田口式品質(zhì)工程TaquchiMethods2023/1/91

前言當(dāng)產(chǎn)品在製程出現(xiàn)疵病時(shí)，影響該項(xiàng)疵病的原因有多項(xiàng)，

而每項(xiàng)疵病原因又有多種水準(zhǔn)，該如何去規(guī)劃實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)才能使實(shí)驗(yàn)次數(shù)減少而又不影響品質(zhì)的判定，即決定各項(xiàng)可控制因子的水準(zhǔn)，使產(chǎn)品品質(zhì)特性為最好，田口品質(zhì)工程的直交表與參數(shù)的設(shè)計(jì)法可解決上述問題。2023/1/92

QualityEngineering(品質(zhì)工程)

TaquchiMethods(田口方法)日本品管大師田口玄一博士(Dr.GenichiTaquchi)2023/1/93田口品質(zhì)工程內(nèi)涵工程重點(diǎn)在於設(shè)計(jì)出堅(jiān)耐性高的製程與產(chǎn)品，降低可能的變異，提高品質(zhì)以減少產(chǎn)品出廠後造成之社會(huì)損失。2023/1/94田口式品質(zhì)工程製程設(shè)計(jì)技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品設(shè)計(jì)(創(chuàng)新、改良)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(最小變異組合)參數(shù)設(shè)計(jì)(調(diào)整允差)允差

設(shè)計(jì)(檢測(cè)、管制、調(diào)整)製造服務(wù)生產(chǎn)線外品質(zhì)管制(Off-LineQualityControl)生產(chǎn)線上品質(zhì)管制(On-LineQualityControl)2023/1/95比較項(xiàng)目傳統(tǒng)品質(zhì)設(shè)計(jì)田口式品質(zhì)工程1.製造誤差之對(duì)策1.使用一切手法調(diào)整製程在目標(biāo)中心值2.採用較嚴(yán)格之規(guī)格公差1.找出使變異最小之設(shè)計(jì)製造組合2.調(diào)整製程平均符合規(guī)格中心值2.製造即售後服務(wù)之成本支出需增加成本成本不增反降3.從設(shè)計(jì)到製造之時(shí)間耗費(fèi)為達(dá)到減小變異，需自眾多因素中找出多項(xiàng)對(duì)策，頗耗時(shí)間決定對(duì)策之因素少，容易找出最佳之設(shè)計(jì)組合相對(duì)縮短開發(fā)時(shí)間，並可發(fā)展獨(dú)特製造技術(shù)2023/1/96

名詞定義

品質(zhì)損失函數(shù)堅(jiān)耐性

S/N比因子雜音水準(zhǔn)

處理自由度直交表系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)允差設(shè)計(jì)品質(zhì)特性2023/1/97

品質(zhì)(Quality)

‘品質(zhì)是產(chǎn)品出廠後對(duì)社會(huì)造成的最小損失’，田口認(rèn)為企業(yè)負(fù)有社會(huì)責(zé)任，故企業(yè)之經(jīng)營(yíng)成本不應(yīng)轉(zhuǎn)嫁成為全體人民所負(fù)擔(dān)的‘社會(huì)成本’;亦即品質(zhì)包括製造成本及出廠後之社會(huì)成本。2023/1/98

損失函數(shù)(LossFunction)

當(dāng)品質(zhì)特性從其目標(biāo)值因變異而偏移時(shí)，該產(chǎn)品之品質(zhì)損失結(jié)果將趨近於拋物線二次方程式，意即損失不應(yīng)只是合格/不合格(GO/NOGO)二分法來討論，而是具有連續(xù)性的特質(zhì)。品質(zhì)特性LSLmUSL大損失小m:目標(biāo)值2023/1/99

堅(jiān)耐性(Robustness)

產(chǎn)品經(jīng)特別設(shè)計(jì)後，品質(zhì)特性不受雜音因素影響，或?qū)﹄s音不敏感。

S/N比(SignaltoNoiseRatio)

係從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果換算db值，表示產(chǎn)品品質(zhì)性能的尺度，包括製程或產(chǎn)品水準(zhǔn)，及受變異影響之程度(特別指其穩(wěn)定度)。2023/1/910因子子(Factor)控制制因因子子(ControlFactor):因子子的的參參數(shù)數(shù)值值可可以以被被設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)工工程程師師選選定定且且可可被被控控制制者者。。雜音音因因子子(NoiseFactor):又稱稱誤誤差差因因子子，，其其效效應(yīng)應(yīng)在在於於調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)其其它它控控制制因因子子的的水水準(zhǔn)準(zhǔn)，，已已尋尋找找控控制制因因子子各各水水準(zhǔn)準(zhǔn)的的最最適適宜宜條條件件與與適適用用範(fàn)範(fàn)圍圍。。信號(hào)因因子(SignalFactor):又稱調(diào)調(diào)整因因子，，此因因子在設(shè)設(shè)計(jì)的的或一一定狀狀態(tài)下下，具具有控控制品品質(zhì)特特性的動(dòng)動(dòng)態(tài)特特性。。2022/12/2911雜音(Noise)某些無法法控制的的因子，，會(huì)造成成產(chǎn)品品品質(zhì)特性性的改變變，使得得產(chǎn)品功功能偏離離目標(biāo)值值，一般般又可分分成下列列三種雜雜音:A.內(nèi)部雜音音:由內(nèi)內(nèi)部因素素所造成成的雜音音，如:劣化、磨耗………。B.外部雜音音:由外外部因素素所引起起的雜音音，如:溫度、環(huán)境變異異……。C.產(chǎn)品間雜雜音:零零(組)件間變變異的雜雜音。2022/12/2912屬產(chǎn)品設(shè)計(jì)屬製程設(shè)計(jì)控制因子尺寸、材質(zhì)、型態(tài)加工程序、加工條件機(jī)具組合外部雜音因子使用者、操作方式溫度、衝擊、振動(dòng)溫度、操作人員、進(jìn)料電壓改變內(nèi)部雜音因子零組件、材料老化機(jī)具老化、工具磨耗產(chǎn)品間雜音因子產(chǎn)品之間的品質(zhì)差異製程變異各種品質(zhì)工程程因子2022/12/2913水準(zhǔn)(Level)某因子在進(jìn)行行實(shí)驗(yàn)時(shí)，所所選用的數(shù)個(gè)個(gè)特定值。處理(Treatment)各因子之水準(zhǔn)準(zhǔn)數(shù)之組合。自由度(DegreeofFreedom)係實(shí)驗(yàn)時(shí)獲取取情報(bào)大小之之衡量基準(zhǔn)，，一般自由度度愈大，獲得得情報(bào)則愈多多，其計(jì)算式式為“因子水水準(zhǔn)數(shù)-1=自由度”。2022/12/2914直交表(Orthogonal)直交表是有效效的用最少的的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，，作為設(shè)計(jì)者者檢討多數(shù)因因素的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)法。直交表對(duì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)有下列好處處:1.實(shí)驗(yàn)次數(shù)數(shù)少。2.具有良好好再現(xiàn)性。3.可以正確確地分析資料料。系別２系３系混合系直交表名稱因素各數(shù)

水準(zhǔn)數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)多元配置的次數(shù)2022/12/2915Expt.No.Column12345671234567811111111112222122112212222112121212212212122111212212111成份ababcacbcabc直交交表表(A)(B)(C)(D)實(shí)驗(yàn)1234567結(jié)果

12345678111111112111222213122112221122221118212121222212212119221112120221211117(i)無交交互互作作用用的的分分析析(A,B,C,D四種種控控制制因因子子)2022/12/2916ColumnColumn12345671(1)3254762(2)167453(3)76544(4)1235(5)326(6)17(7)B1C2(B×C)3D4(B×D)5A6711111111352111222248312211222141222211385212121250621221214372211221318221211222(ii)有交互作作用的分分析(已知有有BXC,BXD之交互作作用)交互作用用配行表表2022/12/2917Expt.ColumnNo.1234111112122231333421235223162312731328321393321成份ababExpt.ColumnNo.1234567891011111111111111211111222222311222111222412122122112512212212121612221221211721221122121821212221112921122212211102221111221211221212111221222112121221直交表直交表2022/12/2918Expt.ColumnNO.12345678910111213141511111111111111112111111122222222311122221111222241112222222211115122112211221122612211222211221171222211112222118122221122111122921212121212121210212121221212121112122121121221211221221212121121213221122112211221142211221211221121522121121221211216221211221121221成份ababcacbcabcdadbdabdcdacdbcdabcd直交表2022/12/2919Expt.ColumnNo.12345678111111111211222222311333333412112233512223311612331122713121323813232131913313212102113322111212113321221322113132212313214222312131522312321162313231217232131231823321231直交交表表2022/12/2920〔實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)例例〕〕設(shè)某某一一電電氣氣回回路路的的輸輸出出Y，能能夠夠?qū)?duì)Y發(fā)生影響響的因素素有A=R1、B=R2、C=R3、D=C1、E=C2五個(gè)種類類，各因素素皆以2水準(zhǔn)來來實(shí)驗(yàn)。I.舊法:實(shí)驗(yàn)次數(shù)數(shù)次次12121212121212112212R1R2R3C2C12022/12/2921II.直交表的的實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)次數(shù)數(shù)8次No.ABCDE12345671234567811111111112222122112212222112121212212212122111212212111行2022/12/2922品質(zhì)特性性(QualityCharacteristic)特性值望目特性動(dòng)特性（信號(hào)因素M的水準(zhǔn)已知)2022/12/2923系統(tǒng)設(shè)計(jì)(SystemDesign)在設(shè)計(jì)計(jì)新產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)時(shí)，考考量將將工程程上已已知或或成熟熟之技技術(shù)運(yùn)運(yùn)用於於零(組、元)件選用及及組裝裝成系系統(tǒng)，，以期期產(chǎn)品品或製製程機(jī)機(jī)能在在既訂訂之目目標(biāo)內(nèi)內(nèi)。亦稱稱為機(jī)機(jī)能設(shè)設(shè)計(jì)或或一次次設(shè)計(jì)計(jì)。參數(shù)設(shè)計(jì)(ParameterDesign)在產(chǎn)品品設(shè)計(jì)計(jì)階段段，針針對(duì)品品質(zhì)特特性去去挑選選適當(dāng)當(dāng)參數(shù)數(shù)組合合，使使產(chǎn)品品在低低成本本之下下，仍仍有理理想的的機(jī)能能或最最小的的變異異。亦稱稱為二二次設(shè)設(shè)計(jì)或或堅(jiān)耐耐設(shè)計(jì)計(jì)。允差設(shè)計(jì)(ToleranceDesign)在產(chǎn)品品設(shè)計(jì)計(jì)階段段，系系統(tǒng)與與系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)各各元件件間中中心值值確定定後，，考量量對(duì)系系統(tǒng)之之變異異及成成本影影響，，調(diào)整整零件件允許許誤差差之設(shè)設(shè)計(jì)稱稱之。亦可可稱為為三次次設(shè)計(jì)計(jì)。2022/12/2924參數(shù)設(shè)計(jì)之之觀念A(yù)1A2y要因因AB1B2y要因因B先利用非線線性關(guān)係把把變異縮小利用線性關(guān)關(guān)係把特性性平均值調(diào)整整到目標(biāo)值值上目標(biāo)值m2022/12/2925參數(shù)設(shè)計(jì)的的步驟步驟1、明明白確定定設(shè)計(jì)的目目的步驟2、檢檢討目的特特性及因素素步驟3、因因素的配置置步驟4、決決定實(shí)驗(yàn)程程序，進(jìn)進(jìn)度安排步驟5、實(shí)實(shí)驗(yàn)和取得得數(shù)據(jù)步驟6、數(shù)數(shù)據(jù)的解析析和最適條條件的決定定步驟7、最最適條件下下效果的推推定步驟8、確確認(rèn)實(shí)驗(yàn)2022/12/2926參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)之應(yīng)用用實(shí)例步驟一：：設(shè)計(jì)的的目的半導(dǎo)體用用矽晶圓圓上的鎳鎳鎘電鍍鍍膜，必必須開發(fā)發(fā)沒有電電解質(zhì)電電鍍的電電鍍法，，電鍍膜膜被要求求的特性性是晶圓圓面上的的電鍍膜膜厚，晶晶圓面上上的變異異必須在在2.0±0.35m，請(qǐng)求出出開發(fā)新新電鍍法法的最適適條件。。2022/12/2927步驟二：：目的特特性因子子的檢討討Ni電鍍膜厚厚晶圓面內(nèi)位置還原劑量量2c.c./4c.c./6c.c.氨水(浴PH調(diào)整值)10/20/30電鍍時(shí)間5min/10min/15min電鍍槽溫度adbecDBCA晶圓面內(nèi)位置2022/12/2928步驟三三：因因子的的配置置記號(hào)123A2c.c.4c.c.6c.cBC102030D5min10min15min行A1B2C3D4S(晶圓面內(nèi)位置)號(hào)電鍍時(shí)間電鍍槽溫度氨水還原劑量abcdeNo1111121222313334212352231數(shù)據(jù)62312731328321393321步驟四四：決決定實(shí)實(shí)驗(yàn)順順序，，進(jìn)度度安排排因子與與水準(zhǔn)準(zhǔn)因子配配置表表2022/12/2929步驟五五：實(shí)實(shí)驗(yàn)及及收集集數(shù)據(jù)據(jù)行ABCDNi膜厚數(shù)據(jù)(單位:刻度)號(hào)1234abcdeNo111110.800.640.500.540.50212221.661.451.631.831.50313331.391.211.361.531.45421231.952.022.162.102.14522310.430.570.540.640.96623123.203.023.583.764.66731321.481.522.442.321.84832134.353.894.485.024.76933212.052.222.481.672.67實(shí)驗(yàn)的的配置置及數(shù)數(shù)據(jù)2022/12/2930步驟驟六六：：數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)分分析析及及決決定定最最適適條條件件(1)SN比之之計(jì)計(jì)算算(2)靈靈敏敏度度S之計(jì)計(jì)算算(3)作作出出各各個(gè)個(gè)樣樣本本SN比和和靈靈敏敏度度S一覽覽表表樣本NO.12345678913.3420.6821.3427.479.8915.0812.6620.4315.12-4.544.152.846.33-4.1111.25.6213.066.892022/12/2931(4)求各各因子水準(zhǔn)的的SN比及及靈敏度S之平均值(5)作出出各因子和各各水準(zhǔn)的SN