簡析DMAIC在改善晶體管Bond—ply裝配質(zhì)量中的應(yīng)用

文琦

摘 ?要：21世紀(jì)是“質(zhì)量的世紀(jì)”，質(zhì)量已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的主題，成為企業(yè)能否在激烈的市場競爭中得以生存的決定性因素。文章以改善電子裝配產(chǎn)業(yè)的晶體管Bond-ply過程質(zhì)量為例，簡要闡述了如何應(yīng)用六西格瑪質(zhì)量管理的DMAIC工具解決制造過程中的實(shí)際問題，對(duì)國內(nèi)企業(yè)如何實(shí)施六西格瑪進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)促進(jìn)中小企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展和提升公司的競爭力提供借鑒。

關(guān)鍵詞：DMAIC;晶體管;Bond-ply;粘接強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TK12 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）06-0038-01

1 ?本文研究背景

隨著電力電子功率器件向高功率密度方向的發(fā)展，元件單位體積內(nèi)的熱量也相應(yīng)增加。在大功率高頻通信電源等設(shè)備中功率開關(guān)晶體管的電能損耗尤顯突出，這部分消耗功率會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃渴构β势骷苄景l(fā)熱、結(jié)溫升高，如果不能及時(shí)、有效的將此熱量釋放，就會(huì)影響到器件的工作性能，從而降低系統(tǒng)工作的可靠性，甚至損壞器件。

一般需要散熱器利用傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射的傳熱原理，將器件產(chǎn)生的熱量快速釋放到周圍環(huán)境中去，以減少內(nèi)部熱累積，不使元件工作溫度太高。

2 ?Bond-ply的概念

Bond-ply，中文名粘接，裝配技術(shù)的一種。適用于大功率， 散熱和絕緣等級(jí)要求高而空間受限的集成電路裝配，通常用于固定大功率晶體管在散熱片上?？紤]到成本節(jié)省，企業(yè)通常選擇價(jià)格較低的熱固化層壓膠片。采用合適的預(yù)壓力固定晶體管和絕緣片，裝配中需要夾具精確固定晶體管，防止在固化中移動(dòng)而不利于后續(xù)插機(jī)裝配。由于散熱片上的各個(gè)晶體管存在高度誤差，應(yīng)使用橡膠壓塊或獨(dú)立彈簧保證每個(gè)晶體管承受同樣的壓力。

3 ?DMAIC的概念

在總結(jié)全面質(zhì)量管理實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，六西格瑪管理法形成個(gè)性化的改進(jìn)模式，即DMAIC。其中，D-界定（Define），M-測(cè)量（Measure），A-分析（Analyze），I-改進(jìn)（Improve），C-控制（Control）。

該模式從調(diào)查顧客需求開始，了解顧客所關(guān)心的問題，從而確定所要研究的關(guān)鍵產(chǎn)品質(zhì)量特性，即關(guān)鍵輸出變量;并對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，以尋找改進(jìn)空間，確定改進(jìn)的質(zhì)量目標(biāo)，然后在整個(gè)過程中尋找影響關(guān)鍵產(chǎn)品特性的因素，并確定少數(shù)關(guān)鍵因素的過程特性，即關(guān)鍵輸入變量X。

在此分析的基礎(chǔ)上，建立輸出變量與輸入變量x的函數(shù)關(guān)系，通過改進(jìn)輸入值對(duì)輸出值進(jìn)行優(yōu)化。然后將統(tǒng)計(jì)解決方案轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)方案，要使優(yōu)化結(jié)果長期保持，必須對(duì)關(guān)鍵過程參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。

4 ?實(shí)施六西格瑪DMAIC方法的步驟

4.1 ?界 ?定

界定（define）是六西格瑪DMAIC方法的第一個(gè)步驟，六西格瑪項(xiàng)目是從界定階段開始的，一般來說，在初選出項(xiàng)目時(shí)，對(duì)欲解決的問題往往僅有比較宏觀的考慮。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需要通過界定階段的工作，明確問題或者流程輸出Y及其測(cè)量，確定Y的標(biāo)準(zhǔn)。團(tuán)隊(duì)還需要明確項(xiàng)目的關(guān)注領(lǐng)域和主要流程，將項(xiàng)目界定在一個(gè)比較合理的、團(tuán)隊(duì)可以把握的范圍之內(nèi)。

項(xiàng)目組對(duì)客戶進(jìn)行問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示幾乎所有客戶不接受晶體管失效導(dǎo)致的產(chǎn)品功能性問題，通過收集數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前的晶體管Bond-ply過程接近3西格瑪水平，項(xiàng)目組成員決定以4西格瑪作為晶體管Bond-ply過程提高項(xiàng)目的目標(biāo)，意味著將當(dāng)前93%的合格率提升到99%，過程CPK值從當(dāng)前的1提升到1.33水平。流程輸出Y為晶體管Bond-ply過程中的粘接強(qiáng)度，需要使用扭力計(jì)對(duì)粘接強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，并且提高粘接強(qiáng)度的平均值到5.0 kgf.cm。

項(xiàng)目的起始點(diǎn)為生產(chǎn)部收到晶體管Bond-ply作業(yè)訂單，結(jié)束點(diǎn)為Bond-ply產(chǎn)生的散熱片組件半成品轉(zhuǎn)移至后工段。項(xiàng)目的預(yù)算應(yīng)包括項(xiàng)目參與者額外的小時(shí)工資以及購買扭力計(jì)收集粘接強(qiáng)度數(shù)據(jù)等的工具材料成本。團(tuán)隊(duì)的工作必須在預(yù)算開支之內(nèi)，而且要在13周內(nèi)完成項(xiàng)目。

4.2 ?測(cè) ?量

測(cè)量（measure）是六西格瑪DMAIC方法的第二個(gè)步驟，它既是界定階段的后續(xù)活動(dòng)，也是連接分析階段的橋梁。測(cè)量是項(xiàng)目工作的關(guān)鍵，是以事實(shí)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)管理的具體體現(xiàn)。測(cè)量階段的工作進(jìn)一步明確流程輸出的測(cè)量，通過收集X和Y的測(cè)量數(shù)據(jù)，定量化描述Y。為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還需要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的能力做出評(píng)估。本例中對(duì)測(cè)量粘接強(qiáng)度的扭力計(jì)及操作員系統(tǒng)進(jìn)行Gage R&R研究，通過Minitab運(yùn)行收集的數(shù)據(jù)，Gage R&R值為7.2%小于10%，說明該測(cè)試系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

4.3 ?分 ?析

分析（analyze）是六西格瑪DMAIC各個(gè)階段中最難以預(yù)見的階段。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)所使用的方法將在很大程度上取決于所涉及的問題與數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。在這個(gè)階段中，團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)詳細(xì)研究資料，增強(qiáng)對(duì)過程和問題的理解，進(jìn)而識(shí)別問題的原因，使用各種分析方法來尋找問題的根源。

小組成員通過魚骨圖和PFMEA分析，識(shí)別影響晶體管Bond-ply粘接強(qiáng)度的主要因子為Bond-ply機(jī)參數(shù)設(shè)置。應(yīng)用假設(shè)檢驗(yàn)的方法收集不同的Bond-ply機(jī)生產(chǎn)數(shù)據(jù)并確認(rèn)顯著性水平，從而驗(yàn)證所做推斷是否正確。為了確定影響粘接強(qiáng)度的主要因素，小組設(shè)計(jì)了相關(guān)性分析試驗(yàn)以判定自動(dòng)Bond-ply機(jī)的可控因子，例如下降速度，保持時(shí)間，氣缸壓力，橡膠壓頭厚度哪些是最主要的高風(fēng)險(xiǎn)因素。

4.4 ?改 ?進(jìn)

改進(jìn)（improve）是建立在前面三個(gè)階段工作的基礎(chǔ)之上，在已經(jīng)明確問題的情況下，改進(jìn)階段的主要目標(biāo)是形成針對(duì)根本原因的最佳解決方案，并驗(yàn)證這些方案的有效性。項(xiàng)目小組進(jìn)行DOE實(shí)驗(yàn)識(shí)別自動(dòng)Bond-ply機(jī)的主要相關(guān)因子為氣缸壓力和保持時(shí)間，針對(duì)氣缸壓力和保持時(shí)間不同的高低水平設(shè)置，完成全因子DOE分析，進(jìn)一步驗(yàn)證主因子和它們的交互作業(yè)并進(jìn)行顯著項(xiàng)柏拉圖及殘差分析，最后對(duì)兩個(gè)因子在調(diào)整后的水平上進(jìn)行回歸設(shè)計(jì)及優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果顯示最優(yōu)參數(shù)設(shè)定為氣缸壓力12 kgf.cm，保持時(shí)間31 s。統(tǒng)計(jì)優(yōu)化參數(shù)實(shí)施后的粘接強(qiáng)度數(shù)據(jù)，計(jì)算過程能力CPK值為1.49大于1.33，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品合格率已達(dá)到99%。評(píng)估改善后的材料及工時(shí)節(jié)省收益。

4.5 ?控 ?制

控制（control）是維持改進(jìn)成果的重要步驟，要保持改進(jìn)的成果，必須將改進(jìn)階段對(duì)流程的修改或新的流程作業(yè)指導(dǎo)書納入作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和受控的文件體系，并建立過程控制系統(tǒng)。應(yīng)用平均值-極差圖對(duì)粘接強(qiáng)度實(shí)行管控，將優(yōu)化參數(shù)定義在作業(yè)指導(dǎo)書中。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊旭，馬靜，張新武.電力電子裝置強(qiáng)制風(fēng)冷散熱方式的研究[J].電力電子技術(shù)，2000，（4）.

[2] Williams KI.Six Sigma beneficial for midsize companies[N].Strategic Finance，2006，（23）.