根据印刷电路板生产的特点制定生产线SPC控制

SPC简单介绍:SPC (Statistical Process Control) 是指统计过程控制。1924年, 美国的休哈特博士提出将3SIGMA原理运用与生产过程当中, 并发表了著名的“控制图法”, 对过程变量进行控制, 为统计质量管理奠定了理论和方法基础。二战后, 日本从美国请来了戴明, 推广控制图的应用。SPC在日本工业界的大力推广应用, 对日本产品质量的崛起起到了至关重要的作用。SPC能科学地区分生产过程中的偶然波动与异常波动。SPC强调全过程的预防, 就是应用统计技术对过程中的各个阶段进行控制, 从而达到改进与保证质量的目的。确认这些生产流程中哪些工艺是重要工艺:其中回流焊接与波峰焊接是最主要的工艺流程.其焊接质量将直接影响到最终产品的质量及可靠性。基于SPC的思想, 为了提高印刷电路板最终产品质量, 我们需要对印刷电路板的整个生产制程进行SPC控制。

1 SPC在生产线的应用步骤

首先样本收集:按一定的时间间隔对产品进行抽样, 每次抽样的样本数应符合事前预定的数量。再进行数量检测:一旦获得样品应立即进行检测, 接下来做参数分组:按参数的上下极限分为两组, 一组均为上极限, 另一组均为下极限。分别按这两组参数进行一定数量的产品检验, 最后对数据进行处理:根据不同的SPC控制工具计算各站位SPC控制的上下限。

2 选择需要SPC控制的站位

任何生产过程的精确设计和精心维护, 总存在一定量固有的或自然的变化, 它们是许多偶然因素形成的偶然波动的累积效果。由于这种波动比较小, 可以认为生产过程处于受控状态或称为稳态。然而, 在实际生产过程中, 有时也会发生有异常因素造成的异常波动, 如由于设备调整不当, 人为差错或原材料的缺陷呢让导致的质量波动, 与偶然波动相比这种异常变化要大得多, 而且往往能够表现出一定的趋势和规律, 此时即生产过程处于失控状态。这正是我们需要使用SPC过程控制的目的。

在使用SPC控制时应选择能代表过程的主要质量指标作为控制对象。整个电路板的各个生产制造流程往往具有各种各样的特性。我们需要对整个印刷电路板制造流程中最关键的站位进行SPC控制。为了甄别出最重要的控制点, 我们需要判断出整个生产工艺流程中对于最终产品质量最敏感的输出值, 同时, 我们还必须考虑在这些站位设SPC控制点的可行性, 所需要考虑的方面包括: (1) 数据是否比较容易获得, 并且不需要增加很多的投资; (2) 量系统是否可靠; (3) 作为输入值, 是否对于最终的输出也就是最终产品的质量有着巨大的影响; (4) 根据以往的历史数据以及工程经验。而这些需要进行SPC控制的站别可以相互影响, 只要最终的输出指向产品的最终质量水平的。基于以上的考虑, 我们选择如下站位采用SPC控制: (1) Paste Height, 焊膏高度测量工位。 (2) Post-ir, 回流焊接后检查工位。 (3) ICT, 在线电气测试工位。 (4) FT, 功能测试工位。 (5) Final QC, 最终检查工位。

2.1 数据的类型和SPC控制图的选择

数据的种类分为计量值型数据和计数值型数据。计量值型数据包括:尺寸, 重量, 化学成分, 电压等已无力单位表示, 具有连续性的数据。是连续型随即变量。计数值型数据包括:以特性分类, 计算具有相同特性的个数, 是为间断性数据, 是离散型随即变量。

根据国际GB4091, 常规休哈特控制图包括计量型控制图四种:均值——极差控制图 (Xbar-R) , 均值——标准差控制图 (XbarRs) , 中位数——极差控制图 (Xmed-R) , 单值——移动极差控制图 (X-Rs) ;计数控制图四种:不合格品率控制图 (P) , 不合格品数控制图 (C) , 单位缺陷数控制图 (U) 。 (1) Paste Height, 焊膏高度测量工位, 所得到的数据是焊膏高度值, 是计量值型数据。我们选择均值——极差控制图 (Xbar-R) , 这是一种最常用的基本控制图。它适用于各种计量值。其中Xbar控制图主要用于观察份内部的均值变化, R控制图用于观察分布的分散情况或变异度的变化。而Xbar-R控制图则将两者联合使用, 以观察分布的变化。 (2) Post-ir回流焊接后检查工位与Final QC最终检查工位所得到的数据是在一定的单位数量产品内所见检查到的缺陷数量, 是计数型数值。我们选择不合格品数控制图 (C) 。这种控制图用于控制一部机器, 一个部件, 一定长度, 异地年能够面积或任何一定单位中 (即样本大小不变) 所出现的缺陷数目。 (3) ICT在线电气测试工位与FT功能测试工位所得到的数据是在这工位检查到的合格品数量与总检查产品数量的百分比, 是计数型。我们选择不合格品率控制图 (P) , 这种控制图用于控制对象为不合格品率或合格品率等计数值质量指标的场合。

由此我们为各需要进行SPC控制的站位, 根据其输出数据种类的不同以及需要监控的方面选择了合适的SPC控制图。

2.2 SPC控制图的参数设置

(1) 在Paste Height焊膏高度测量工位, 所使用的均值——极差控制图 (Xbar-R) , 现在我们需要对其设置控制线, 由于各个产品设计要求不同, 所以焊膏印刷钢网的厚度不同, 导致各产品的实际焊膏高度值都不一样。因此每个产品需要根据其钢网与产品质量控制要求不同设置不同的控制线。以下举其中一种产品为例子来进行控制线的计算。举例A产品的钢网厚度为6mil, +-1mil, 每个产品取5个点测量焊膏高度, 表1是17次测量的记录值, 然后根据下面的公式1计算SPC图需要的UCL与LCL, 其中是所有R偏差范围的平均值, 而是所有Xbar平均值的平均值, 公式中的参数可以从表2中查到:

公式1:XBar-R控制图计算公式:

由此计算得:

(2) 在Post-ir回流焊接后检查工位与Final QC我们使用不合格品数控制图 (C) 作为SPC控制图。同样我们需要计算相关参数以制作控制图。表3是收集的在回流焊后检查工位的质量数据。

(3) 在ICT在线电气测试工位与FT功能测试工位我们是使用不合格品率控制图 (P) , 以下是计算控制限参数以及绘制控制图的过程。

由以上的数据, 通过公式3计算SPC参数。

3 结语

SPC作为一种行之有效的统计质量工具, 在全世界的大型企业中的得到了广泛的关注。

本文论述了SPC技术在电路板生产制造中的具体建立步骤, 阐述了在SPC系统建立过程当中每一步所需要考虑的关键因素与技术, 比较科学同时考虑经济效益的在生产制造过程中建立了SPC控制的整套方案。本文阐述的核心思想是必须在最终要的站位设立正确的SPC控制才能够在取得最大的经济效益的同时全方位提高最终产品的质量和客户满意度。

摘要：根据印刷电路板生产制造流程的特点, 充分考虑经济效益与可行性, 为其建立一整套SPC控制系统, 并介绍了SPC控制系统的建立所需要用到的各种技术。以实例阐述了SPC控制系统的参数是如何计算与建立。为公司的电路板生产制造流程建立了科学的制程质量控制。

关键词：统计过程控制,电路板生产线,控制图,质量管理

参考文献

[1] 罗国勋.质量管理与可靠性[M].北京:高等教育出版社, 2005.

[2] 田学民, 曹玉苹.统计过程控制的现状研究及展望[J].中国石油大学学报, 2008.

[3] 马林, 何桢.六西格玛管理 (第二版) [M].北京:中国人民大学出版社, 2007.

[4] Mandel J.Repeatability and reproducib ility[J].Journal of Quality Technology, 1972.

[5] Montgomery D c.Introduction to sta-tistical Quality, control[M].3rd ed.New York:John Wiley&Sons, 1996.

[6] 蔡纯之.SPC控制图技术在生产先质量控制中的应用[J].机械制造, 2003 (7) .