CQI-17 – Lutowanie. Audyt procesu specjalnego

Wprowadzenie

Lutowanie miękkie, tj. lutowanie elektroniki lub lutowanie kabli, jest jednym z tzw. procesów specjalnych w przemyśle. Zanim przejdziemy do szczegółów związanych z tematem audytu procesu lutowania wg. CQI-17, najpierw krótko wyjaśnimy, czym właściwie jest proces specjalny.

Co to jest proces specjalny?

Proces specjalny to taki, którego rezultatu nie da się w pełni zweryfikować bezpośrednio po jego zakończeniu za pomocą pomiarów i monitorowania.

Czyli - nie możemy być w 100% pewni, że dana charakterystyka produktu została poprawnie wykonana, mimo zastosowania inspekcji wizualnej czy różnych pomiarów.

Przykładowe procesy specjalne:

• Lutowanie miękkie
• Lutowanie twarde
• Spawanie
• Zgrzewanie
• Obróbka cieplna (hartowanie, nawęglanie, odpuszczanie itp.)
• Nakładanie powłok (niklowanie, cynowanie, złocenie itp.)
• Odlewanie ciśnieniowe
• i szereg innych..

Zapewnienie jakości w takich procesach nie może opierać się wyłącznie na pomiarach produktu końcowego - należy odpowiednio sterować procesem,, by uzyskać powtarzalne i zgodne z wymaganiami wyroby. Typowe podejście obejmuje m.in.:

• Monitorowanie charakterystyk procesu - temperatury, czasu, wilgotności, prądu itp., czyli tych parametrów, które wpływają na daną cechę produktu. Najlepiej monitorować je automatycznie i ciągle, z blokadą procesu w przypadku przekroczenia limitów.
• Badanie próbek produktu - zazwyczaj pobiera się próbkę z procesu i wykonuje badania, czasem niszczące, np. przekroje metalograficzne, zrywanie spoin/zgrzein, pomiary sił zrywania połączeń zaciskanych.
• Stosowanie NDT - w niektórych przypadkach możliwe jest użycie nieniszczących metod testowania (ang. Non Destructive Testing), które pozwalają na częstsze kontrole, nawet 100% sztuk. Przykłady: kontrola rentgenowska (x-ray), pomiar grubości powłok XRF.
• Kontrola materiałów wejściowych - jakość dostarczanych materiałów, stosowanych stopów, topników, proszków/granulatów itp. również musi być nadzorowana.

Proces specjalny - jak każdy inny - powinien mieć przeprowadzoną analizę ryzyka P-FMEA. Metody kontroli procesu powinny być opisane w planie kontroli. System pomiarowy powinien być oceniony przez analizę MSA, a w przypadku próbkowania warto stosować narzędzia SPC.

Konieczne są również odpowiednie szkolenia personelu, dbałość o stan techniczny maszyn i narzędzi oraz zapewnienie identyfikacji i identyfikowalności w procesie.

Jak widać - proces specjalny wymaga specjalnego podejścia i zarządzania.

Ocena procesów specjalnych AIAG CQI

Organizacja AIAG opracowała dla przemysłu motoryzacyjnego dokumenty CQI (ang. Continuous Quality Improvement) - ciągłe doskonalenie jakości. Część z nich dotyczy właśnie procesów specjalnych.

To doskonalenie polega na okresowej (np. corocznej) samoocenie procesów specjalnych na podstawie zestawu pytań audytowych przygotowanych przez AIAG. Pytania podzielono na ogólne (zarządzanie jakością, materiałem, wyposażeniem) oraz specyficzne dla danego procesu (tabele procesowe).

AIAG opracował podręczniki CQI dla następujących procesów specjalnych (stan na 19.04.2025):

• CQI-9 - Obróbka cieplna
• CQI-11 - Powłoki galwaniczne
• CQI-12 - Powłoki lakiernicze
• CQI-15 - Spawanie i zgrzewanie
• CQI-17 - Lutowanie miękkie
• CQI-23 - Wtryskiwanie tworzyw sztucznych
• CQI-27 - Odlewanie metalu
• CQI-29 - Lutowanie twarde
• CQI-30 - Obróbka gumy
• CQI-35 - Wiązki przewodów

Istnieją też inne podręczniki CQI, np. dotyczące rozwiązywania problemów (CQI-20) czy audytów warstwowych (CQI-8), ale zostały pominięte w tej liście, ponieważ nie dotyczą bezpośrednio procesów specjalnych.

Historia CQI-17

Pierwsze wydanie CQI-17 pojawiło się w 2010 r. jako CQI-17 Special Process: Soldering System Assessment (SSA).

Drugie wydanie ukazało się w 2021 r., zmieniając nazwę na CQI-17 Special Process: Electronic Assembly Manufacturing – Soldering System Assessment (EAM-SSA). Zmieniono formularze audytowe i niemal całkowicie przebudowano tabele procesów.

Nową wersję można zakupić na stronie AIAG.

Cel CQI-17

Celem CQI-17 jest:[1]

• Doskonalenie systemu lutowania poprzez nacisk na sterowanie procesem i redukcję zmienności w całym łańcuchu dostaw.
• Zdefiniowanie podstawowych wymagań dla lutowania miękkiego zgodnie z IATF-16949 i wymaganiami klientów (CSR).
• Standaryzacja wymagań dla lutowania miękkiego w przemyśle motoryzacyjnym.

Stosowanie wymagań z CQI-17, pomaga nam spełniać wymagania IATF-16949, wymagania klientów (CSR) oraz stale doskonalić proces przez audyty i działania korygujące.

Zakres CQI-17

CQI-17 dotyczy lutowania miękkiego urządzeń elektronicznych (modułów) oraz elektromechanicznych (np. przewody, uzwojenia).

Należy go stosować w całym łańcuchu dostaw - jeśli podzlecamy montaż, dostawca również musi wdrożyć CQI-17. Nie można "obchodzić" wymagań branży przez outsourcing.

CQI-17 zawiera wymagania dla następujących obszarów:[1]

• Sekcja 1 - Odpowiedzialność kierownictwa i planowanie jakości
• Sekcja 2 - Postępowanie z materiałem
• Sekcja 3 - Wyposażenie
• Sekcja 4 - Audyt części
• Tabele procesowe:
  • A - Drukowanie pasty i SPI
  • B - Pozycjonowanie komponentów SMD
  • C - Lutowanie rozpływowe + AOI/AXI
  • D - Dozowanie kleju, mocowanie
  • E - Lutowanie falowe, selektywne + AXI
  • F - Lutowanie lutownicą (robot / ręcznie)
  • G - Lutowanie laserem i „Soft Beam”
  • H - Lutowanie indukcyjne
  • I - Montaż złączy „na wcisk” (press-fit)
  • J - Kontrola czystości jonowej
  • K - Lakierowanie
  • L - Depanelizacja PCB
  • M - Test ICT
  • N - Test funkcjonalny EOL
  • O - Przeróbka (rework)

Dodatkowo do wybranych tabel procesowych opracowano także tabelę z sugerowanymi zakresami wartości parametrów procesu.

Wybrane aspekty CQI-17

CQI-17 zawiera wiele ogólnych i szczegółowych technicznych wymagań. Oto kilka subiektywnie :) wybranych:

• Audyt (samoocena) powinien być wykonywany minimum raz w roku lub przy dużych zmianach.
• W czasie audytu należy stosować podejście procesowe (jak w audytach wewnętrznych).
• Audytor wiodący powinien mieć min. 5 lat doświadczenia w lutowaniu (edukacja + praca), znać proces i produkt oraz wymagania klienta. Zaleca się znajomość core tools: APQP, FMEA, SPC, MSA, PPAP oraz norm IPC.
• Organizacja powinna mieć wdrożone plany reagowania, identyfikowalność, ochronę przed EOS i ESD. Szczegóły w punkcie 1.6 CQI-17.
• W ramach audytu należy przeprowadzić co najmniej jeden audyt części dla klienta motoryzacyjnego.
• Formularz przydziela punkty (+1, 0, -1, -5) i ustala progi zaliczenia.
• Działania korygujące należy zamknąć w 90 dni (przyczyny ustalić w 30 dni).

Pełna lista wymagań znajduje się w CQI-17 - polecam zapoznać się ze szczegółami.

Standardy powiązane

CQI-17 w niektórych wymaganiach odnosi się do branżowych standardów przemysłowych oraz norm, takich jak:[1]

• IPC J-STD-001
• IPC-J-STD-001 Automotive Addendum
• IPC-A-610
• IPC-A-610 Automotive Addendum
• IPC-7711/7721
• ANSI/ESD S20.20
• IEC 61340-5-3
• IEC 61760

Podsumowanie

Wdrożenie audytów CQI-17 powinno wskazywać nam kierunek, w którym należy doskonalić procesy montażu i lutowania miękkiego. Pytania audytowe to są całkiem fajne wskazówki, więc polecam każdej firmie zajmującej się lutowaniem, żeby takowy podręcznik zakupić i sukcesywnie starać się wdrożyć podane wymagania. Niektóre z tych wymagań są bardzo trudnne do spełnienia, szczególnie dla małych organizacji z małym budżetem.. ale warto przynajmniej znać kierunek.

Od siebie dodam, że pytania w tabelach są czasami niejasne, pojawiają się błędy edycyjne i odniesienia do nieistniejących sekcji. Sam formularz jest miejscami mocno niedopracowany technicznie, co będzie irytujące dla niektórych użytkowników. Mam nadzieję, że w kolejnych wydaniach CQI-17 te niedopracowania zostaną poprawione.

Niezależnie od powyższych uwag, CQI-17 to dobry dokument wskazujący nam, co w procesach montażu i lutowania elektroniki należy poprawić, na jakie aspekty zwrócić uwagę i na czym bardziej skupić energię w doskonaleniu tego procesu specjalnego.