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建立SPC信息系统实时监控片阻过程质量

  中国振华集团云科电子有限公司副总工程师 周瑞山

为提高片式电阻产品质量水平,需要建立SPC信息化系统,及时改进过程质量问题,降低生产成本。SPC信息化系统的建立,主要采用配置硬件、安装软件、建立网络等手段来实现,最终达到实时监控过程质量,及时处理过程质量问题,降低生产成本的目的。
由于表面贴装技术的发展,片式电阻器的产能一次又一次得到扩充,年产量已突破1000亿只。目前,片式电阻器市场竞争十分激烈,主要的竞争是质量和价格。对于如此巨大的产量,采用SPC(统计过程控制)监控过程质量、降低生产成本最为合适,但采用人工进行统计难以适应。为使产品质量水平得到提高,需要建立SPC信息化系统,及时改进过程质量问题,降低生产成本。SPC信息化系统的建立,主要采用配置硬件、安装软件、建立网络等手段来实现,实时监控过程质量,及时处理过程质量问题,达到降低生产成本的目的。

信息系统对SPC产生重要影响

根据片式电阻器生产的特点,对丝印、调阻、电镀三个关键工序购置电脑硬件设施建立信息化站点,用于丝印电阻层的膜厚和阻值、激光调阻的阻值、电镀镍和锡的厚度质量控制监控点的监控,通过信息系统网线,终端服务器形成SPC信息系统内部信息网。
每台电脑安装了网络版控制软件,软件中运用回归嵌套控制图、多变量控制图、回归控制图等先进的统计技术,完成数据的分析。
试运行中通过硬件设施、软件、网络进行演示,对软件出现的问题及时与专家沟通,及时修正软件出现的故障。由于传统的SPC技术在电子元器件行业应用中存在很大的局限性,导致SPC的预测结果产生失误,不能正确反映生产线的实际状态。在丝印电阻、激光调阻、电镀中问题就表现得十分明显。
丝印电阻是同一台加工设备要加工若干种不同规格的片式电阻器,采用常规控制图的数学模型分别画控制图的办法会导致控制图上的数据点在时间上不连续,而过程控制图异常判定的规则是建立在数据点时间连续的前提条件下。所以,不能采用常规控制图的数学模型。
在激光调阻、半成品测试、镀镍、镀铅锡控制点,上述问题同样存在。而且在镀铅锡控制点上还存在另一个问题,除了镀层厚度外,还涉及铅锡比例,直接采用常规均值极差控制图分析具有嵌套特性的数据,有可能将受控制的工艺过程误判为失控,找不到失控的原因。
数据是过程质量控制分析的基础,对于统计过程控制数据采集还要注意以下几个问题。
1.测试仪器有足够的分辨率,能区分数据之间的差别。
2.通过定期校准,使仪器有较好的准确度,保证测试结果的正确。
3.保证仪器有足够的精密度,保证仪器的标准偏差不大于工艺参数数据标准偏差的1/10。
4.关于异常数据的剔除,按照统计工具确定是否为异常,不能凭直觉。
5.为了保证控制图能正确地统计受控状态的判断结论,在开始过程质量控制时,先积累25批数据后才能从控制图上分析生产过程的统计受控状态。
6.一般情况下,每批数据的个数越多越好,至少每批数据不少于5个。
7.在将数据合理分组时,总的原则是同一批中的数据尽量在短的时间间隔内采集。

关键技术取得突破

选用先进的统计过程控制软件,对出现的各种不同的参数分布规律研究了相应的数学模型,不但包括各种常规控制图功能,而且开发了嵌套控制图模块、多变量控制图模块、缺陷成团控制图模块等,弥补了一般统计过程控制软件的不足,满足了现代工业,特别是元器件生产过程统计过程控制的需要。
为了便于过程质量控制,在丝印、激光、电镀3个工序设置站点控制丝印电阻值、激光调阻值电镀镍和锡的参数。软件包含基础运行平台,即服务端和客户端并安装SPC计算模块。
1.丝印电阻计算模块
丝印电阻采用印刷后电阻值作为控制参数。数据采集的方法是抽取一批印刷的不同位置的若干产品测量其电阻值。每次丝印产品的电阻值服从一定的正态分布,设其标准偏差为σd。而连续印刷的若干批产品之间,每次印刷的产品的电阻值的均值σd又遵从另一个正态分布。因此,从总体考虑,不同产品之间的电阻值数据不完全相互独立,这种情况称为“工艺参数存在嵌套特性”,故该控制点采用嵌套回归控制图。
2.激光调阻计算模块
激光调阻采用调阻后电阻值作为控制参数。该控制点具有“多品种”的特点,即在同一加工点上加工几种规范要求不完全相同的电阻器,因加工的工艺条件并非一直固定不变,而且经常有几种不同的条件被交替采用。控制点上连续采集的工艺参数值包含了不同工艺条件加工的产品测量结果,需要采用回归控制图。
3.电镀计算模块
镀镍和锡后镀层厚度作为控制参数。数据采集方法是从同一批中抽取若干个镀件测量镀层厚度数据,作为控制图中的一批数据。镀镍和锡的厚度服从一定的正态分布,设其均值为σd,标准偏差为σd。而连续加工的若干批之间,每批中镀件的镀层厚度的均值σd又遵从另一个正态分布。因此,从总体考虑,不同镀件之间的镀层数据不完全相互独立,故该控制点采用了嵌套控制图。

采用SPC信息系统成效显著

采用SPC信息系统可以使企业取得显著的经济和社会效益。
1.直接经济效益。
发现丝印电阻值、调阻的阻值、电镀镍和锡三个工序有时失控。针对工序的波动、能力不足,召开了专题质量分析会,SPC信息化实行全员参与、集中管理,在提高合格率上收到较好的效果。
2.社会效益。
由于实施该项目,对质量管理提供了先进的SPC手段,为公司产品达到国际水准奠定了良好的基础。
3.总体评价。
应用SPC信息系统后,可以快速准确地对数据进行处理并自动绘制各类质量图表,为决策提供所需的信息。这样企业各级质量管理者可以根据全面、科学、定量的数据进行改进决策,避免了因信息失真造成决策失误,降低了决策风险,为公司带来可观的经济效益。


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