田口式品質(zhì)工程

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，影響該項疵病的原因有多項，

而每項疵病原因又有多種水準(zhǔn)，該如何去規(guī)劃實驗設(shè)計才能使實驗次數(shù)減少而又不影響品質(zhì)的判定，即決定各項可控制因子的水準(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)涵工程重點在於設(shè)計出堅耐性高的製程與產(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損失。2023/1/94田口式品質(zhì)工程製程設(shè)計技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品設(shè)計(創(chuàng)新、改良)系統(tǒng)設(shè)計(最小變異組合)參數(shù)設(shè)計(調(diào)整允差)允差

設(shè)計(檢測、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比較項目傳統(tǒng)品質(zhì)設(shè)計田口式品質(zhì)工程1.製造誤差之對策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)計到製造之時間耗費為達到減小變異，需自眾多因素中找出多項對策，頗耗時間決定對策之因素少，容易找出最佳之設(shè)計組合相對縮短開發(fā)時間，並可發(fā)展獨特製造技術(shù)2023/1/96

名詞定義

品質(zhì)損失函數(shù)堅耐性

S/N比因子雜音水準(zhǔn)

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

品質(zhì)(Quality)

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

堅耐性(Robustness)

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

S/N比(SignaltoNoiseRatio)

係從實驗的結(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(Factor)控制因子(ControlFactor):因子的參數(shù)值值可以被設(shè)設(shè)計工程師師選定且可被被控制者。雜音因子(NoiseFactor):又稱誤差因因子，其效效應(yīng)在在於調(diào)節(jié)其其它控制因因子的水準(zhǔn)準(zhǔn)，已尋找找控制因因子各水水準(zhǔn)的最適適宜條件與與適用範(fàn)圍圍。信號因子(SignalFactor):又稱調(diào)整因因子，此因因子在設(shè)計的的或一定狀狀態(tài)下，具具有控制品品質(zhì)特性的動態(tài)特特性。2022/12/2911雜音(Noise)某些無法控控制的因子子，會造成成產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)特性的改改變，使得得產(chǎn)品功能能偏離目標(biāo)標(biāo)值，一般般又可分成成下列三種種雜音:A.內(nèi)部雜音:由內(nèi)部因因素所造成成的雜音，，如:劣化化、磨耗……。B.外部雜音:由外部因因素所引起起的雜音，，如:溫度度、環(huán)境變異………。C.產(chǎn)品間雜音音:零(組組)件間變變異的雜音音。2022/12/2912屬產(chǎn)品設(shè)計屬製程設(shè)計控制因子尺寸、材質(zhì)、型態(tài)加工程序、加工條件機具組合外部雜音因子使用者、操作方式溫度、衝擊、振動溫度、操作人員、進料電壓改變內(nèi)部雜音因子零組件、材料老化機具老化、工具磨耗產(chǎn)品間雜音因子產(chǎn)品之間的品質(zhì)差異製程變異各種種品品質(zhì)質(zhì)工工程程因因子子2022/12/2913水準(zhǔn)準(zhǔn)(Level)某因因子子在在進進行行實實驗驗時時，，所所選選用用的的數(shù)數(shù)個個特特定定值值。處理理(Treatment)各因因子子之之水水準(zhǔn)準(zhǔn)數(shù)數(shù)之之組組合合。自由係實驗時獲取情報大小之衡量基準(zhǔn)，一般自由度愈大，獲得情報則愈多，其計算式為“因子水準(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驗次數(shù)，，作為設(shè)計者者檢討多數(shù)因因素的實驗驗法。直交表對實驗驗有下列好處處:1.實驗次數(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)實驗次數(shù)多元配置的次數(shù)2022/12/2915Expt.No.Column12345671234567811111111112222122112212222112121212212212122111212212111成份ababcacbcabc直交表(A)(B)(C)(D)實驗1234567結(jié)果

12345678111111112111222213122112221122221118212121222212212119221112120221211117(i)無交互作用的的分析(A,B,C,D四種控制因子子)2022/12/2916ColumnColumn12345671(1)3254762(2)167453(3)76544(4)1235(5)326(6)17(7)B1C2(B×C)3D4(B×D)5A6711111111352111222248312211222141222211385212121250621221214372211221318221211222(ii)有交互互作用用的分分析(已知知有BXC,BXD之交互互作用用)交互作作用配配行表表2022/12/2917Expt.ColumnNo.1234111112122231333421235223162312731328321393321成份ababExpt.ColumnNo.1234567891011111111111111211111222222311222111222412122122112512212212121612221221211721221122121821212221112921122212211102221111221211221212111221222112121221直交表表直交表表2022/12/2918Expt.ColumnNO.12345678910111213141511111111111111112111111122222222311122221111222241112222222211115122112211221122612211222211221171222211112222118122221122111122921212121212121210212121221212121112122121121221211221221212121121213221122112211221142211221211221121522121121221211216221211221121221成份ababcacbcabcdadbdabdcdacdbcdabcd直交表表2022/12/2919Expt.ColumnNo.12345678111111111211222222311333333412112233512223311612331122713121323813232131913313212102113322111212113321221322113132212313214222312131522312321162313231217232131231823321231直交表2022/12/2920〔實驗例例〕設(shè)某一電電氣回路路的輸出出Y，能夠?qū)發(fā)生影響響的因素素有A=R1、B=R2、C=R3、D=C1、E=C2五個種類類，各因素素皆以2水準(zhǔn)來來實驗。I.舊法:實驗次數(shù)數(shù)次次12121212121212112212R1R2R3C2C12022/12/2921II.直交表的的實驗:實驗次數(shù)數(shù)8次No.ABCDE12345671234567811111111112222122112212222112121212212212122111212212111行2022/12/2922品質(zhì)特性性(QualityCharacteristic)特性值望目特性動特性（信號因素M的水準(zhǔn)已知)2022/12/2923系統(tǒng)設(shè)計(SystemDesign)在設(shè)計新產(chǎn)產(chǎn)品時，考考量將工程程上已知或或成熟之技技術(shù)運用於於零(組、元)件選用及組裝裝成系統(tǒng)，，以期產(chǎn)品品或製程機機能在既訂訂之目標(biāo)內(nèi)內(nèi)。亦稱為機機能設(shè)計或或一次設(shè)計計。參數(shù)設(shè)計(ParameterDesign)在產(chǎn)品設(shè)計計階段，針針對品質(zhì)特特性去挑選選適當(dāng)參數(shù)數(shù)組合，使使產(chǎn)品在低低成本之下下，仍有理理想的機能能或最小的的變異。亦稱為二二次設(shè)計或或堅耐設(shè)計計。允差設(shè)計(ToleranceDesign)在產(chǎn)品設(shè)計計階段，系系統(tǒng)與系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)各元件件間中心值值確定後，，考量對系系統(tǒng)之變異異及成本影影響，調(diào)整整零件允許許誤差之設(shè)設(shè)計稱之。亦可稱為為三次設(shè)計計。2022/12/2924參數(shù)數(shù)設(shè)設(shè)計計之之觀觀念念A(yù)1A2y要因因AB1B2y要因因B先利利用用非非線線性性關(guān)關(guān)係係把把變異異縮縮小小利用用線線性性關(guān)關(guān)係係把把特特性性平均均值值調(diào)調(diào)整整到到目目標(biāo)標(biāo)值值上目標(biāo)標(biāo)值值m2022/12/2925參數(shù)設(shè)計的步步驟步驟1、明明白確定設(shè)計計的目的步驟2、檢討討目的特性及及因素步驟3、因素素的配置步驟4、決定定實驗程序，，進度安排排步驟5、實驗驗和取得數(shù)據(jù)據(jù)步驟6、數(shù)據(jù)據(jù)的解析和最最適條件的決決定步驟7、最適適條件下效果果的推定步驟8、確認(rèn)認(rèn)實驗2022/12/2926參數(shù)設(shè)計之應(yīng)應(yīng)用實例步驟一：設(shè)計計的目的半導(dǎo)體用矽晶晶圓上的鎳鎘鎘電鍍膜，必必須開發(fā)沒有有電解質(zhì)電鍍鍍的電鍍法，，電鍍膜被要要求的特性是是晶圓面上的的電鍍膜厚，，晶圓面上的的變異必須在在2.0±0.35m，請求出開發(fā)發(fā)新電鍍法的的最適條件。。2022/12/2927步驟二二：目目的特特性因因子的的檢討討Ni電鍍鍍膜膜厚厚晶圓圓面面內(nèi)位位置置還原原劑劑量量2c.c./4c.c./6c.c.氨水水(浴浴PH調(diào)整整值值)10/20/30電鍍鍍時時間間5min/10min/15min電鍍鍍槽槽溫溫度度adbecDBCA晶圓圓面面內(nèi)位位置置2022/12/2928步驟三：：因子的的配置記號123A2c.c.4c.c.6c.cBC102030D5min10min15min行A1B2C3D4S(晶圓面內(nèi)位置)號電鍍時間電鍍槽溫度氨水還原劑量abcdeNo1111121222313334212352231數(shù)據(jù)62312731328321393321步驟四：：決定實實驗順序序，進度度安排因子與水水準(zhǔn)因子配置置表2022/12/2929步驟五：實實驗及收集集數(shù)據(jù)行ABCDNi膜厚數(shù)據(jù)(單位:刻度)號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實驗的配置置及數(shù)據(jù)2022/12/2930步驟六：數(shù)數(shù)據(jù)分析及及決定最適適條件(1)SN比之之計算(2)靈靈敏度S之計算(3)作作出各個樣樣本SN比和和靈敏敏度S一覽表樣本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)求求各因子水水準(zhǔn)的SN比及及靈敏敏度S之平均值(5)作作出各因子子和各水準(zhǔn)準(zhǔn)的SN比及及靈敏敏度S的一覽表要因123Max-MinA18.4517.4816.672.39B17.8217.0017.180.82C16.2921.09