（机械工程专业论文）mlcc制造系统引入6sigma质量控制理论的实证研究.pdf

中文摘要 随着现代制造技术的发展，电子制品的制作工艺类型呈现多样化的趋势， 物理加工、化学加工应用于同一制品的不同加工过程中，而且各加工工序所产 生的诸多效应还可能相对滞后及相互交杂。同时，实际的加工过程往往同理想 的理论比较而言，具有更多的变化因素与环境限制。 然而，由于市场需求与竞争的因素。电子制品的小型化、精密亿与制品产 量的规模化又加大了对其品质进行控制的难度。传统的质量控制方式由于其控 制理论及手段的局限性，对于每天大规模生产出的制品，其传统的分析方式已 经无法对随时出现的质量迥题做出适时、有效的判断以及控制与持久改善。 将统计学与传统的质量控制理论相结合的6 s i g m a 质量控制理论，自其创建 以来，日益引起国际各大知名制造业厂商的重视。在国内，也有越来越多的厂 商尝试引入这一先进的质量控制理论。 本文正是以m l c c ( m u l t i l a y e rc e r a m i cc a p a c i t o r ) 制程这一典型的现 代电子产品制造程序为例，阐述了通过d m a i c 程序，进行制程能力c p ，c p k 分 析，确定c t o ，制定关键量列表实验设计，以至提出最终结论验证及持续解决 方案的全过程。论述了利用以上6 s i g m a 质量控制理论，进行对b a r 被挤缺陷、 n i - m l c c 制品c r a c k 缺陷分析的全过程。其中运用了多种6 s i g m a 的工具如：x ym a t r i x 、p f m e a 、g a g er & r 、p r o c e s sc a p a b i l i t ya n a l y s i s 、r e g r e s s i o n a n a l y s i s 等加以辅助分析。而通过以上实例，本文又归纳出将6 s i g m a 质量控 制理论应用于实际工作中时所需要加以重视的特定问题。 在当今中国经济模式由“投资驱动型”经济努力转向“效益驱动型”经济 的重要时刻，如何通过有效方式增强产品的质量控制，进而获碍明显的经济效 果就显得尤为重要。本文最后针对现代电子制造业各个生产工序所遇到的，包 括制品不良率降低，制品生产性向上等各类实际问题，提出了基于6 s i g m a 质量 控制理论的解决方法与建议。 关键词：塑层阻登电查；厦量撞剑；剑猩能左 a b s t r a c t w i t hd e v e l o p m e n to f m o d e m t e c h n o l o g y ，m a n u f a c t u r i n gm a l l r l e ro f e l e c t r i c p r o d u c t i o nh a ss h o w nad i v e r s i f o i t nt r e n d p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o c e s sh a v eb e e n a p p l i e dt ov a r i o u sw o r k i n gp r o c e d u r eo f t h ep r o d u c t i o n ，a n dt h e i re f f e c t sw o u l dl a s ti n t h en e x ts e v e r a ls t e p s ，m u l t i f a r i o u sd o m i n oe f f e c tm i g h ta l s ob es p r u n gb yt h e s e i m p a c t i v er e a c t i o n s i na d d i t i o n ，a r t i f i c i a lf a c t o r sa n d e n v i r o n m e n tc h a n g e sm u s tb e c o n s u l t e da st h ee s s e n t i a lp o i n t sf o ra na c t u a lm a n u f a c t u r i n gp r o c e s s h o w e v e r ，d u et om a r k e tr e q u i r e m e n t ，e l e c t r i cp r o d u c t i o nb e c a m es m a l l e ra n dm o r e p r e c i s e ，a n dm o s te l e c t r i cp r o d u c t i o nk e e p sav a s to u t p u tq u a n t i t yf o rc o s tr e d u c t i o n , i tb e c o m e sm o r ed i f f i c u l tt oc o n t r o lt h ep r o d u c t i o nq u a l i t y f o rt h em a s sp r o d u c t i o n ， w en e e dam o r ep r o m p t ，m o r ee f f e c t i v eq u a l i t yc o n t r o lm a n n e rt og u i d eu st os c a l e t h ew h o l em a n u f a c t u r i n gp r o c e s s ；o b v i o u s l yt h et r a d i t i o n a lq u a l i t yc o n t r o li n a n n o f c o u l dn o tg i v eu sas a t i s f a c t o r ya n s w e r 6 s i g m ai st h eq u a l i t ym a n a g e m e n tt h e o r yc o m b i n i n gs t a t i s t i c s 诵t | lt r a d i t i o n a l q u a l i t ym a n a g e m e n t ( q m ) m a n yw o r l d w i d ef a m o u s & h o n o r a b l ec o r p o r a t i o n s a d o p t e dt h i sm o d e m m a n n e rt oi m p r o v et h e i rm a n u f a c t u r ep r o c e s s f u r t h e r m o r e ， 6 s i g m ab e c a m ep o p u l a ra m o n gm a n yd o m e s t i cc o m p a n i e si nr e c e n ty e a r s e x a m p l e sf o rm l c c ( m u l t i l a y e rc e r a m i cc a p a c i t o r ) ，at y p i c a lm o d e m e l e c t r i c p r o d u c t i o n ，a r ed e m o n s t r a t e do nt h i st h e s i s i m p r o v e m e n tp r o c e d u r ei n c l u d e dc p k a n a l y s i s ，c t qa s c e r t a i n i n g ，a n de x a m i n a t i o nv i ad m a i cp r o c e s s f i n a l l y , c o n c l u s i o n i sv a l i d a t e da n dt h ec o l s e sa l ee s t a b l i s h e da sap e r s i s t e n ts o l u t i o n t h ep r a c t i c a l a p p l i c a t i o n si n c l u d e dt h ew h o l ep r o c e s sf o rb a le x t r u s i o n 、n i m 1 c cc r a c k f a i l u r e u s i n g6 s i g m a a n dm a n y c o n t r o lt o o l s ，s u c ha sx ym a t r i x 、p f m e a 、g a g e r & r 、p r o c e s sc a p a b i l i t ya n a l y s i s 、r e g r e s s i o na n a l y s i s ，i m p e n e t r a t ea l lt h e i m p r o v e m e n ta c t i v i t i e s a c c o r d i n gt ot h e a b o v ee x a m p l e s ，e s s e n t i a lp c i n t sa r ea l s o s u m m e df o ra c t u a lw o r k n o w a d a y s ，i no r d e rt oc o n v e r s et h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n tm o d ef r o m i n v e s t m e n t d r i v e t o b e n e f i td r i v e f o rc h i n ae n d e a v o r s i ti sv e r yi m p o r t a n th o w 幻i m p r o v eq m o f p r o d u c t i o nt og a i no b v i o u si n c o m eb ya n e f f e c t u a lm e a s u r e i nt h ee n do f t h et h e s i s ， m e t h o dw h i c hi sb a s eo n6 s i g m af o rg e n e r a lm a n u f a c t u r i n gp r o c e s so f m o d e m e l e c t r i cm a n u f a c t u r i n gi sl i s t e da st h ef a r t h e rs o l u t i o na n ds u g g e s t i o n ，i n c l u d i n g p r o d u c ty i e l di m p r o v e m e n ta n dp r o d u c t i o nc a p a b i l i t ye n h a n c e m e n t k e yw o r d s ：m l c c ；6 s i g m a ；q u a l i t ym a n a g e m e n t ( q m ) ；c a p a c i t yo f p r o c e s s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论 文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：铴彩分 签字日期：2 历年乎月纠日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解玉望盔堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：铴易彦、 导师签名： 签字日期：浙年沪月；日签字日期：加盯年手月引日 别 第一章绪论 1 1 研究背景与动机 第一章绪论 当今市场环境中催生出的现代电子产业，其发展现呈现出以下趋势：制品 小型化、制品精密化，同时兼有制品产量的规模化等。各个制造厂商在现有的 设备及人力资源条件下，无不追求生产产量的最大化和良品生产率的最大化以 期其生产利润的最大化。 然而，追求产量及质量两者之间存在着自然的相互制约关系。同样的设备 及人力条件下，盲目的通过片面提高单设备别制品的投入量，减少某些时效性 加工的实际时间，或加大人工加工的劳动强度等方式的提高产量，势必造成产 品加工不充分，工人加工失误率上升等负面效果。 另一方面，单一的通过增多质量检查环节的数量与频率或加大测试仪器的 精度，往往无法达到理论上的预期效果。在实际生产过程中，产品的良品概念 是定义在最终制品的各项检验指标之上，而最终制品的品质往往是之前诸多加 工环节所产生的综合效应。之前的每个分工序的出荷标准都会对最终制品的品 质产生直接或叠加的影响，而即成的对各个生产环节所制定的标准，一般是通 过研发部i 3 机构的理论实验结果加以限定的，但伴随着实际生产加工条件与环 境的多变性及复杂性，导致各单项环节的加工理论指标必须根据实际的生产的 条件加以更新与改变。单一从技术理论上往往无法界定各个工序所需实际达到 的生产质量指标。显见，各项工序的生产质量指标如无法确切的考量，一味的 增加制品质检环节的数量或检测仪器的精度很难达到所希望的效果。 还需说明的是，现今的制造业环境中，所进行的质量改善必须考率到生产 量、人力资源与质量成本等多方面因素。各制造单位的生产量指标是其各个生 产部门所要达到的首要指标之一。其生产量月度、日度以至于班组的生产指标 都有明确的规定，这些都对制品质量改善措施的制定起到了限定的作用。同 时，对于大部分现代制造厂商而言，产品的质量维护成本指标金额在其制定其 年度成本计划时就已经加以限定，往往不会因年度期间的实际实施项目而进行 改变。故以上因素，在选择质量改善方法时也必须加以考虑。 第一章绪论 图1 1 生产与品质的平衡关系 此外无法忽视的一点是，各个制造业厂商产品产量的增加，意味着一旦持 续的出现制品质量问题，其所造成的后果将比以往更加严重。企业所承担的质 量风险将远远大于之前的一般预期。这就需要对生产过程中随时出现的制品品 质问题加以及时的分析、控制与解决。 综上所述，在既定的市场环境及生产条件下，如何科学的考量各个变化因 素制定出各个分工序的质量标准，进而平衡生产量及人力资源及质量成本的多 方面因素，通过制定出一套即时、有效的质量改善及控制手段使得制品的良品 率提升，客户不良率减少，成为当今制造业生产品质部门所要面临解决的实际 问题。 对于中国现今的制造业的技术水准，很大程度上己不在于产品类别的不 同，而是在于生产者是否注重产品的品质，尤其是产品的可靠性。此外，伴随 对产品品质的更高要求，制造商对机器应用的技术程度的要求也会同步增加， 生产的自动化程度会相当大的改变，从而促使制造技术的提升。对于本土企业 来说，实际上，目前与国际生产厂商的技术应用差别、生产技术层面的差别已 经变小，对品质的需求是衡量企业的技术需求是否瞄准国际水准的标志。 1 2 研究目的 6 s i g m a 质量管理是上世纪末产生的质量控制理论，自其产生以来，日益受 到国际上各大制造业厂商的推崇。在国内，联想、中兴通讯等企业已经积极摊 到国际上各大制造业厂商的推崇。在国内，联想、中兴通讯等企业已经积极捧 第一章绪论 行其企业内部的6 s i g m a 管理经营模式，并将其运用到其日常的生产、质量、 财务、人力资源等诸多必要环节之中。然而6 s i g m a 对于中国的绝大多数企业 而言，对于这种将统计学与传统的质量控制理论相结合的质量控制理论还处于 陌生的阶段。 m l c c 制造业属于典型的新兴电子产品制造程序。中国的m l c c 制造业无 论从制造技术还是从学术理论而言，同世界先进国家相比仍处于初级阶段，同 样也意味着该产业在中国有着广阔的发展空间。而扩大到中国整体的制造业而 言，进入w t o 之后，中国的制造业面临着空前的历史性发展契机，越来越多 的新兴制造业将登陆中国舞台。中国的制造业如何驾驭这些新兴产业的制造过 程? 显见，需要进行准备的不单单是技术，从某种意义而言，更重要的是管 理。 本文选取m l c c 制造业为具体切入点，具体论证6 s i g m a 质量管理体系的 有效性。将典型的新兴制造业同先进的质量管理体系相结合，无论从实验主体 还是从实验手段而言都具有其先进性。整个论证过程为各个制造厂商提供了典 型的参考范例，并且文章末尾的对整个6 s i g m a 质量控制体系实施方式的建议 也希望能为各个制造厂商提供有益的帮助。 1 3 研究流程 本文将以6 s i g m a 质量控制理论及m l c c 制造理论为两条平行的主线为基 础。逐渐将质量控制理论与m l c c 制造技术理论进行扩展并最终找到其间的契 合点一即运用6 s i g m a 质量控制的理念及工具，对m l c c 制造过程中所出现的 各项缺陷进行深入的剖析及改善。整个过程由6 s i g m a 标准的定义、测量、分 析、改善、控制等5 个步骤进行，其间将同时考虑m l c c 制造技术因素。做到 以m l c c 制造技术理论作为基础，利用6 s i g m a 质量控制引导完成各个实际缺 陷的改善过程，最终达成两者的和谐统一。 通过以上的实验研究过程，进而归纳出6 s i g m a 质量控制理论同现代电子 制造业相结合时所要考虑得的因素，以期其它企业进行制品品质改善时可以加 以借鉴。 篁三至! ! ! 婴翌堡坠茎壁! ! 第二章6 s i g m a 理论基础 2 ，16 s i g m a 产生的背景 二十世纪八十年代到进入二十一世纪以来，世界范围内高新技术产业迅猛 发展，全球经济一体化也在加速，社会生产力不断提高，消费越来越多样化， 国际市场上对产品的要求越来越苛刻。高质量、短周期、多品种、小批量、高 可靠性、具有良好的维修性和售后业务，才算得上是高质量。市场竞争也由价 格竞争为主转向高质量( 包括品种、性能、价格、交货期、可靠性、售后业务等 方面) 的竞争。为了适应经济技术的迅猛发展和国际市场激烈竞争的形势，全世 界最优秀的质量管理专家和最优秀的企业都在研究质量管理问题，他们认识到 要解决好质量、进度、成本之间的矛盾，必须向设计阶段和售后业务阶段延 伸，以满足顾客的需求。日本、美国、西欧等经济发达国家和地区的质量管理 专家在广泛吸收现代科学和工程技术的成果的基础上，提出了一种以顾客需求 为导向，创造高质量、高可靠性、短周期、低成本产品的新的设计思想和方法 体系。 日本是健壮设计思想的发源地，健壮设计的一些主要方法如质量功能展开 ( q f d ) 、参数设计与容差设计( 田口方法) ，以及相关技术新q c 七工具等诞 生于2 0 世纪7 0 年代，在当年日本经济腾飞和发展中发挥了举足轻重的作用。 直到现在，日本在健壮设计的研究与应用方面仍走在世界前列。健壮设计是 6 s i g m a 设计最精彩的核心内容，当然不是全部，6 s i g m a 是典型的来自企业的 实践，6 s i g m a 设计除了这些技术，还有项目管理应用，团队精神的提倡及特有 的组织结构等。6 s i g m a 设计所用的方法大都是在二十世纪七十年代以来产生和 发展起来的，并为世界顶级企业所采用，为他们带来了巨大的经济效益。 1 9 9 3 年，美国商务部与日本通产省达成协议，开展美日制造技术伙伴计划 ( u s - j a p a nm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g yp a r t n e r s h i pp r o g r a m ) 。美国的制 造工程师不仅学到了东道主公司的成功经验，也将全面质量管理、田口方法等 质量运作模式带回美国。 2 2 6 8ig m a 的发展及基本理论 2 2 16 s i g m a 理论的历史 6 s i g m a 的概念是在1 9 8 7 年，由美国摩托罗拉公司通信业务部的乔治费舍 首先提出的，当时的摩托罗拉虽有一些质量方针，但没有统一的质量策略，同 很多美国和欧洲的其他公司一样，其业务正被来自日本的竞争对手一步一步地 蚕食。为了提高产品质量的竞争力，6 s i g m a 这- - g , 新的改进概念在摩托罗拉 全公司得到大力推广。采取6 s i g m a 管理模式后，该公司平均每年提高生产率 1 2 3 。到了九十年代中后期，通用电气公司的总裁杰克- 韦尔奇在全公司实施 6 s i g m a 管理法并取得辉煌业绩，使得这一管理模式真正名声大振。 2 】许多国际 大型跨国公司如摩托罗拉、通用电气、波音、索尼、东芝、本田、花旗银行 等都因采用了6 s i g m a 战略而成功地提高了服务质量，提升了管理水平，为企 业带来了巨大的收益。1 3 】 在国内，联想、中兴通讯、澳柯玛【4 、美的空调等企业也已经积极推进其企 业内部的6 s i g m a 管理经营模式。2 0 0 2 年1 1 月，联想集团宣布其历时一年的 6 s i g m a 项目圆满结束，其中实施完成2 6 个6 s i g m a 绿带黑带项目，直接为企业 节约费用2 0 0 0 多万元。1 5 2 2 26s i g m a 的管理理念 6 s i g m a 是一项以数据为基础，追求几乎完美的质量管理方法。s i g m a 是一 个希腊字母盯的中文译音，统计学中用来表示标准偏差，即数据的分散程度。 对连续可计量的质量特性：用”o ”度量质量特性总体上对目标值的偏离程度。 o 是一种表示品质的统计尺度。任何一个工作程序或工艺过程都可用几个。表 示。6 个。可解释为每一百万个机会中有3 4 个出错的机会，合格率是 9 9 9 9 9 6 6 。6 s i g m a 是一种统计评估法，要求缺陷率为3 4 1 0 0 0 0 0 0 即比通常 的1 缺陷率还要减少近3 万倍，几乎达到“无缺陷”。【6 l 而三个。的合格率 只有9 3 3 2 。 后来经过发展，其含义现在已远远超出原来狭隘的统计意义，成为一种新 的系统管理理念和管理方法的代名词。从实质上讲，6 s i g m a 管理法是一种从 全面质量管理方法( t q m ) 演变而来的一个高度有效的企业流程设计、改善和 蔓三至! ! ! 鲤! 堡鲨基型 优化技术，并提供了一系列同等地适用于设计、生产和服务的新产品开发工 具。6 s i g m a 管理法的重点是将所有的工作作为一种流程，采用量化的方法分析 流程中影响质量的因素，找出最关键的因素加以改进从而达到更高的客户满意 度。从目前的实践来看，6 s i g m a 管理主要有两种类型：6 s i g m a 改进和6 s i g m a 设计。现今，6 s i g m a 已经逐步发展成为以顾客为主体来确定企业战略目标和 产品开发设计的标尺，是企业追求持续进步的一种质量管理哲学。 2 2 36s i g m a 管理法的特征 简单归纳起来有以下六点： ( 1 ) 以顾客为中心；( 2 ) 以过程为中心； ( 3 ) 科学的问题解决方法；( 4 ) 培养专家人力：( 5 ) 以课题方式开展活动 并确保持续的改善过程；( 6 ) 追求极大的财务效果。 2 3 6s ig m a 的基本定义及工具 2 3 16s i g m a 的定义 当谈到6 s i e n a 管理法时，更主要指的是6 s i g m a 所代表的管理哲学。在 6 s i g m a 导入和应用过程中，它指的是企业的流程能力( p r o e e s sc a p a b i l i t y ) 或统 计学上的标准差( s i g m a o ) 。符号o ( s i g m a ) 是希腊字母，在统计学中称为标 准差，用它来表示数据的分散程度。通常用下面的计算公式表示0 的大小： 式中：剥为样本观测值 并为样本平均值 n 为样本容量 公式( 2 一1 ) 如果有两组数据，它们分别是1 、2 、3 、4 、5 ；和3 、3 、3 、3 、3 ；虽然它 们的平均值都是3 ，但是它们的分散程度是不一样的( 如图2 1 所示) 。如果 用0 来描述这两组数据的分散程度的话，第一组数据的。为1 5 8 ，而第二组数 据的0 为0 。假如，把数据上的这些差异与企业的经营业绩联系起来的话，这 个差异就有了特殊的意义。 箜三里! ! ! 墅堕堡堡基型 图2 1 不同的数据分散度 假如顾客要求的产品性能指标是3 2 ( m ) ，如果第一组数据是供应商a 所 提供的产品性能的测量值，第二组数据是供应商b 所提供的产品性能的测量 值。显然，在同样的价格和交付期下，顾客愿意购买b 的产品。因为，b 的产 品每一件都与顾客要求的目标值或理想状态最接近。它们与顾客要求的目标值 之间的偏差最小。 假如顾客要求的产品交付时间是3 天。如果第一组数据和第二组数据分别 是供应商a 和b 每批产品交付时间的统计值，显然，顾客愿意购买b 的产品。 因为，b 每批产品的交付时间与顾客要求最接近。尽管两个供应商平均交付时 间是一样的，但顾客的评判，不是按平均值，而是按实际状态进行的。 假如顾客要求每批产品交付数量是3 件。如果第一组数据和第二组数据分 别是供应商a 和b 每批产品交付数量的统计值，显然，供应商b 向顾客供货的 能力要大于a 。因为，供应商b 每批都准确地达到了顾客交付数量的要求，而 供应商a 在交付期内不是由于各种原因达不到交付数量的要求，使顾客不满 意；就是多生产了产品，增加了库存，积压了资金。 假如这些数据代表了服务响应时间、顾客满意程度、产品开发周期等 等，这些数据与顾客要求的离散程度以及与竞争对手的差异，就有了管理上的 特殊意义。rg b 2 3 2 6 s ig m a 改善的5 个主要步骤 定义( d ) ：确定主要问题，定义改进项目的目标和确定关键特性c t q 度量( m ) ：度量现有水平，建立改进基线 分析( a ) ：分析现有水平与目标水平产生差距和问题的根本原因 苤三童! ! i 鲤! 堡造董型 改进( i ) ：用经济有效的方法求得突破和改进 保持( c ) ：建立保持措施，标准化，将结果用于其他同样或类似的场合8 】 2 3 36s i g m a 改善的工具 d o e m 口法( 优化设计技术) ：通过d o e 改进过程设计，使制程能力达到最 优水平 f m e a ( 风险分析技术) ：辅助确定改善项目，制定改进目标 q f d ( 顾客需求分析技术) ：辅助将顾客需求正确的转化为内部工作要求 2 3 4 其他6 s i g m a 相关概念 关键性质量要素( c t q ，c r i t i c a lt oq u a l i t y ) ： 这是个非常重要的概念。它指客户对产品或服务的要求标准。比如说客户 要求建筑工程的交付期是1 2 个月；客户要求打电话到客户服务中心等候时间不 超过1 分钟；客户要求收到的货物与采货订单上的完全一致，等等。 缺陷( d e f e c t ) ： 任何不能达到c t q 所要求的标准的事件。比如你交付工程用了1 4 个月；或 者客户打电话到客服中心却没有人接电话。 缺陷机会( o p p o r t u n i t y ) ： 任何可能带来缺陷的，可以衡量的事件。比如，客户打电话到客服中心的 总次数每天有1 0 0 0 次，每次都是缺陷机会；采货订单上有1 0 0 项货晶，则每一 项货品就是一个缺陷机会。 业务流程能力( p r o c e s sc a p a b i l i t y ) ： 业务流程的s i g m a 水平。简单来说，它是根据业务流程的产出物中的缺陷 水平来计算的。60 质量水平表示在生产或服务过程中有百万次出现缺陷的机会 仅出现3 4 个缺陷，即达到9 9 9 9 9 7 合格率。 9 1 第三章m l c c 的制造过程简介 第三章m l c c 的制造过程简介 3 1 我国电子元器件制造业发展状况与特征 自上世纪9 0 年代起，我国电子信息产业已成为国民经济发展最快的产业 部门，对工业化和信息化发展起到重要促进作用。而作为“中场产业”部门的电 子元件器件制造业，则对我国电子信息产业发展起到重要支撑作用。从我国国 内经济发展角度看，近年来我国电子元器件制造业发展呈现以下一般特征： 第一、我国电子元器件制造业快速发展，已成为国民经济的重要增长点； 第二、我国电子元器件制造业在整个电子信息产业中占有重要地位，已成为支 撑电子信息产业发展的基础部门；第三、我国电子元器件制造业的对外贸易快 速增长，已成为拉动我国对外贸易发展的重要产业部门。 随着我国改革开放的深入和经济全球化发展，我国电子元器件制造业已融 入世界电子产业分工体系，并参与世界产业内贸易，所以它的发展既具有国内 经济的特征，也呈现出显著的国际经济特征： 第一、外资企业已成为我国电子元器件制造业的重要组成部分。第二、我 国电子元器件产品对外贸易“大进大出”，已融入世界产业内贸易体系。我国电 子元器件制造业的生产和贸易的迅速增长，有力地促进世界电子信息产业的发 展。目前我国电子信息产业工业总产值占世界总量的5 以上，在全球排名第 三，仅次于美国和日本；其中，电子元器件制造业在整个电子信息产业中占据 着重要地位。我国电子元器件制造业已融入国际产业分工体系，成为世界电子 信息产业链条的一部分，具有比较明显的外向经济特点。它的发展不仅受到国 内经济发展的制约，同时也受到世界电子信息产业和产业内贸易发展的影响。 因此，我们只有将视野从我国国内产业经济范围扩展到世界产业经济范围，只 有从我国电子元器件制造业在国际产业分工体系和世界贸易格局中所处于的地 位及国际竞争力角度出发，才能剖析它的发展机理和对它的发展状况作出全 面、科学的评价。 第三章m l c c 的制造过程简介 然而，从我国电子元器件制造业发展的产业价值链分析来看，该项制造业 的发展形势仍不容乐观。 我国电子元器件制造业国际竞争力的评价，是分析、研究它的发展状况的 重要内容。目前有关产业国际竞争力定义及评价方法很多，尚未形成统一、规 范的标准。就其评价方法来说，一般采用显示性相对优势指标限c a ) 和贸易竞 争指数二种方法。由于考察角度不同，前者从产品出口方面进行考察，后者从 产业贸易进出口方面进行考察，所以对产业国际竞争力的评价结果也不同。从 1 9 9 2 年至2 0 0 1 年，我国电子元器件制造业出口产品的显示性相对优势指数均 为大于1 的正值，而且2 0 0 1 年比1 9 9 2 年上升1 6 9 个点，显示出具有较强的国 际竞争力。然而，我国电子元器件制造业进出口一般为逆差。以1 9 9 5 年和 2 0 0 1 年为例，1 9 9 5 年我国电子元器件出口为1 4 6 3 亿美元，进口1 5 0 1 亿美 元，逆差为3 8 亿美元：2 0 0 1 年出口为4 1 8 3 亿美元，进口4 2 1 6 美元，逆差为 3 3 亿美元，由此这二年的贸易竞争指数均为负值，分别为0 0 1 2 6 和0 0 0 3 9 ， 表明国际竞争力并非较强，而是较弱。即使我国电子元器件产品出口大于进 口，贸易竞争指数为正值，也不能全面反映出我国电子元器件制造业国际竞争 力的状况。这二种评价方法均引伸于比较优势理论，存在着很大的局限性。一 是掩盖了我国电子元器件制造业进出口产品的“产品差异”，尤其是电子元器件 制造业属于高技术产业，其国际竞争力不仅体现在产品进出口数量上，更取决 于产品的技术含量。二是掩盖了我国电子元器件制造业的生产方式和技术水平 状况，以及对国际竞争力的决定性的作用。从根本上说，产业国际竞争力根源 于它的生产方式和技术水平。在我国电子元器件制造业融入世界产业分工和产 业内贸易体系的背景下，需要依据产业价值链分析方法，对该产业在世界产业 价值链中的地位与作用进行分析，才能全面评价它的发展状况和国际竞争力。 目前我国电子元器件制造业增殖率正呈现弱化趋势，降低了对我国电子信息产 业发展的支撑作用。从1 9 9 8 年至2 0 0 2 年，我国电子元器件制造业的增殖率分 别为2 3 2 6 ，2 7 ，2 3 2 6 0 0 ，2 5 0 0 ，2 4 7 0 ，总体趋势呈现下降态势。 今后我国电子元器件制造业发展，不仅受到本身比较低的技术水平的制约，也 受到上游环节产业链的挤压，将呈现增殖率将向上游生产环节移动倾向。例 如，芯片的生产制造需要二氧化硅、高纯气体、光刻胶和高纯试剂等高精材 料，而我国需要大量进口，在很大程度上增加了本环节的生产成本。 i l l 第三章m l c c 的制造过程简介 尽管我国电子元器件制造业规模较大，生产成本低且产品价格低廉，但是 由于自身缺少核心竞争力，科技投入强度低，特别是企业技术创新能力弱，知 识产权少，以生产低端、低附加值产品为主，从而决定了它依附于世界电子信 息产业价值链上，国际竞争力居于中等水平。虽然我国电子元器件制造业以低 劳动成本的代价促进了发展，对于我国电子信息产业的发展起到一定的支撑作 用，但是作用是有限的，它在整个产业价值链中属于薄弱环节，这种状况已严 重影响、制约了整个电子信息产业的发展。 我国电子元器件制造业的比较优势与劣势： 目前，我国电子元器件制造业既面临着发展机遇，又面临着严峻挑战，必 须对发展战略做出及时调熬。世界电子信息产业发展迅速，产业价值链延长， 发达国家的产业转型及将部分生产环节转移到发展中国家，为我国电子元器件 制造业提供了重要发展契机；而随着世界市场竞争日益激烈，外部冲击骤增， 又对我国电子元器件制造业发展形成巨大的压力。我国社会经济的快速发展， 为电子信息产业及电子元器件制造业发展创造了有利的需求环境。一方面，我 国电子产品市场并没有饱和，尤其农村地区电子信息化普及率仍比较低；另一 方面，随着我国人均g d p 达到1 0 0 0 美元，进入全面建设小康社会历史时期， 人们消费水平进入新的升级阶段，社会对电子信息产品需求将大幅度增长，有 力地促进电子信息产业及电子元器件制造业的发展。与此同时，我国自上世纪 8 0 年改革开放以来，电子信息产业及电子元器件制造业实现跨越式发展，已成 为世界电子元器件制造业大国，整体经济实力和技术水平已达到一个新的高 度，具备了中等水平的国际竞争力，为产业升级奠定了比较雄厚的经济和技术 基础。 作为高技术产业的重要组成部分，我国电子元器件制造业发展不仅直接影 响着电子信息产业发展前景，也关系着我国工业化和信息化发展进程，具有重 大的战略意义。 第三章m l c c 的制造过程简介 3 2m l c g ( m u i t i l a y e rc e r a m i cc a p a c i t o r ) 制造工业及现况 m l c c ( 1 v l u l t i l a y e rc e r a m i cc a p a c i t o r ) 积层陶瓷电容属于片式c h i p ( 微小元 件) 元件，它是一种多层厚膜共烧工艺制造的片式独石电容器。 于二十世纪九十年代出现以来，电子封装业为达到元件高密集度及高封装 性能为目标，开始着手表面贴技术( s u r f a c e m o u n t e d t e c h n o l o g y 即s m t ) 的开 发，m l c c 应运而生。片式元件是电子元件发展的主流，目前各类电子元件的片 式化率已高达7 0 。在各类整机电路中，片式元件和半导体有源器件的数量比 例通常在2 0 ：l 至5 0 ：1 左右，其中一些高端电子产品，如手机、笔记本电脑 等当中，片式元件的比例更高，有时可达到1 0 0 ：1 。【l2 】随着工业和消费类电 子产品市场对电子设备小型化、高性能、高可靠性、安全性和电磁兼容性的需 求，对电子电路性能不断地提出新的要求，片式c h i p 元件进一步向小型化、多 层化、大容量化、耐高压、集成化和高性能化方向发展。 片式c h i p 元件外形尺寸正逐步变小。目前在计算机板卡生产上普遍采用的 是1 6 0 8 和2 1 2 5 元件，其中1 6 0 8 元件主要用于片式电容电阻，2 1 2 5 元件主要 用于片式电感等。1 0 0 5 和0 6 0 3 元件主要用在一些高集成度、高性能化的电子 产品，如手机、摄录机、掌上电脑等。 2 0 0 4 年中国片式陶瓷电容器( m l c c ) 的消耗量占全球总消耗量的1 4 强，手 机制造商是最大的买家。随着中国在p d a 、数码相机等制造领域扮演愈发重要 的角色，未来中国m l c c 市场的增长态势将得以维继。以手机为例，平均一部手 机的扎c c 用量达到2 0 0 颗左右，其中0 4 0 2 型m l c c 约占8 0 。尽管在手机射频 模块中，还是以e t 韩厂商为主的外资企业垄断了片式陶瓷电容器的供应，但手 机主板部分和电源部分所需的大容量( 1 0 1 1f ) 产品已经有本地厂商可以供货。在 这一领域，代表性的中国厂商就是广东风华高科。风华高科是大陆首先具备手 机用0 4 0 2 产品大规模生产能力的厂商，该公司目前已经通过摩托罗拉和上海西 门子的产品认证，并开始向摩托罗拉供货。目前，风华高科i v l l c c 的总产能跃为 每月5 0 亿片，而手机用的片式m l c c 的产能为每月5 亿片。2 0 0 4 年度，该公司 主营产品销量均比上年同期，片式多层陶瓷电容器m l c c 销量同比增长6 4 1 8 。 1 3 】 第三章m l c c 的制造过程简介 尽管中国电容器生产的规模庞大，然而高性能、尤其是耐高温( 1 0 5 1 1 5 摄氏度) 、中高压大容量的电容器产品仍需要进口。事实上，在中国的电子产 品贸易逆差中，逆差最大的第三名就是电容器。“在产品的稳定性和可靠性方 面，中国厂商生产小批量产品还可以，但大批量生产合格率还不尽人意。因 此，中国无疑可以称得上是一个电容器生产大国，但从技术角度讲，中国还不 是电容器生产的强国。” 而电容产业的特点也正好符合了中国整个电子制造业的特点一高度离散和 制造业水平参差不齐导致了一个高度离散、技术水准参差不齐的电容器供应大 军。同上一章节中所描述的类似，中国的m l c c 制造业存在着同我国整体电子 元器件制造业发展状况相一致的特征：需求强烈、发展迅速但技术上与制造上 的核心竞争力的缺乏日益阻碍了本产业的发展。而提高产品的质量控制，从而 生产出更优质更稳定的产品无疑是提升制造竞争力的有效途径。 3 2 1n l c c 结构及原理简介 随着表面贴装技术( s m t ) 及便携式电子产品迅猛发展，近年来开发出各种 尺寸小、性能好的贴片式元器件( s m d ) ，贴片式多层陶瓷电容器就是十分出色 的贴片式元件之一。由于它有极好的性能、多种不同的品种、规格齐全、尺寸 小、价格便宜，并且有可能取代铝电解电容器及钽电解电容器等特点，得到极 其广泛的应用。 多层陶瓷电容器m l c c ( m u l t i - l a y e rc e r a m i cc a p a c i t o r ) 又称独石 电容器，是现今世界上用量最大、发展最快的片式元件品种。其主要用于电子 整机的振荡、耦合、滤波、旁路电路中。原理为以平板电容原理为基础，加以 电子陶瓷材料为极板间介质材料，从而获得目标电容容量。 其结构简图如图3 1 ： 第三章m l c c 的制造过程简介 出荷前制品 图3 1m l c c 结构简图【1 5 l 以上结构中，各个内部电极极板所构成的电容容量可用普通平板型电容电 容值的理论导公式得出： 占x s o 彳 c = 一 r 公式( 3 1 ) f l q c 一电容值；一中间介质的介电常数；。一介电常数8 8 5 4 i 0 1 2 ；a 一平 板型电容极板间的正对面积；t 一两相邻内部极板间的距离 易见，其利用内部电极的积层型获得更高的电容容量。如图3 - - i 所示内部 电极结构，所获得的电容电路图实际如图3 - - 2 。 矽岔 第三章m l c c 的制造过程简介 c 2 f ic 3 i c 4 图3 2m l c c 电路简图 当电容并联时所获得的总电容值为各个分电容值相加，而当假设m l c c 的每 层电容的相对面积同相对距离相等且层数为n 时，有如下推导。 c ：三兰! ! ! 生竺 r 公式( 3 2 ) c - 电容值；e 一中间介质的介电常数；e 。一介电常数8 8 5 4 x1 0 1 2 ；a 一平 板型电容极板间的正对面积；n 一积层数；t 一两相邻内部极板间的距离 由于陶瓷化工、陶瓷加工理论及加工设备这三个注意方面在近年来的长足 发展使得能够获得粒度均匀且电介特性稳定的陶瓷原料这一相对丰富的资源进 行大批量生产成为可能。 3 2 2m l c c 制品的分类 a 按工作温度范围及温度特性分类 陶瓷材料的介电常数会随着温度的改变而变化的。根据所用介质材料的不 同，m l c c 的工作温度范围及温度特性不同，不同的介质材料的温度特性曲线分 别如图3 - 3 所示。 第三章m l c c 的制造过程简介 按美国电工协会( e i a ) 标准，不同介质材料的m l c c 按温度稳定性分成三 类：超稳定级( i 类) 的介质材料为c o g 或n p o ：稳定级( i i 类) 的介质材料 为x t r ；能用级( i i i ) 的介质材料y s v 。 图3 3p o w d e r 别温度一容量变化曲线1 精度等级及代码 m l c c 的精度( 允差) 等级分成1