DPMO：成就世界級工藝品質(zhì)的工具
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如果使用適當(dāng)?shù)脑挘珼PMO是一個(gè)比第一次通過率更有效的品質(zhì)測量工具。一段時(shí)間以來，測量和比較裝配過程的品質(zhì)已經(jīng)是一個(gè)難以捉摸的努力。百萬機(jī)會缺陷數(shù)(DPMO, defects per million opportunities)是頂級的裝配工廠所采用的度量標(biāo)準(zhǔn)。它也是允許計(jì)算過程中每一步品質(zhì)成績的方法的基礎(chǔ)，從絲網(wǎng)印刷到波峰焊接和手工插件。這個(gè)信息需要用來確認(rèn)哪些過程步驟和電路板設(shè)計(jì)要素需要改進(jìn)。DPMO數(shù)據(jù)有助于印刷電路裝配(PCA)“原始”合格率的計(jì)算，即，沒有在線補(bǔ)焊發(fā)生時(shí)所達(dá)到的合格率。
傳統(tǒng)的第一次通過合格率(First-pass Yield)
第一次通過合格率(FPY, first-pass yield)已經(jīng)是評估裝配質(zhì)量的傳統(tǒng)準(zhǔn)繩。FPY受到三種主要的因素干擾：
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原始合格率越差，越可能誤導(dǎo)將來的改進(jìn)。50~90%的FPY可能意味著原始性能非常差，“不錯(cuò)的”90%的成績不應(yīng)該得到稱贊。
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它不提供一個(gè)有效的不同產(chǎn)品或競爭對手之間的有效比較，因?yàn)樗陔娐钒逶O(shè)計(jì)復(fù)雜性的影響方面作因素的分解。
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它忽視在線檢查和補(bǔ)焊，這些都提高FPY數(shù)值和增加成本。
DPMO方法計(jì)算所有出現(xiàn)在裝配過程中的缺陷，并以手工和自動檢查與測試來確認(rèn)。通過計(jì)數(shù)所有缺陷，使得計(jì)算相當(dāng)于FPY的原始合格率成為可能，假設(shè)在測試之前沒有補(bǔ)焊。原始合格率不是確定基準(zhǔn)目的的一個(gè)完全滿意的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗举|(zhì)上隨著電路板設(shè)計(jì)的復(fù)雜性而變化，但至少它比FPY更真實(shí)地代表過程品質(zhì)。
定義DPMO
早在九十年代初開始的DPMO測量方法，沒有標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法，因此結(jié)果是不可移動的，不允許不同產(chǎn)品或設(shè)施之間的性能比較。例如，DPMO可能唯一的只與在線測試找出的缺陷有聯(lián)系，忽略那些在裝配過程中作為補(bǔ)焊一部分所改正的，以及那些在功能或系統(tǒng)測試所確認(rèn)的。還有，OFD的總數(shù)可能基于元件、引腳或兩者一起的數(shù)量。當(dāng)把焊接點(diǎn)列入方程因素時(shí)，一些設(shè)施包括了通路孔，而其它則只包括引腳或端子的數(shù)量。通過少計(jì)缺陷和多計(jì)OFD，DPMO的值被人為地提高。這是因?yàn)镈PMO的方程式為：
DPMO = (裝配期間產(chǎn)生的缺陷總數(shù) x 106) ÷ (缺陷機(jī)會總數(shù))
在給定板編號上的OFD數(shù)量定義為元件數(shù)量與引腳數(shù)量的和(表一)1。這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，有希望將成為工業(yè)規(guī)范。對每一個(gè)過程步驟的DPMO的分析，可能需要把膠點(diǎn)的數(shù)量增加到上述定義的缺陷機(jī)會數(shù)中。這個(gè)只應(yīng)用于單個(gè)過程步驟的DPMO的計(jì)算，不是全過程的DPMO。對全過程DPMO，OFD的數(shù)量保持等于元件數(shù)量加上焊接點(diǎn)數(shù)量。
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Table 1 Computation of OFDs for a Given Board Part Number |
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Component |
Number of Parts |
Number of Leads |
Number of Defect Opportunities |
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Top SMT |
190
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2437
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2627
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Bottom SMT |
775
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1550
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2325
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Manual Assembly |
7
|
350
|
357
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Other/Final Manual Assembly |
5
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-
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5
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Total |
977
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4337
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5314
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計(jì)算缺陷應(yīng)該象計(jì)算OFD數(shù)量一樣直接了當(dāng)。一個(gè)缺陷是看作“引腳彎曲”、“開焊”還是“漏焊”，它只是一個(gè)缺陷，而不是三個(gè)。推薦缺陷計(jì)數(shù)使用一般常識，例如，跟隨表二中的規(guī)則。正如OFD計(jì)數(shù)不應(yīng)該過度地抬高DPMO性能一樣，缺陷計(jì)數(shù)也不應(yīng)該低估成績。
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Table 2, Example of Rules for Counting Defects1 |
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Defect |
Number of Defects |
Possible Causes |
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All QFP-208 off pad |
1
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Placement accuracy |
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n leads on QFP-208 off pad |
n
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Component vendor, PCB registration, pick-and-place |
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Back ward QFP-208 |
1
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Setup, components in tray |
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one bent lead on QFP (resulting in an open) |
1
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Component vendor, pick-and-place vision/placement,mishandling |
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n opens on QFP |
n
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Damaged component/lead, screen printing |
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n bridges on QFP |
n
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Screen printing, reflow |
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n R&Cs lifted after wave |
n
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Glue dispensing, curing oven, wave solder, pad vs. termination dimensions |
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n solder balls |
1
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Wave solder |
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n white stains on PCB |
1
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Cleaning |
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n trace cuts on PCB |
n
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Bare board manufacturer |
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wrong test |
1
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Fixture, test software |
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對選作最佳性能水平例子的個(gè)案研究，從1080塊板的樣品中找到294個(gè)缺陷(表三)。在這個(gè)例子中，包含在樣品中的板的數(shù)量從絲網(wǎng)印刷到在線測試(ICT)都是相同的，因?yàn)榘迨沁B續(xù)地在一條雙SMT生產(chǎn)線上裝配的。當(dāng)過程分開時(shí)，即低底面、頂面和測試，在每一個(gè)這些步驟中處理的板數(shù)是經(jīng)常變化的。
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Table 3, Defect Distribution and DPMO by Process Step |
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Defect Origin |
Number of Defects in Sample |
Percent of Defects |
DPMO |
Board Pritine Yield in % |
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Screen print |
120
|
44
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27.9
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89.5
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Pick & Place |
85
|
29
|
81.5
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92.4
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Glue dispensing |
2
|
1
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2.4
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99.8
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Wave |
21
|
7
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55.5
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98.1
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Manual assembly |
66
|
22
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5092
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94.1
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Total |
294
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100
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51.2
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76.2
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按過程步驟分的缺陷
有三個(gè)步驟來把缺陷歸因于它們出自的過程步驟：
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列出所有缺陷類型，指出在哪個(gè)步驟它們被確認(rèn)。
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用參考標(biāo)志符來找出每個(gè)缺陷出自的位置。許多情況是簡單的，但其它的則非常復(fù)雜。特別是對于在測試找出的缺陷。雖然這項(xiàng)研究可能艱苦，但它對每一步真正的品質(zhì)測量是必須的。
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把那些與過程無關(guān)的缺陷從列表中去掉。沒發(fā)現(xiàn)缺陷、有缺陷的元件和空板是容易確認(rèn)的。可能更復(fù)雜的項(xiàng)目諸如引腳彎曲，它可能由于元件供應(yīng)商或裝配期間的元件處理。
與實(shí)際過程源有關(guān)的缺陷還不象想像的那么復(fù)雜 — 常識與一些經(jīng)驗(yàn)對復(fù)雜的情況都可將過程減少到至多幾個(gè)小時(shí)。對所選擇的板和前面所定義的樣品的結(jié)果在表三中列出。
當(dāng)過程品質(zhì)處在世界級水平，絲網(wǎng)印刷和元件貼裝最可能是缺陷的兩個(gè)最大原因(圖二)。在本文所述的情況中，手工裝配不是世界級水平的(最好級別的DPMO應(yīng)該低于1300，不大于5000)，這解釋了它造成總?cè)毕莘植嫉?2%。
對除了手工裝配以外的所有過程，表三中的DPMO值是世界級的，產(chǎn)生了相當(dāng)板的復(fù)雜性(5314個(gè)OFD和每個(gè)元件平均4.4個(gè)引腳)而言很高的原始合格率。原始合格率(pristine yield)用下列公式計(jì)算：
Yield = [1 - (DPMO)/106)]n
n = 每板的OFD數(shù)量
表三中的數(shù)據(jù)證明FPY不是精確的品質(zhì)測量：有點(diǎn)不討人好的76.2%的過程合格率歪曲了51 DPMO所顯示的高水準(zhǔn)品質(zhì)。對于有接近1000個(gè)元件的PCA，28 DPMO的絲印、82 DPMO的元件貼裝和 55 的波峰焊接，無疑是兩千年的世界級水平。
結(jié)論
過程DPMO分析仍然是比較不同過程與裝配線的品質(zhì)性能的有效工具。對于不板編號的、給定的過程與裝配線的DPMO水平變化，有助于比較不同PCA布局的可制造性。這是一個(gè)提高為制造著想的設(shè)計(jì)(DFM, design for manufacturing)過程的無價(jià)的參考資料。堅(jiān)實(shí)的過程DPMO數(shù)據(jù)是在設(shè)計(jì)階段預(yù)測新的PCA的合格率所必須的。它可影響生產(chǎn)發(fā)放前布局與元件選擇，提供估算的生產(chǎn)成本，它影響新產(chǎn)品的銷售價(jià)格和市場競爭性。