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依顿 广东 电子科技有限公司Ellington GuangDong ElectronicsTechnologyCo Ltd 制作工程部 DOE培训教材编写 付波云审核 郑孝良编号 P A T 015生效日期 二零零壹年五月四日ISSUE REV 01 01 DOE培训教材 1 0目的 通过实例讲述DOE的具体运用方法 2 0简称 DOEDesignofExperiment试验设计3 0意义 a 流程持续改善的工具之一 b 用以寻找产生流程问题 缺陷的主要因素 并取得一个较佳的解决流程问题 缺陷的方法 4 0步骤 a 选定工程项目 确定目标 b 确定影响范围并分辨出最主要的变量 c 设计实验 当有两个或以上变量时 确定其中一个不变时 其它变量的影响 d 试验监测及执行 e 记录实验数据并进行处理 数据处理的一般公式为 平均值x xi n标准方差S xi x 2 n 1 S标准偏差SE x S x n注 如果有JMP软件 将试验结果的数据直接输入该软件 它就会用上述公式自动处理数据 并以直观图展现出各因素的影响结果 如果没有JMP软件 人工处理数据就比较繁琐 这时要用SPC统计技术的方法作图 用直观图的方式展现出各因素对所选工程项目结果影响的程度 f 针对上述数据处理结果进行分析 g 结论 找出最主要的影响因素 然后针对此因素采取相应的改善措施 并运用于实践 5 0在什么情况下需要做DOE 对于线路板流程 有以下几种情况 但不限于 客户要求 改善质量 流程最佳化 缺陷预防及纠正 流程技术提升6 0下面以举例的方式阐述DOE的运用方法 6 1两个产品的比较6 1 1如两种不同底板A和B 在同样条件下做四次实验 其结果如下 XA 1 48XB 1 95结果 XB XA说明B底板产生孔粗的百分率比A底板高 故可以得出A底板好过B底板 在这里我们可以看出 对于产品的基本特性 通过平均值的比较就一目了然 6 1 2真实性比较SA XAi XA 2 n 1 0 115SB XBi XB 2 n 1 0 056SA2 SB2SAB2 2 SE XA XB SAB n 0 1152 0 0562 2 4 0 045自由度V nA 1 nB 1 6尾部空间概率 0 025从概率表中查得T 2 447 故XA T SE XA XB 1 48 2 447 0 045 1 37 1 59XB T SE XA XB 1 95 2 447 0 045 1 84 2 1将上述结果在下图中表示出为 分析 上述数值没有重叠之处 故A B两种产品不一样 A底板好过B底板 如果上述数值有重叠之处 尽管它们的平均值不同 但A B两种产品一样 通过真实性的比较 可判定两种不同产品其特性是否一样 这为我们使用不同供货商物料提供了一有效的分析方法 对于两种产品特性的比较 除用 真实性比较 外 还可用 学生实验 进行比较即 XB XAT SE XB XA 计算结果同附表值进行比较 如果计算值T小于图表值T 那么两种产品一样 如果计算值T大于图表值T 那么两种产品不同 6 2试验不同因素在两种不同状态下对实验结果的影响 按照4 0做DOE的一般步骤 6 2 1确定工程项目 钻孔孔粗6 2 2分析影响范围并确定主要变量 a 影响孔粗的非受控因素 1 板厚 板料 及板的layout图 2 机器 钻咀质量 3 操作的熟练程度 4 产量 5 环境控制 温湿度 b 影响孔粗的受控因素 1 钻咀翻磨次数 2 钻孔落速与转速的比率 3 动态RUNOUT 4 钻孔深度 5 钻孔线速度 6 板的堆叠高度 7 吸尘状况 8 钻咀质量 钻咀选用已被认可的泰康钻咀 钻机总是保持最佳的吸尘效果 板的堆叠高度依生产要求 一般的堆叠高度越小 孔粗越小等 故在本试验中选出下列四种因素两种状态下对孔粗的影响 6 2 3试验设计及结果 四种因素均衡参与下的试验排列如下a 0 65mm钻咀每次实验测得孔粗 取平均值 结果如下 b 1 00mm钻咀每次实验测得孔粗 取平均值 结果如下 c 本试验输入钻机的参数 d 试验过程 1 钻机 用的是正常生产的日立钻机 固定其中一台 2 本试验共用了16支钻咀 实验板以 METEST 作标记 共有两款即新钻咀一款 翻磨两次钻咀一款 每款有两种尺寸的钻咀 即 0 65mm和 1 00mm 每种钻咀试验八次 每支钻咀的最大钻孔数为1200次 3 钻完孔的试验板经过磨板 PTH PP PHY测出每次试验的最后20个孔的孔粗值 它们的平均值就是每次试验的结果 4 实验条件 补偿值 0 013mm最大孔数 1200钻咀数量 16板厚 1 6mm叠数 2块 叠6 2 4结果处理 将每次试验结果输入JMP软件 结果如下 a 使用 0 65mm的钻咀试验结果 各因素对孔粗影响的结果如下图 各因素相互参与对孔粗影响结果 立体图表示各因素对孔粗的影响 柏拉图显示四种因素均衡参与对孔粗的影响结果 b 使用 1 00mm的钻咀试验结果 各因素对孔粗影响的结果如下图 各因素相互参与对孔粗影响结果 立体图表示各因素对孔粗的影响 柏拉图显示四种因素均衡参与对孔粗的影响结果 6 2 5结果分析 a 钻咀磨损分两种即主刀锋和侧刀锋 被翻磨的钻咀是主刀锋而不是侧刀锋 因此侧刀锋翻磨较少 所以两组实验结果都证实翻磨越多 孔粗越严重 这是导致孔粗的主要原因 这种倾向对于所有情形都有发生 0 65mm和1 00mm的钻咀亦不例外 然而 1 0mm的钻咀翻磨后对孔粗的影响比0 65mm的钻咀要大的多 故对于比1 0mm大的钻咀 要想保持好的钻孔效果 建议使用新钻咀 b 在钻咀转速一定的情况下 落速与转速的比率与落速成线性关系 这个比率越大 落速也越大 高落速对孔壁将产生巨大的冲击 这种影响会导致孔内树脂破裂和脱离 小于0 65mm的钻咀 其落速与转速的比率对孔粗的影响很大 而大于1 0mm的钻咀 其落速与转速的比率对孔粗的影响就不太明显 较难预测 所以对于小钻咀 在设定参数时要特别注意落速对孔粗的影响 c 在本次实验中 钻孔深度对孔粗的影响变化莫测 不同的钻咀 尺寸结果各不相同 根据经验 应是动态RUNOUT的原因 钻咀在钻孔过程中产生较多的粉尘 且钻孔深度越深 粉尘越多而粉尘在吸尘的时候会对孔壁产生磨擦而产生孔粗 所以应该是深度越大孔粗越大 但对于1 0mm的钻咀就不是这种情形 对于尺寸大的钻咀 其钻孔深度对孔粗的影响效果相反 然而从柏拉图上看 它又是非常严重的 是仅次于翻磨的第二个重要因素 故钻孔深度对孔粗的影响需分开试验以确定其与孔粗的关系 d 本实验中 两种钻咀的表面线速度对孔粗的影响均较小 但线速度与落速同转速的比率成反比 可以通过增加线速度来减小落速与转速的比率 从而减小孔粗 然而线速度越大 钻咀转的越快 转速就越大 钻咀与孔壁摩擦产生的热量就越多 孔壁温度就越高 当此温度超过树脂的Tg值时 就会产生严重的树脂胶 钻完孔后留在孔壁上 结果导致孔粗 6 2 6结论 a 对于0 65mm的钻咀 我们从柏拉图上可以看出 对孔粗影响的最大的是转速与落速的比率 因此在生产时 若选用小于或等于0 65mm的钻咀 输入钻孔参数时 要特别留意转速与落速的比率 b 对于1 00mm的钻咀 我们从柏拉图上可以看出 对孔粗影响的主要因素为钻咀翻磨次数 钻孔深度 翻磨与线速度的结合 因此在生产中 当使用大于或等于1 00mm的钻咀时 要特别留意这三种因素 而采取相应的改善措施 当所采用的改善措施行之有效时 就把它写进我们的操作指示 这亦是我们流程的持续改善 6 2 7上述试验结果是在JMP软件里处理的 若没有JMP软件 处理这些数据的方法请参看MEI044 6 2 8在本试验中 有2个状态 四种因素 各因素均衡参与的试验排列为24即16个