8.4 直通率
先认识下概念，直通率（First PassYield，FPY）是衡量生产线出产品质水准的一项指标，用以描述生产质量、工作质量或测试质量的某种状况。打个比方，就是在生产线投入100套材料中，制程第一次就通过了所有测试的良品数量。但注意，经过生产线的返工或修复才通过测试的产品，是不能列入直通率的计算中的。
如何计算直通率呢？一般两种方式：因为投入批量的大小不一，批量完成的日期不定，所以实际的计算一般采用下面的计算式：
其中，p1、p2、p3等为生产线上的每一个测试站的首次良率。
以上说的都是事后，当你这时知道直通率不高的时候，其实就麻烦了，我们做设计的人，要考虑的维度是如何把问题在"事前"就控制住。要达到这个目标，那么我们就要学会计算直通率，那就不得不讲一个名词DPMO（Defects Per Million Opportunities，百万机会的缺陷数）。
上述公式中的机会数是器件（SMT或通孔）数加上焊接点数。所以相同的DPMO，机会较少的板将会有较少的缺陷，而需要高复杂性装配的产品将会有更多的缺陷数。
DPMO这个数据怎么来的呢？一般来源于四个方面：工艺规范、计算预计、试验结论、历史经验。对于初创企业，历史经验估计就难了，但没关系，从现在起开始重视这个问题，几年以后，你就有了属于自己的经验数据。试验结论，是针对新器件的，自己没有数据的情况，所以初创企业要重视记录这些数据。工艺规范，这个对初创企业很重要，一般较大的单板加工企业有相关数据和规范，我们一定要拿来，在我们的硬件设计阶段运用好，不要等板子上了流水线后才知道工艺不匹配。
我们开发出来的产品，经过艰苦卓绝的调试过程，终于完成了我们需要的功能，市场兄弟打下天下，客户下了订单，进入了批量生产的阶段。但是我们把BOM送到工厂，最后每100块电路板，只有几个好用，大多数都不好用。我们工程师没日没夜地跟线，情况未必有改善。
之前一家公司的硬件经理，日日夜夜跟线，感觉人已经虚脱。我问他，你直通率多少了？他说一开始100块没几块好的，现在好多了，这批加工470套，有400套是好的。我们来计算一下直通率，85%左右。以前在华为时，直通率的达标线是95%左右，曾经有一段时间，我们产品的直通率是92%左右，在产品线是拖后腿的，整天挨批。后来经过一年的努力，才完成95%的直通率指标。但是对于初创团队来说，85%似乎已经是比较好的情况了。
订单来了，直通率却成了我们的痛！PCB、SMT、装配、生产调测、HASS，任何一个环节出了问题，都累加在直通率下降的砝码上。
面对直通率低下，我们有哪些措施可以尝试呢？
如果发现问题出现在SMT环节，可以采取如下措施。
第一步，优化钢网（优化PasteMask）。我们在生成Gerber文件的时候，需要生成两个MASK（SOLDERMASK、PASTEMASK）。SOLDERMASK：阻焊层，就是用它来涂敷绿油等阻焊材料，从而防止不需要焊接的地方沾染焊锡，这一层会露出所有需要焊接的焊盘，并且开孔会比实际焊盘要大。涂绿油时，看到有东西（焊盘）的地方不涂绿油即可，而且由于其开孔比实际焊盘要大，保证绿油不会涂到焊盘上，这一层资料需要提供给PCB厂。
PASTEMASK：焊膏层，就是说可以用它来制作印刷锡膏的钢网，这一层只需要露出所有需要贴片焊接的焊盘，并且开孔可能会比实际焊盘小。这样得到的钢网镂空的地方比实际焊盘要小，保证刷锡膏的时候不会把锡膏刷到需要焊锡的地方，这一层资料需要提供给SMT厂。
SMT印锡钢网厚度设计原则如下。
钢网厚度应以满足最细间距QFP 、BGA为前提，兼顾最小的CHIP元件。
QFP pitch≤0.5 mm，钢板选择 0.13 mm 或 0.12 mm；pitch＞0.5 mm，钢板厚度选择 0.15 mm~-0.20 mm；BGA球间距＞1.0mm，钢板选择0.15 mm；0.5 mm≤BGA球间距≤1.0 mm，钢板选择0.13 mm。
SMT锡膏钢网的一般要求原则如下。
（1）位置及尺寸确保较高开口精度，严格按规定开口方式开口。
（2）独立开口尺寸不能太大，宽度不能大于2 mm，焊盘尺寸大于2 mm的中间需架0.4 mm的桥，以免影响网板强度。
（3）绷网时严格控制，注意开口区域必须居中。
（4）以印刷面为上面，网孔下开口应比上开口宽0.01 mm或0.02mm，即开口成倒锥形，便于焊膏有效释放，同时可减少网板清洁次数。
（5）网孔孔壁光滑。尤其是对于间距小于0.5 mm的QFP和CSP，制作过程中要求供应商作电抛光处理。
（6）通常情况下，SMT元件其网板开口尺寸和形状与焊盘一致，按1∶1方式开口。
SMT锡膏钢网的特殊开口设计原则如下。
（1）0805建议如下开口。两焊盘各内切1.0 mm，再做内凹圆B=2/5Y；A=0.25 mm或A=2/5L防锡珠。
（2）1206及以上Chip：两焊盘各外移0.1 mm后，再做内凹圆B=2/5Y；a=2/5 L防锡珠处理。
（3）带有BGA的电路板球间距在1.0 mm以上，钢网开孔比例1：1，球间距小于0.5 mm以下的钢网开孔比例1∶0.95 。
（4）对于所有带有0.5 mm pitch的QFP和SOP，宽度方向开孔比例1∶0.8。
（5）长度方向开孔比例1∶1.1，带有0.4 mm pitch QFP宽度方向按照1∶0.8开孔，长度方向按照1∶1.1开孔，且外侧倒圆脚。倒角半径r=0.12 mm 。0.65 mmpitch的SOP元件开孔宽度缩小10% 。
（6）一般产品的PLCC32和PLCC44开孔时宽度方向按1∶1开孔，长度方向按1∶1.1开孔。
（7）一般的SOT封装的器件，大焊盘端开孔比例1∶1.1，小焊盘端宽度方向1∶1，长度方向1∶1.1。
SOT89元件封装：由于焊盘和元件都比较大，且焊盘间距较小，容易产生锡珠等焊接质量问题，故采用引脚长度方向外扩0.5 mm开口的方式。
下面介绍SMT红胶钢网的开口设计原则（使用得少，问题也比较少，此处只作简略介绍）。
钢网使用的注意点如下。
增加对钢网清洗次数，并使用无尘纸沾酒精擦拭钢网。
实施前：原来每印刷30片清洗一次钢网，清洗时只用干布条擦拭，导致钢网孔堵住或钢网底部粘有锡膏，印刷后PCB板焊盘容易漏印或连点。
实施效果：PCB板引脚间距在0.8 mm以下的，印刷5片清洗一次；引脚间距较大的，印刷10片清洗一次，并使用无尘纸沾酒精溶剂擦拭，保证钢网清洗干净，印刷效果良好。
第一步，调整锡膏印刷机。原来PCB板定位不均匀，钢网下压后，钢网与PCB板之间形成空隙，印刷后容易造成连点；现在在PCB板中间增加定位，钢网与PCB板，印刷效果良好。
第二步，调整锡膏。锡焊直接使用，没有回温，会凝结空气中的水蒸气，在回流焊里炸锡，导致焊盘焊锡少，上板前，提前2小时将当天要用的锡膏回温，回温时间达到2~4小时。实施锡膏回温之后的改进。
第三步，回流焊炉温调整。向供应商索取锡膏温度曲线资料，根据预热时间、升温斜率要求，重新调整回流炉温。
实施效果：采用实物板作为测试板，可以达到接近于生产时的实际焊接温度，每个对应测试点与实际焊接温度相差±0.5℃，达到工艺要求：误差＜±2℃；再通过调整回流炉温，使炉温曲线符合锡膏要求。特别是进入无铅化焊接时，尤其需要修正焊接温度，否则严重影响直通率。
第四步，调整贴装位置。贴装位置不合适也会影响直通率，通过调整贴装位置可以优化。
第五步，AOI（Automated Optical Inspection，自动光学检查）。AOI分为炉前AOI和炉后AOI。炉前AOI主要检查炉前小料的偏移、缺件、侧立、立碑等缺陷。炉后AIO主要检查结构、装配等方面，例如需要制作一些工装，否则容易在安装过程中导致产品损坏，一些结构放置随意、面板刮花等问题，其实都是导致直通率下降的原因。
为什么直通率没有被一些小公司认知和重视？
（1）人们不知道有这样好的方法，当然不会去应用。
（2）传统方法简单、实用。问题是，人们往往会用方便来代替正确。人们宁肯做得不好返工，也不愿意多花一点时间，把事情一下子做好。人们只会苦干，不会思考。六西格玛教人正确工作，不只图方便。
（3）习惯问题。领导的习惯是关键，有些领导，不去研究事物内在的客观规律性，单凭直觉和主观愿望在指挥。只要过得去，还要去学习什么新的东西？不做正确测量，也就不知道事物的本来面目，更不知道如何去改进。