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精益六西格玛在提高异型铜带表面质量的应用研究论文

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  关键词:精益六西格玛;异型铜带;表面质量;硌伤

  引线框架作为芯片封装的关键基材,起着稳固芯片、连接电路、散热等作用[1]。作为引线框架材料的异型铜带,必须具备尺寸精度高、表面质量好、综合性能优异等特性。由于铜带表面质量对芯片焊接可靠性影响较大,在出厂时,不允许表面存在缺陷的产品流出[2]。某公司自2023年1-5月以来,铜带因表面质量缺陷造成的报废率高达5.44%,给公司造成了严重的经济损失和负面影响。如何降低此缺陷的发生率,是企业亟须解决的一道难题。

精益六西格玛在提高异型铜带表面质量的应用研究论文

  1六西格玛管理方法介绍

  六西格玛管理方法是以提高顾客满意度和降低生产过程质量成本损失为目标的,科学、高效的改进方法[2-4]。于光远等[5]以改善DC04汽车板延伸率为课题,通过采用六西格玛管理法,使得DC04汽车板平均延伸率稳定控制在45%以上。王勇等[6]通过六西格玛DMAIC过程方法的运用,将合格率从80%提升到98.5%,极大地降低了生产成本。鉴于此,文章以异型铜带表面质量提升作为研究课题,通过使用六西格玛方法,以期降低表面缺陷报废率,提升客户满意度。

  2六西格玛方法提升异型铜带表面质量案例分析

  2.1定义阶段

  2.1.1异型铜带生产工艺流程

  某公司异型铜带的生产工艺:上引熔铸—挤压—多道次冷轧—多道次退火—精轧—清洗—分切—包装,如图1所示。

  2.1.2确定目标

  半导体元器件在芯片塑封前,需在铜基引线框架上钎焊芯片,而铜带表面质量的好坏,决定了焊接质量的可靠性。常见的铜带表面缺陷主要包括色差、硌伤、不良印痕、气泡、分层及氧化等,如图2所示。

  由于铜带表面质量对终端产品的安全性能影响较大,有效改善铜带表面缺陷至关重要。因此,根据生产成本控制要求,确定研究目标为:异型铜带表面缺陷报废率低于3%。

  2.2量测阶段(M)

  测量阶段主要针对生产现状进行数据收集和统计分析。

  2.2.1识别关键特性

  为识别何种表面缺陷造成的报废率最大,现对2023年1~5月的生产报废明细进行了统计,如图3所示。

  从图3可以看出,导致报废量较高的主要原因为铜带表面硌伤。因此,将降低表面硌伤报废量视为关键质量特性。

  2.3分析阶段(M)

  2.3.1鱼骨图分析

  为找到硌伤原因,采用头脑风暴法进行了分析并绘制鱼骨图,如图4所示。

  2.3.2失效模式影响分析(FMEA)

  现对生产过程进行FMEA分析,并将RPN分值大于100作为关键输入变量,并对高风险输入因素进行改善。

  通过对FMEA分析得出需要改善的关键输入项目共计3个,即收卷对中装置故障、定位导轮粘有异物、包装方式不当。

  2.4改善阶段(I)

  为能有效降低异型铜带硌伤缺陷的报废率,现对上述关键输入项目提出相应的改善方案。

  2.4.1最佳改善方案的设计

  (1)收卷对中装置问题的潜在解决方案

  收卷对中装置是保证带材收卷塔形度和错层的关键。因此,解决收卷对中装置故障的方案只能是找到合适的高度和直度区间,并进行管理。

  采用评估矩阵从成本、时间、风险三个维度方面,对收卷对中装置故障提出的改善方案进行筛选分析。如表1。

  最终,选择改善方案3,从而有效改善收卷对中装置发生故障的可能性。

  (2)定位导轮粘有异物问题的潜在解决方案

  铜带在剪切过程中导轮材质为硬质合金,表面易粘附铜屑或异物造成铜带硌伤。因此,解决导轮粘附异物的方案在于能够及时发现并及时擦除导轮表面异物。基于此,采用评估矩阵进行方案筛选,具体如表2所示。

  通过表2可知,能够彻底改善导轮粘附异物的最佳方案为采用视觉系统对导轮进行监控。

  (3)包装方式不当问题的潜在解决方案

  异型铜带在进行包装时,铜带相邻层之间易发生相对滑动,形成硌伤。针对此情况,解决方案主要在于减少带材相对滑动,并在带材之间衬垫防护材料。从成本、时间、风险三个维度采用评估矩阵进行方案筛选,具体如表3所示。

  因此,针对包装方式不当问题,结合生产实际,其最佳方案为2。

  2.4.2改善方案实施和效果

  通过开展上述优选的3个改善方案,采用点线图对实施前后带材表面硌伤缺陷产生的报废率进行了对比。

  为确认方案实施后的过程能力,使用Mintab软件对方案实施前后收集的数据进行过程能力分析,如图5所示。从图5可以看出,实施前硌伤缺陷的DPMO数值为999971,方案实施后,DPMO数值降至36599,表明过程可控且效果显著。

  2.5控制阶段(C)

  控制阶段是对改善效果的维持和稳固,也是整改活动开展的目的。因此,为能将异型铜带表面缺陷维持在3%以下,对制定的最佳方案转化为操作规程,并对人员进行培训。

  2.6实施效果评价

  通过对异型铜带表面硌伤缺陷改善,某公司产品报废率得到大幅度降低,从改善前的5.44%降低到了2.53%,降幅高达53.49%,取得显著的改善效果。

  3结语

  文章通过对异型铜带表面质量缺陷进行了深入研究,特别是对铜带表面硌伤的改善,提出了精益六西格玛的解决方案。通过实施改善措施,有效提高了异型铜带表面质量,为企业的生产提供了有力支持。

  参考文献

  [1]陈文革,王纯.集成电路用金属铜基引线框架和电子封装材料研究进展[J].材料导报,2002,16(7):29-30+57.

  [2]米绪军,娄花芬,解浩峰,等.我国先进铜基材料发展战略研究[J].中国工程科学,2023,25(1):96-103.

  [3]李六军,李习周,郭昌宏.引线框架表面缺陷与解决方法浅析[J].中国集成电路,2021,30(8):74-79.

  [4]Antony J,GhadgeA,Ashby AS,et al.Lean Six Sigma journey in a UK higher education institute:acase study[J].The International Journal of Quality Reliability Management,2018,35(2):510-526.

  [5]Jordan E,Kusar J,Rihar L,et al.Portfolio analysis of a Lean Six Sigma production process[J].Central European Journal of Oper-ations Research,2019,27(3):797-813.

  [6]于光远,杜艳玲,刘素丽,等.运用六西格玛方法提升邯钢冷轧汽车用钢DC04产品质量[J].天津冶金,2022(3):79-83.

  [7]王勇.6Sigma在W公司质量管理中的应用研究[D].桂林:桂林理工大学,2019.

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