好的技术最终并不一定是被广泛使用的。而是那些形象宣传好， 市场力强，以及影响力大的技术较可能会被普遍采用。 所以当市场供求状况还没有定型和明确的情况下，关注商业市场的动态也是必要的。其他具有一定影响力 的有国际 SMT 技术协会或机构，国家法令，大型国际知名企业和主要供应商。这些组织机构的动态都应该 值得我们去关注。
 步骤 4：了解本身目前含铅的技术应用和管理能力状况。无铅不能算是个革新技术。它只是个半革新技术。也就是说无铅技术的应用上， 仍然保留许多含铅技术的知识和做法。该了解的一点， 是有些改善并不是个附加利益，而是个必要的做法。比如以往对焊接工艺掌握的不好，不懂得如何利用炉子上下温区的不同设置来对工艺进行细控，不懂得如何仔细测量和评估炉子的性能等等，这种能力的不足 将可能使您在无铅工作中受到巨大的压力和伤害。因为无铅焊接工艺的要求比锡铅来得严格得多。锡铅工艺中可以侥幸通过的，进入无铅后可就未必能够靠运气了。

导入阶段二：准备阶段
第一阶段中您已经对无铅有一定的了解；了解业界的动态和方向，知道什么情况较可能出现；也对本身的 能力重新认识，知道引进时有面对什么程度的问题，什么该给于改善等等。有了这些信息和认识，您就可 以进入准备工作了。
步骤 5：计划蓝图和发展蓝图也是个重要的基础。它确保您的无铅引进项目考虑全面，资源有一定的保证。无铅牵涉面可不如一般想象中小，而且什么该先，什么该后，对导入的效益是很重要的。再说企业内的人力和时间资源有限，也许不可能同个时候什么都同步执行，所以我们应该制定一份导入和发展计划蓝图，不能够走一步看一步。蓝图的内容必须包括目标、时间、以及本节提到的各步骤。而计划书就针对蓝图要求将各个工作细节，时间以及资源进行策划。
步骤 6：无铅条例法令的跟踪 。一些国际无铅法令或条例对您导入无铅的影响可能是深重的。所以也必须不断关注这方面的更新发展。您所需要的，是确定和建立起及时和可靠的通信或情报网，以确保及时获得正确的信息。
步骤 7：客户沟通和认同 由于无铅的目标和标准仍然缺乏一致性，加上通信技术发达造成的信息混乱，我们不能忽视客户们有不同 的需求和不一致的做法。加上无铅的选择众多，容易造成和客户间的认同不一，或是每个客户的认同不一 所造成的管理困难以及资源浪费。所以无铅导入工作中，良好的客户沟通是必要的。在双方还 没有达到一定程度的认同时，匆匆开始本身在无铅方面的研究和导入未必是个好的做法。
步骤 8：供应商沟通和初步了解评估 无铅材料的选择，并不像锡铅那么单纯。而且除了种类成分繁多外，新技术的认证可能还存在许多不全面 的情况。尤其是配搭的组合多，业界供应商未必对所有的组合都有测试认证。而无铅工艺窗口较小，更增 加了选择的风险。供应商的能力和协助也因此十分重要。用户们不希望投入太多的基础研究工作，只好尽量依赖供应商方面的研究认证结果。然而从以往的经验中，我们知道不少时候供应商的技术资料并不完整， 或是不容易直接获得。如果这情况还在无铅技术中没有改善，那将给用户带来更高的风险。另外 一方面，供应商的测试认证条件，是否符合或能够代表用户的实际情况，这常也是个被忽略的课题。在无 铅导入的期间，我想供应商是否能够有提供相关的、较全面、较详细的技术资料的能力，将成为 一个选择的考虑重点。无铅导入者应该和供应商间建立起有效和主动的沟通系统，信息更新通知或会议等等。这工作必须在选定供应商前就开始做。
步骤 9：调整或制定内部的制造模式 制造模式是过去很少被理解和应用的一件管理宝物。如果没有去了解或使用它，建议进行学习研究。它会是区别您和竞争对手效益上差别的重要手段。制造模式的规划，协助我们在设 备配置考虑，生产资源和后勤管理，人员组织和知识引进方面做得最科学有效。模式中的信息包括工艺种类和路线，生产批量和交货时间特性，产品种类（包括客户不同要求种类），排产依据和自动化程度等等。 这些方面的不同配搭将带来不同的效益水平。所以必须给于仔细设计。即使以往您已经做了这方面的功课， 但无铅带来的转变会影响旧决策的有效性而可能必须进行调整。比如说以往的独立回流焊接站，多产品同时焊接的做法，或采用双轨道炉子的做法，进入无铅后可能不再是最好的做法；或以往单一的现场返修工 序，如今必须成立一套产前设置验收的系统等等。都将决定用户能多有效的管理无铅生产。这方面的工作， 也是确保能够较好照顾到技术以及技术-管理整合的重要步骤。
步骤 10：收集技术资料 虽然经过多年的研究开发，无铅技术并还没有定型。不仅是无铅材料的种类繁多，其中各种材料，包括被 认为较可能被电子业广泛接受的几种材料，其研发并还没有结束。尤其是在扩张和其他材料（PCB 和 SMC） 的组合面的表现，以及在长期使用可靠性的研究上，尚有许多空间。这意味着我们有许多的资料需要去寻找、收集、理解、判断、整理等等。这些工作直接就影响到导入的效益和效率，以及将来面对 问题的程度和风险。由于方案种类多，各方的研究条件不尽相同，造成我们无法从一点，甚至是简单的几 个渠道来获得足够的信息资料。所以就有必要设立情报资料收集工作小组。
步骤 11：设计和确认评估方法和标准 怎么样的试用状况和产品质量才算是合格的呢？这是必须和供应商以及客户之间达至认同的课题。所以一切的评估项目、测试手段、以及合格依据等都必须先给于制定和讨论。这可以减少将来不必要的重新试用或不断的争执。  

导入阶段三：试用阶段
当对客户需求、企业定位和方向、以及供应情况有一定的了解后，用户就可以开始选择和试用了。这阶段包括了以下几个重要步骤和活动。
步骤 12：选择材料 有了以上足够的准备功课后，您就能较有把握的选择适合您的材料了。为了减少所需的认证资源的投入， 所选择的材料必须首先具备良好以及相当数量的测试分析报告。虽然以往许多的新用户在选择时也会要求 供应商提供其他用户参考，但必须注意的，是在考虑中必须真正理解这些所谓参考用户的选择背景、考虑 和实际的使用能力和情况。
另外一个注意点，是材料的选择必须按‘系统’选。意思是不能按单一材料独立考虑选择。这是因为他们之间有配合的性能差别状况。所以首先通过阶段二中步骤  8  到 10 的功课，制定好几类可以被考虑选用的‘无 铅系统’，然后在此按原先已定的‘系统’选择。其中只要一部分不合要求，您就必须考虑是否要放弃整个系 统而采用另外的系统再选择。这问题在锡铅技术中，由于其材料种类少以及相互间兼容性强得多而没有被重视，但在无铅中有可能就给用户带来麻烦。
步骤 13：材料、工艺、设备试用和定性 选择好材料系统后，就是开始试用了。试用的设计和过程也必须是包括整个系统的综合考量。也就是材料、 设计、工艺、设备、质量管理和依据方面的综合评估。除非您觉得所收集到的技术资料已经足够、准确以 及条件适用，否则一般不应该从实际产品开始试用。原因有二，一是避免造成大量的损坏；二是产品一般未必是工艺难度最高的，所以无法完全试出您评估中无铅系统的真正能力。也就是说，在难度不高的产品制造中，大多数系统可能都是合格的。
因此建议使用试验板。试验板必须根据各种需要认证的工序和参数（步骤  12 中已定）进行设计，我们知 道 SMT 的工艺参数众多，所以您很有可能需要数种板的设计来覆盖。用户必须自己在风险、资源上作出适 合本身的决策。
这一步骤的输出，除了是否接受的决定外，还有就是各种技术规范。试用期内同时制定规范的好处也是确保您的试用做到位，有足够的考虑到参数间的整合关系。
步骤 14：产品试制 上个步骤认证和制定了所有基础的技术规范。到了这一步就是试验如何使用和应用了。产品试制，在原理 和做法上和锡铅技术时代并没有什么差异。所以如果目前您已经掌握试制的方法窍门的话，是能保证效果 的。但毕竟无铅技术刚被导入，在模拟程度上，试制量上以及数据可信度上都最好是要求偏高一点。并要确保试制结果评审的素质。必要时可以考虑邀请供应商或顾问专家协助。
由于产品的打样质量直接就影响到企业的成本和形象，仔细评估打样能力！
步骤 15：工艺、设计、设备、质量规范 规范确保将来工作的系统性和稳定性，同时也提供改善的平台。所以规范是个十分重要的工具。无铅技术 的难点高，变化多，也因此更需要依赖规范的协助。各种技术规范的初稿，已经在准备阶段中成立。在经 过以上的产品试制工作后，规范通过实际应用的部分考验后，就应该给于规定固化下来。所以此时相关 部门，不要因为无铅已经开始在厂内执行而高兴得以为工作已经结束。而应该坐下来再花点时间仔细将规范整理好。这投入是必要，也是值得的。
步骤 16：制定过渡期材料规范和管理系统 在导入期间，我们很可能遇到的一个问题，是含铅以及无铅材料的混合出现。这是因为供应市场上并不是 同时间的一次切换所造成的。而混合材料，由于他们之间的工艺要求不同，以及在某些焊料合金中出现的‘铅污染破坏’现象，使用户不能不注意和给于适当的控制。用户因此必须有这方面的限制和对策。制定这材料规范，就是为了在过渡期间避免因为选择失误而造成的技术和质量问题。
在过渡期间，由于含铅和无铅材料都可能同时出现在厂内，除非在技术认证上用户已经确定它们是可以兼容的（目前技术还无法确保完全兼容），否则如何避免错料的问题，就有赖于用户此时设计和建立起良好 的管理系统。系统中最重要的是照顾到材料识别、库存和物流管理问题。当然它也影响排产、返修和测试 的安排等等。

导入阶段四：使用和管制阶段
到了这地步，无铅技术已经开始应用起来了。接下来的工作重点在于如何不断的维护生产质量。以下 是两个品质管控的关键做法。
步骤 17：建立良好的采购和 IQC 系统 以往含铅技术的管理中，采购部出现的一个技术问题，就是和供应商间没有足够仔细的技术指标。例如 SOT 或 SOP 封装的‘悬空高度’在波峰焊接中是个重要的指标。而这指标在国际上有不同的标准，甚至不是供应商控制的指标。但好些用户的 采购单中并没有清楚说明这方面的指标和公差范围要求，或说接受的国际标准，导致随机性的供应差错问 题。
我们已经知道无铅技术在工艺难度上较高。所以要求也将会更多。例如焊端材料和层厚，在含铅时代虽然 也重要，但一般出错的几率较小。到了无铅，这方面也许就不是可有可无，而是一定要给于关注的。因此， 如果用户要在无铅技术中做得好，应该细心的设计和建立起好的采购系统，综合其他部门，比如设计部（负责提供指标）， 供应商（负责提供工艺和质量保证）和生产部（负责提供 IQC 认证方法）将较有能力的技术采购和 沟通系统建立起来。这步骤确保来料得到足够的控制。
步骤 18：建立设备和工艺维护系统 控制了来料的外来因素，下部当然是控制内部的加工质量了。用户也借这无铅导入的机会对传统被动和效益较差的质量管理做法进行改革。从依赖检查、修补、返修的做法改为注重工艺测量和设备维护调制的做法。虽然我们做好这工作的工具和方法还不多，但这应该是必须发展的方向，也是用户超越竞争对手的一个机会。许多方法和工具其实不是很难设计，关键在于您是否掌握了  SMT 技术原理 以及测量和计量学。
 
后语：
      无铅带来的变化，或许在一些用户中还没有被清楚的认识到。也因此可能被一些用户低估了导入时和导入 后可能遇到的问题，以及处理不当将付出的代价。要很好的避免问题的出现和确保有个比他人顺利有效的 导入过程。注意计划、准备、过程步骤等整个系统性是重要的。在这里只是抛砖引玉，希望能够给读者们一些关键上的引导，并引起业界关注和讨论。我们在无铅技术的发展和推动中，似乎忽略了关注导入管理这一点。当无铅焊接技术被广泛采用时，SMT行业可以在含铅和无铅两种技术进行无缝衔接。