运用DPMO 降低PCB的装配成本

编辑：来源：日期：2004-03-10 查看：938

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运用DPMO 降低PCB的装配成本

DPMO最有价值的应用也许是用它来预测将来在生产中可能出现的缺陷数量。根据材料清单和DPMO数据，可以计算出在装配任何印制电路板时可能出现的缺陷和错误。这一数据可以用于开展新业务时报价，确定生产中的质量目标，建立更多可以实现的活性氟化钾DFM过程，确定测试策略，预测合格率，估计产品的质量水平，而所有这一切，都是在实际制造出电路板之前进行的。
By Amit Verma
电子制造业要求降低每件产品中每个I/O的成本。降低成本的一大重要因素是提高质量，从而提高使用率，缩短产品的生产时间，降低测试以及修理的成本，降低废品率。由于电子产品变得日益复杂，制造商面临着合格率下降、测试及检查费用上升、生产线的在用率下降、废品率上升、修理工作量增加及难度增大、产品的生产时间加长等困境。如果制造商不能够改善质量，也就不可能降低制造成本。
对于电子制造业来说，以DPMO为中心进行管理是行之有效的，其优点如下：
*可以建立一个便于持续不断地改进制造工艺质量的环境；
*可以形成一种方法，以便更好地制订改进生产线的计划，超过竞争对手，达到工业标准；
*能够在生产的早期阶段准确地估计印制电路板的装配成本，便于以后为新的业务提出报价；
*进行可实施的 DFM和 DFT；
*降低装配、测试、返工修理的成本，降低废品率；
*提高生产线的在用率。

定义
关于DPMO的详细定义，请阅读 “IPC标准 9261：在生产线中使用DPMO并针对PWA估计合格率”。简单地说，DPMO就是“百万机会缺陷数”，即缺陷数除以同一样品缺陷发生的机会数，其计算方程式为：
DPMO＝（缺陷数／机会数）×106

为什么用 DPMO而不用合格率这一参数？
人们在采用在线测试（ICT）时，以合格率（第一次就是合格的数量）作为质量标准已经有很多年了。而现代测试方法使用多种技术进行全面的测试，包括自动光学检测（AOI）、自动化X射线检测（AXI），当然也包括ICT，当然，仅用ICT测试合格率的作用就不像当年那么大了。
在某个测试阶段，“实测合格率”是与这个阶段的“测试覆盖率”密切相关的。在过去的若干年里，ICT 测试印制电路板的覆盖率极佳，因为针床肯定能够和电路板有很好的接触，其接触率高达90%以上，在很多情况下甚至达到100%。这样制造商就可以用ICT把各种各样的缺陷都检查出来。但是，在现在的测试环境下，无法保证针床肯定与电路板接触，其接触率可能为0%-100%之间的任何数值，迫使人们不得不越来越多地使用 AOI和 AXI 来发现ICT检查不出来的缺陷。ICT的覆盖率大不如前，因而其测试的功用也大大降低（见图抗氧剂17901）。
此外，制造商往往采用综合测试的方法，在测试中使用几种测试设备，在工艺流程中进行多次测试，在工艺流程的不同阶段（在贴片之后、回流焊接之后或者波峰焊接之后，等等）进行测试，每次测试的覆盖率会是不同的，这与在测试时电路板上己经安装了什么组件直接相关。所以，在装配过程中的某一个阶段，所有产品都用ICT进行测试，而且ICT覆盖率都几乎一样的时代，已经一去不复返了。
还有，产品的变化也发生影响。产品‘A’用 ‘X’（X可能是ICT 或者AOI或者 AXI）进行测试的覆盖率会与产品‘B’用同一种设备测试时的覆盖率完全不同。所以，对产品‘A’和产品‘B’的合格率进行比较没有多少意义，可信度也很低。经常出现的情况是，这样得到的合格率只是在对进行测试的具体产品是有用的，对其他的产品毫无意义。
最后，尽管ICT测试的合格率可高于90 %，但这也是不可信的。如图1所示，如果ICT的测试覆盖率下降到一定程度，合格率可以上升到90%以上，这与产品的实际质量的变化或者改进并无关系。
由于以上原因，人们不愿意再用实测合格率来评价制造质量，而更愿意采用DPMO。显然用平板电视支架DPMO数值来比较产品“A”铁氧体电感和“B”更为有效，而且它不受工艺流程的影响，与分散在生产线上各个阶段进行测试时的不同覆盖率无关，也不受ICT不能很好与电路板接触而引起的不同测试覆盖率的影响。产业界越来越多地采用DPMO作为衡量质量的方法。可以用它与其他产品的目标值、产业界“最好的产品”进行比较，并对不同制造商的产品进行比较。应力传感器

DPMO的局限性
在测试覆盖率低时，DPMO容易受到影响。在用分布式测试时，不论缺陷是在什么地方发现的，如果缺陷不是在制造过程中检测出来的，在计算DPMO时，就肯定不可能把它考虑进去。所以，如果各个测试步骤加在一起的整个测试覆盖率并没有缺漏，整体的DPMO数值就反映了有效的整体DPMO。其中任何一项测试的覆盖率不足，“合格率”便失去意义；而当所有的测试合在一起时缺乏必要的覆盖率，总体DPMO数值的意义便减弱了。

DPMO最有价值的应用
DPMO最有价值的应用也许是用它来预测将来在生产中可能出现的缺陷数量。根据材料清单和DPMO数据，可以计算出在装配任何印制电路板时可能出现的缺陷和错误。这一数据可以用于开展新业务时报价，确定生产中的质量目标，建立更多可以实现的DFM过程，确定测试策略，预测合格率，估计产品的质量水平，而所有这一切，都是在实际制造出电路板之前进行的。
在相当程度上，一旦有了明确的材料清单，结合预估制造时会出现的缺陷，在对生产厂商的劳动生产率和测试方法做出必要的一些假设之后，印制电路板装配成本的80%就确定下来了。许多电子制造商会用其所获得的 DPMO数据来确定哪家工厂的质量是最好的。此外，还可以把DPMO和BOM数据输入到计算成本的工具中去，预估制造成本并且决定把新的生产任务交给谁去做。

支持DPMO的用戶工具
现在有两种供制造商使用 DPMO数据，用以确定相对的能力和水平。其收集数据时所使用的方法可以确保参加者的资料不为人所知，制造商可以共享DPMO数据而无须担忧竞争力会受到影响。一个是英国的“SMART小组”正在进行 PPM 项目；另外一个是NEMI（National Electronics Manufacturing Initiative）的 DPMO项目。这两个项目都是产业界的新生事物，表明制造商都是赞同DPMO的，并且对DPMO的战略价值存有信心。
制造商们正投入资金和资源用于测定DPMO数据，有什么工具可以帮助他们以发挥所收集到的信息的作用，从而降低成本，并做出战略性的决策呢？
制造商们己经组成了像NEMI这样的机构，目的在于建立一个成本模型建模工具，以便使用DPMO。现在己有十家公司参加了“NEMI测试策略项目”，并且己开发出了以数据表格为基础的成本模型。业内人士可以从参考资料3所提供的网站里免费得到测试策略模型。
现在还有功能丰富的商业性工具可供使用。例如“Strategist”4 软件，用户可以根据材料清单和DPMO（如果用户没有自己的统计数据，可以使用预先设定的DPMO数据），事先估计可能出现的缺陷。这些工具使用CAD以及ICT器件数据库，可以准确地确定ICT、AXI和AOI在使用上受到的限制及测试覆盖率。根据预期的缺陷类型（由DPMO计算得到），用户可以优化自己的测试策略，因而可以在制造印制电路板之前预估合格率、估算纠正错误与修理的费用以及质量水平。
下面以实例来说明如何针对印制电路板使用DPMO作出策略性的决定。
**建立管理具体生产线的DPMO数据库
用户可以按照封装类型来建立DPMO数据库。按照焊点和组件的 DPMO 都可以存放在数据库中。不同的数据库可以管理不同制造商生产线的信息，或者复杂程度不同的产品信息。用户可以根据产品来选择适当的数据库。如果用户没有数据库，那么可以按照预先的设定数据，迅速地转到按照焊点或者组件得到的DPMO。这样计算出来的缺陷和合格率等数据的准确性与所用的DPMO是一样的；在以后重复进行的计算中应当对假定做一些调整。
**预测缺陷类型
过去的DPMO数据可以用来预测将来制造产品时的缺陷类型（见图2）。对于决定什么样的测试策略是最好的，以及哪些组件需要更高的测试覆盖率，故障类型的数据是很有用的。这种数据可用来预测测试与排除问题、修理的成本以及废品率。
**制订测试策略
通过建立每一台测试设备的故障覆盖模型，工程技术人员可以设计出最优的测试计划。工程技术人员可以确定ICT在生产线上的什么位置可以增高覆盖率，同时解决AOI和AXI的覆盖率问题。也可以预知每种测试所发现的缺陷类型，甚至清楚没有发现到的缺陷类型。用这个方法，可以把某个测试策略所达到的质量水平确定下来。在达到产品最终用户对可靠性要求的条件下，质量数据其实就是用来比较不同测试策略的有效性的。
**为生产过程确定质量目标
制造商可以把要达到的 DPMO目标或者产业质量标准存放在 DPMO数据库中，在建立具体印制电路板的模型时可以派上用场。由于测试覆盖率以及在测试中发现的缺陷是明确的，软件能够估计不同阶段测试的合格率。这个合格率的目标值，可以用于生产。根据质量监控小组所要求的缺陷容许度，可以得出目标值与实际值之间的差别。
**提供成本合理的设计
生产工程师在围绕DFM和DFT开展工作时所遇到的共同问题是，不能够定量化在设计中建议改变所需要的费用。用户可以通过改变DPMO关于具体组件（或者焊点）的假设，从而显示出在对设计做了具体的改变时，如何使得产品质量下降（或者质量改善），因而可以定量地确定它对合格率、修理费用、废品率以及质量水平的影响。这样一来，就可以获得更加切实可行的 DFM和DFT 。
　
结论
制造商可以用 DPMO来降低印制电路板的装配成本。有了材料清单（BOM）和DPMO，就可以针对将来的生产计算缺陷的类型。这一数据可以用于开展新的业务时报价，在印制电路板制造出来之前就为生产线设立质量目标、决定测试策略、预估合格率，或者预估产品的质量水平。产业界正在合作开展DPMO项目，以充分挖掘DPMO的战略价值。

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