【文章內(nèi)容簡介】 期存在，原因就在于此。統(tǒng)計質(zhì)量控制技術(shù)提供了將質(zhì)量問題的認識建立在對客觀數(shù)據(jù)的觀察和分析的基礎(chǔ)之上的方法，從而使人們對質(zhì)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(shù)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(shù)水平與加工質(zhì)量要求間的適 應(yīng)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(shè)備、工藝方法和工藝參數(shù)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(zhì)量問題是不能用工序加嚴(yán)控制來改善的，因為控制只能發(fā) 現(xiàn)和消除異常因素對質(zhì)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(shè)備出現(xiàn)異常情況或環(huán)境出現(xiàn)異常情況等。提高工序能力的關(guān)鍵在于改變工藝參 數(shù)、工藝 方法以及加工和測量手段等，也就是要更改工藝設(shè)計。從目前開展調(diào)研 的情況來看，工序能力不足是困擾質(zhì)量的一個大問題 .很多重要工序處于工序能 力不足或嚴(yán)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(zhì)量問題。很多應(yīng)用統(tǒng)計實驗設(shè)計技術(shù)改進工藝設(shè)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(zhì)量控制技術(shù)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(zhì)量診斷和源頭治理的基礎(chǔ)之上，運用統(tǒng)計控制圖就可以實 現(xiàn)對過程的有效監(jiān)控。在生產(chǎn)線上使用控制圖，對大 批量加工的質(zhì)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(jīng)濟或不可能的，需要更有效的 控制方法，而在生產(chǎn)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(xiàn)異常變化趨勢，從控制圖上便可發(fā)現(xiàn)，并且在出現(xiàn)超差之前及時糾正。 這樣做可以變監(jiān)控產(chǎn)品為監(jiān)控過程，真正起到了預(yù)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(chǎn)線推行 S陀， 如未推行就認為該企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量沒有保證，拒絕定貨。現(xiàn)在，此風(fēng)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(mào)組織 WTO 后，可以預(yù)計在 國際市場中的競爭將更加激烈，從而各個企業(yè)對質(zhì)量科學(xué)的需求將會更加迫切 過程能力 過程能力是指當(dāng)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(chǎn)中，過程能力等于 6 倍的標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)品制造過程和選擇制造過程時，必須保證產(chǎn)品的制造過程的過程能力 (又稱為固有允差極限 )同產(chǎn)品設(shè)計要求的允差 (公差 )相匹配。 在 LED燈生產(chǎn)過程中進行過程能力控制，對于進一步的產(chǎn)品質(zhì)量保障有很大的作用。 燈生產(chǎn)過程過程能力的計算 在質(zhì)量工程中，這種匹配關(guān)系用過程能力指數(shù) Cp，來度量， Cp，被定義為 : Cp=2 容差 (公差 )/6σ ==2△ /6σ 2. LED 燈生產(chǎn)過程過程能力的價值 在實際的生產(chǎn)過程中，人們己經(jīng)越來越多地認識到研究和應(yīng)用過程能力指數(shù)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(chǎn)品的合格率 。 （ 3）監(jiān)控產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，有助于查找影響產(chǎn)品質(zhì)量波動的因素 。 （ 4）為推進連續(xù)質(zhì)量改進、提高利潤，提供科學(xué)的量化指標(biāo) 。 （ 5）由于過程能力指數(shù)都是無量綱的簡單數(shù)，不僅對生產(chǎn)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(xiàn)問題、解決問題，使生產(chǎn)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(shù)的優(yōu)勢是經(jīng)過實踐檢驗的，而且?guī)缀趺總€過程能力指數(shù)都有確定的含義及其自身的特點。因此，如何在實際應(yīng)用中正確地分析問題、恰當(dāng)?shù)剡x擇和使用現(xiàn)有的過程能力指數(shù)將是今后統(tǒng)計過 程控制研究中墮待解決的問題。 LED 生產(chǎn)過程使用過程能力控制應(yīng)注意的問題 使用過程能力指數(shù)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(shè)計目標(biāo)是否位于性能指標(biāo)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(dāng)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(shù)能夠適用于所有的過程，而且單個 的過程能力指數(shù)很難揭示過程的全貌。因此，在實際應(yīng)用中，一方面可以適當(dāng)?shù)剡x取適合需求的過程能力指數(shù)或選用多個過程能力指數(shù)來綜合考查過程能力的方法，另一方面恰當(dāng)?shù)厥褂眠^程能力圖也會對過程能力的分析產(chǎn)生很大的幫助。 控制圖是對過程質(zhì)量特性值進行測定、記錄、評估，在針對 LED生產(chǎn)過程中質(zhì)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(shè)計的圖。 由于可以直接控制與診斷過程，故稱為質(zhì)量管理七個工具的核心 (質(zhì)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 )?？刂茍D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(shù)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(chǎn)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(zhuǎn) 90 度由于圖中數(shù)值上小、 下大不符合常規(guī)，再將圖上下翻轉(zhuǎn) 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(dāng)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(chǎn)品或服務(wù)的質(zhì)量。但如何去體現(xiàn)在貫徹預(yù)防原則中的作用呢 ? 情形 1:應(yīng)用控制圖對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控，如圖 所示，如出現(xiàn)上升傾向，顯然過程有問題，故異因一旦出現(xiàn)，即可 發(fā)現(xiàn)，于是可及時采取措施加以消除，這當(dāng)然是預(yù)防。但在現(xiàn)場出現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)，納入標(biāo)準(zhǔn)”，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(yù)防的作用。 常規(guī)的 LED 燈質(zhì)量控制圖主要有 : (1)X 圖 :是表征制造過程給定輸出項 (指標(biāo)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(shù)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?jǐn)?shù)。它主要用來控制廢 品率。當(dāng)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(shù)或計數(shù)畫在控制圖 中，用于表征廢品件號或件數(shù)隨時間的變化狀況。 第 12 頁 共 28 頁 第三章 LED 燈的通用生產(chǎn)工藝過程及質(zhì)量控制 LED 燈的通用生 產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)工藝 LED 照明能夠應(yīng)用到高亮度領(lǐng)域歸功于 LED 芯片生產(chǎn)技術(shù)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(chǎn)技術(shù)是 LED 行業(yè)的核心技術(shù)，目前在該技術(shù)領(lǐng)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(chǎn)技術(shù)的發(fā)展 比較靠后。下圖為上游外延片的微結(jié)構(gòu)示意圖。 生產(chǎn)出高亮度 LED 芯片，一直是世界各國全力投入研制的目標(biāo)，也是 LED發(fā)的方向。目前，利用大功率芯片生產(chǎn)出來的白光 1W LED 流明值已經(jīng)達能到 150lm之高。 LED 上游技術(shù)的發(fā)展將使 LED 燈具的生產(chǎn)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(chǎn)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(xué)氣相沉積外延片爐(MOCVD)中完成的。準(zhǔn)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(yīng)物 (前驅(qū)物 )及Ⅲ族的有機金屬和Ⅴ族的 NH3在襯底表面進行反應(yīng) ,將所需的產(chǎn)物沉積在襯底表面。通過控制溫度、壓力、反應(yīng)物濃度和種類比例，從而控制鍍膜成分、晶相等品質(zhì)。 MOCVD 外延爐是制作 LED外延片最常用的設(shè)備 然后是對 LED PN 結(jié)的兩個電極進行加工，電極加工也是制作 LED 芯片的關(guān)鍵工序，包括清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)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