【文章內容簡介】 期存在，原因就在于此。統(tǒng)計質量控制技術提供了將質量問題的認識建立在對客觀數據的觀察和分析的基礎之上的方法，從而使人們對質量問題的認識從臆想出發(fā)而變?yōu)槭聦嵟袛唷? “ 源頭治理 ” 的有效的分析與改進工具 為了說明這個問題，首先來看一下工序能力和工序能力指數的意義及其影響 因素。工 序能力是指工序處于穩(wěn)定狀態(tài)下，加工技術水平與加工質量要求間的適 應程度。在用 Cp表示工序能力時，若 Cp，說明此工序即使在受控狀態(tài)下運 行，仍然會造成一定的超差。一般說來，工序能力受人、機、料、法、環(huán)、測等 因素的影響，但更主要受加工設備、工藝方法和工藝參數的影響。值得注意的是， 第 8 頁 共 28 頁 工序能力不足造成的質量問題是不能用工序加嚴控制來改善的，因為控制只能發(fā) 現和消除異常因素對質量造成的影響，如材料不合規(guī)格、工人不執(zhí)行工藝規(guī)程、 設備出現異常情況或環(huán)境出現異常情況等。提高工序能力的關鍵在于改變工藝參 數、工藝 方法以及加工和測量手段等，也就是要更改工藝設計。從目前開展調研 的情況來看，工序能力不足是困擾質量的一個大問題 .很多重要工序處于工序能 力不足或嚴重不足狀態(tài)。因此，對這樣的工序，只有改善了工序能力，才能從根 本上解決加工質量問題。很多應用統(tǒng)計實驗設計技術改進工藝設計僅用較小的投 人就將工序能力提高了的事實說明了這點 。 3，統(tǒng)計質量控制技術為企業(yè)提供了 “ 注重過程 ” 的有效監(jiān)控工具 在開展了有效的質量診斷和源頭治理的基礎之上，運用統(tǒng)計控制圖就可以實 現對過程的有效監(jiān)控。在生產線上使用控制圖，對大 批量加工的質量控制的效果 尤其明顯。對大批量加工來說， 100%的檢驗是不經濟或不可能的，需要更有效的 控制方法，而在生產線上使用控制圖，可以及時地了解和監(jiān)控工序的狀態(tài)。一旦 工序出現異常變化趨勢，從控制圖上便可發(fā)現，并且在出現超差之前及時糾正。 這樣做可以變監(jiān)控產品為監(jiān)控過程，真正起到了預防作用。 西方工業(yè)發(fā)達國家來華加工定貨，一般都要求加工企業(yè)在生產線推行 S陀， 如未推行就認為該企業(yè)的產品質量沒有保證，拒絕定貨?，F在，此風愈演愈烈， 甚至一些發(fā)展 中國家也提出上述要求。我國加入世貿組織 WTO 后，可以預計在 國際市場中的競爭將更加激烈，從而各個企業(yè)對質量科學的需求將會更加迫切 過程能力 過程能力是指當制造過程處于統(tǒng)計控制狀態(tài)時，制造過程輸出所固有的正常變動的范圍。按此定義，在生產中，過程能力等于 6 倍的標準方差 σ 或士 36σ 。若制造過程處于統(tǒng)計控制中，則稱該過程為穩(wěn)定狀態(tài)。在規(guī)劃產品制造過程和選擇制造過程時，必須保證產品的制造過程的過程能力 (又稱為固有允差極限 )同產品設計要求的允差 (公差 )相匹配。 在 LED燈生產過程中進行過程能力控制，對于進一步的產品質量保障有很大的作用。 燈生產過程過程能力的計算 在質量工程中，這種匹配關系用過程能力指數 Cp，來度量， Cp，被定義為 : Cp=2 容差 (公差 )/6σ ==2△ /6σ 2. LED 燈生產過程過程能力的價值 在實際的生產過程中，人們己經越來越多地認識到研究和應用過程能力指數的必要性 : （ 1）能夠合理、全面地反映系統(tǒng)因素、隨機因素對過程能力的影響 。 第 9 頁 共 28 頁 （ 2）提高 產品的合格率 。 （ 3）監(jiān)控產品的生產過程，有助于查找影響產品質量波動的因素 。 （ 4）為推進連續(xù)質量改進、提高利潤，提供科學的量化指標 。 （ 5）由于過程能力指數都是無量綱的簡單數，不僅對生產過程的狀態(tài)提供了簡潔明了的指示，同時也方便了操作員及時發(fā)現問題、解決問題，使生產過程處于較高的過程能力狀態(tài)，較少損耗，節(jié)省開支。 過程能力指數的優(yōu)勢是經過實踐檢驗的，而且?guī)缀趺總€過程能力指數都有確定的含義及其自身的特點。因此，如何在實際應用中正確地分析問題、恰當地選擇和使用現有的過程能力指數將是今后統(tǒng)計過 程控制研究中墮待解決的問題。 LED 生產過程使用過程能力控制應注意的問題 使用過程能力指數時也需要注意下面的幾個問題 : (1)過程的輸出變量是否是可以檢測的 。 (2)所研究的過程對象是否處于統(tǒng)計控制狀態(tài) : (3)設計目標是否位于性能指標容許區(qū)間的中心 。 (4)過程中的檢測變量是否服從正態(tài)分布。當檢甜變量 X 的分布為非正態(tài)分布時，需特別注意非正態(tài)分布帶來的影響以及如何降低或削弱這些影響的方法和途徑 : (5)沒有一個過程能力指數能夠適用于所有的過程，而且單個 的過程能力指數很難揭示過程的全貌。因此，在實際應用中，一方面可以適當地選取適合需求的過程能力指數或選用多個過程能力指數來綜合考查過程能力的方法，另一方面恰當地使用過程能力圖也會對過程能力的分析產生很大的幫助。 控制圖是對過程質量特性值進行測定、記錄、評估，在針對 LED生產過程中質量控制，對其監(jiān)察其過程是否處于控制狀態(tài)的一種用統(tǒng)計方法設計的圖。 由于可以直接控制與診斷過程，故稱為質量管理七個工具的核心 (質量管理七個工具分別是 :因果圖、排列圖、直方圖、散布圖、控制圖、 分層法、檢查表 )。控制圖中有中心線 CL、上控制限制 UCL 和下控限制 LCL，并有按時間順序抽取的樣本統(tǒng)計量數值的描點序列，參見圖 。 圖 控制圖示例 在使用過程中，將 UCL ,CL 和 LCL 統(tǒng)稱控制線，在判斷過程中若控制圖中的 第 10 頁 共 28 頁 描點落在 UCL 與 LCL 之外或描點在 UCL 與 LCL 之間的排列不隨機，則可以判 LED生產過程異常 。 圖 控制圖的演變 圖 X 控制圖 控制圖是由正態(tài)分布圖演變而來的，如圖 所示，先將正態(tài)分布圖按順時針方向旋轉 90 度由于圖中數值上小、 下大不符合常規(guī)，再將圖上下翻轉 180 度，最終成為一張控制圖，具體說是一張單值 (x)控制圖。如圖 所示。圖中UCL=u+3σ 為上控制限， CL=u 為中心線， LCL=u3σ 為上控制限，當曲線有一定的偏移時，反映到控制圖上的點是超出了控制線。 控制圖有一個很大的優(yōu)點，即在圖中將所描繪的點子與控制界限或規(guī)范界限相比較，從而能夠直觀地看到 LED 產品或服務的質量。但如何去體現在貫徹預防原則中的作用呢 ? 情形 1:應用控制圖對生產過程進行監(jiān)控，如圖 所示，如出現上升傾向，顯然過程有問題，故異因一旦出現，即可 發(fā)現，于是可及時采取措施加以消除，這當然是預防。但在現場出現這種情形是不多的。 圖 控制圖點子形成傾向 第 11 頁 共 28 頁 情形 2:更經常地是控制圖上點突然出界，顯示異常，這時必須按照下列“ 20 字方針”去做 :“查出異因，采取措施，加以消除，不在出現，納入標準”，每執(zhí) 行一次“ 20字方針”，就消滅一個異因，于是對異因而言，起到了預防的作用。 常規(guī)的 LED 燈質量控制圖主要有 : (1)X 圖 :是表征制造過程給定輸出項 (指標的淵得值 )的均值隨時間的變 化情況。按照制造過程的進行，成 組抽樣，將每組測得值的算術平均值畫在控制 圖中而獲得。 (2) R 圖 :在 R 圖中給出的是每組抽樣的范圍。它用來監(jiān)視過程的變化和指 示過程偏差范圍隨時間的變化特性。 (3)P 圖 :畫入 P圖的是每組抽樣中廢品所占的百分數。它主要用來控制廢 品率。當廢品率超過上控制限時，表征該過程已偏離了統(tǒng)計控制范圍。 (4)C 圖 :它是將每次抽樣樣品中的廢品順序件號、件數或計數畫在控制圖 中，用于表征廢品件號或件數隨時間的變化狀況。 第 12 頁 共 28 頁 第三章 LED 燈的通用生產工藝過程及質量控制 LED 燈的通用生 產工藝過程 LED 制作流程概述 LED 的制作流程包括上游的單晶片襯底制作、外延晶片生長；中游的芯片、電極制作、切割和測試分選；下游的產品封裝。 圖 LED 制作流程圖 制程：金屬蒸鍍 光罩腐蝕 熱處理（正負電極制作） 切割 測試分選 成品：芯片 晶片：單晶棒（砷化鎵、磷化鎵） 單晶片襯底 在襯底上生長外延層 外延片 成品：單晶片、外延片 封裝：固晶 焊線 樹脂封裝 切腳 測試分選 成品： LED燈珠、 LED貼片和組件 上游 下游 中游 第 13 頁 共 28 頁 LED 芯片生產工藝 LED 照明能夠應用到高亮度領域歸功于 LED 芯片生產技術的不斷提高，包括單顆晶片的功率和亮度的提高。 LED上游生產技術是 LED 行業(yè)的核心技術，目前在該技術領先的國家主要日本、美國、韓國，還有我國臺灣，而我國大陸在 LED上游生產技術的發(fā)展 比較靠后。下圖為上游外延片的微結構示意圖。 生產出高亮度 LED 芯片，一直是世界各國全力投入研制的目標，也是 LED發(fā)的方向。目前，利用大功率芯片生產出來的白光 1W LED 流明值已經達能到 150lm之高。 LED 上游技術的發(fā)展將使 LED 燈具的生產成本越來越低，更顯 LED 照明的優(yōu)勢。以下以藍光 LED 為例介紹其外延片生產工藝如下：首先在襯低上制作氮化鎵 (GaN)基的外延片 ,這個過程主要是在金屬有機化學氣相沉積外延片爐(MOCVD)中完成的。準備好制作 GaN 基外延片所需的材料源和各種高純的氣體之后，按照工藝的要求就可以逐步把外延片做好。常用的襯底主要有藍寶石、碳化硅和硅襯底 ,以及 GaAs、 AlN、 ZnO 等材料。 MOCVD是利用氣相反應物 (前驅物 )及Ⅲ族的有機金屬和Ⅴ族的 NH3在襯底表面進行反應 ,將所需的產物沉積在襯底表面。通過控制溫度、壓力、反應物濃度和種類比例，從而控制鍍膜成分、晶相等品質。 MOCVD 外延爐是制作 LED外延片最常用的設備 然后是對 LED PN 結的兩個電極進行加工，電極加工也是制作 LED 芯片的關鍵工序，包括清洗、蒸鍍、黃光、化學蝕刻、熔合、研 磨；然后對 LED 毛片進行 P 型 GaN P 型 AlGaN InGaN 量子阱（ well） N 型 InGaN N 型 AlGaN GaN 緩沖層（ buffer） 藍