DOE

1實驗設計DesignofExperiment(DOE)2何謂實驗設計DOE/起源/概念和應用為何需要實驗設計DOEDOE設計方式/類型/優缺點比較何種情形適合及不適合執行DOE範例研討何謂實驗設計DOE/原理/法寶做DOE之前應該注意那些事如何DOE範例研討第一部份第二部份講授大綱3ProcessY’sX’sY=f(X1,X2…Xk)實驗設計DOE是一種在適當的控制條件下(Controls)，評估輸入訊號(InputSignals)對輸出結果(Output/Response)所造成影響的有系統量化研究方式Control4實驗計劃法(DOE)的起源/概念和應用1.實驗計劃法之起源實驗計劃法是英國人費雪(FISHER)所創始.他於1923年發表關於農場試驗法之論文,主張於實驗前應先考慮如何配置有關因素,預估實測值之構成成分及機率.然後依照預估值決定實驗條件,進行實驗,再以所得資料用統計手法及變異數分析等整理後,即可於最簡省之條件,獲得最有效之結果.2.實驗計劃法之概念實驗計劃法是有計劃的在某種條件下進行實驗,而獲得預測某種現象的統計資料,並且能分析結果,從該現象裡歸納出普遍性及再現性.5實驗計劃法(DOE)3.實驗計劃法之應用實驗計劃法最常應用於同一個製程卻存在著多個變數,而每個變數均可能對該製程造成個別影響,或各變數間亦可能存在著交互影響的情況.善用實驗計劃法不僅可以從實驗中了解每一個變數對製程反應之影響程度,並且能夠求出所有變數相互間的影響比重.從影響最大的變數中尋找有效的控制方法,達到參數最佳化,製程穩定化及品質一致化的目的.4.何時需要用到DoE當FMEA,C&EMatrix,FishBone均找不出真正問題,萬不得已才運用DoE來做SensitivityAnalysis(敏感度分析).6增加對流程的知識--對流程的認知知識由定性(Qualitative)轉為定量(Quantitative)抓住參數交互影響效應(Interaction)利用實驗結果，使流程邁向最佳化(Optimization)7篩選設計(ScreenDesign)由眾多變數中篩選出重要的變數，通常為二水準用來找出之效應特性設計(CharacterizationDesign)適用於研究不太複雜的效應和交互影響情況，通常用二水準因子設計(FactorialDesign)及部份因子設計(FractionalFactoral)最佳化設計(OptimizationDesign)81.錯誤嘗試法(Trial&Error)2.每次一個參數法(One-Factor-At-a-TimeOFAT)3.DOE-全2k因子設計(FullFactorial)4.DOE-2k-p部份因子設計(FractionalFactorial)5.DOE其它法TaguchiPlackett-Burman3水準等91.錯誤嘗試法(Trial&Error)優點：簡單如果行得通，是一種快速的解決方法缺點：是一種“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的治標方法通常無法找出問題及癥結不會增加對流程的知識很多參數都在變動一次解決問題的機率不大10問題：車子目前每公升汽油可跑８公里，希望能改善它改變汽油的牌子，其餘參數固定，＞8公里/公升，否：回復原汽油品牌改變汽油的含鉛值，其餘參數固定，＞8公里/公升，否：回復原汽油的含鉛值改變胎壓，其餘參數固定，＞8公里/公升，否：回復原胎壓此方法的缺點在那裏？11優點：較易分析結果缺點：無法知道參數的交互作用可能試驗一些不必測試的試驗需要花很長的時間才能找到問題的癥結假設參數與反應參數是線性關係在只變動一個參數的情況下，很難同時將其線的參數均控制為不變123.2k因子設計(FullFactorial)優點：是一種經濟有效，了解輸入參數與輸出反應方法可產生一種輸入參數與輸出反應的數學模式可了解輸入參數的交互作用缺點：如果參數多時，必須做很多試驗限制水準遠比限制參數佳133.2k-p部份因子設計(FractionalFactorial)優點：在一定的投入下一次可觀察許多輸入參數投入的資源可有效的管理沒有犧牲太多有用的資訊缺點：犧牲部份交互作用及解析度需要使用經驗統計可能提供錯誤的資訊14基礎研究(BasicResearch)產品設計(ProductDesign)量測學(Metrology)流(製)程發展(ProcessDevelopment)流(製)程改善(ProcessImprovement)15有計多狀況可適用DOE，相反的有許多情況並不適合做DOE，下列情況即是：問題定義不明實驗目標不明確腦力激盪不足實驗價值不被認同實驗價值需耗費很多錢對DOE策略不了解對DOE策略/工具所知不多沒有主管支持期待立竿見影乏人指導16實驗計劃法範例研究(一)Code:LowLevel=-1HighLevel=+1-1+1圖表式DoE(快速判斷法)67345128x3x2X1(+)(+)(+)(-)(-)(-)Range017TwoLevelofDoEExample(三因子二水準實驗計劃法)ExperimentNo.X1X2X3Y12345678-+-+-+-+--++--++----++++550560590595650665670680實驗計劃法範例研究(一)18計算個別影響:E1,E2,E3ExperimentNo.X1(Time)X2(Power)X3(Force)Y(PullStrength)1234567825(-)30(+)25(-)30(+)25(-)30(+)25(-)30(+)30(-)30(-)35(+)35(+)30(-)30(-)35(+)35(+)6000(-)6000(-)6000(-)6000(-)8000(+)8000(+)8000(+)8000(+)550(g)560(g)590(g)595(g)650(g)665(g)670(g)680(g)實驗計劃法範例研究(一)19實驗計劃法範例研究(一)Y(Avg)=(550+560+590+595+650+665+670+680)/8=620X1(+)=(560+595+665+680)/4=625X1(-)=(550+590+650+670)/4=615E1=625-615=10AverageHigh–AverageLowE2=(590+595+670+680)/4–(550+560+650+665)/4=633.75–606.25=27.5AverageHigh–AverageLowE3=(650+665+670+680)/4–(550+560+590+595)/4=666.25–573.75=92.5AverageHigh–AverageLow20實驗計劃法範例研究(一)敏感度(Sensitivity)E1=10/620=1.6%E2=27.5/620=4.4%E3=92.5/620=14.9%E1+E2+E3≠100%21實驗計劃法範例研究(一)計算交互影響:X1X2,X1X3,X2X3,X123ExperimentNo.X1X2X3X1X2X1X3X2X3X1X2X3Y12345678-1+1-1+1-1+1-1+1-1-1+1+1-1-1+1+1-1-1-1-1+1+1+1+1+1-1-1+1+1-1-1+1+1-1+1-1-1+1-1+1+1+1-1-1-1-1+1+1-1+1+1-1+1-1-1+1550(g)560(g)590(g)595(g)650(g)665(g)670(g)680(g)22實驗計劃法範例研究(一)ForE1-1550-550+1560+560-1590-590+1595+595-1*650=-650=40/4=10+1665+665(從4對正,負數據得來)-1670-670+1680+68023實驗計劃法範例研究(一)E1=10稍有影響E2=27.5影響顯著E3=92.5必須投注全力進行改善E12=-2.5X1,X2負交互影響(小)E13=2.5X1,X2正交互影響(小)E23=-10X2,X3負交互影響E123=0無影響E0=Y=12024壹.BGAFailed之真因鑑定實驗計劃企劃案•一.實驗日期與時間1.日期：(1)原物料入廠、完成點收入賬、未經任何拆封立即領發料：2001年8月8日領料，8月10日至8月14日執行實驗。(2)原物料入廠經正常程序領發料：2001年8月9日領料，8月10日至8月14日執行實驗。2.時間：於實驗日期內每日早上執行SMT生產實驗，每日下午當SMT生產完畢後轉移至AI時，AI開始插件，並逐批轉移至ASM，當ASM完成，立即逐批轉移至ICT，接著逐批轉移至FCT。實驗計劃法範例研究(二)25實驗計劃法範例研究(二)(續)二.實驗配置1.原材不良之真因範圍區分BGAFailed真正原材不良ICT過電流靜電破壞過電流破壞倉儲及領料等之作業不良FCT過電流DCB原材包裝不良AP&P過電流262.原材不良之真因範圍鑑定實驗配置(n=270)因子*結果實驗ABCDeee實驗順序實驗日期U1U30S/N=10log(p/1-p)1111111148/142111222248/143122112238/104122221138/105212121218/116212212118/117221122128/138221211228/13ababcacbcabc註：結果以BGAFailed比率為特性值，若BGAFailed比率為0，則令其為0.00001以利S/N之計算。3.各因子及水準要因水準1水準2A現況倉儲及領料作業非常良好(如附件1)B現況靜電防護非常良好(如附件2)C整個產品以ICT治具及探針測試只以電表測試VCCGroundD整個產品以FCT治具及探針測試整個產品以人工手測FCT實驗計劃法範例研究(二)(續)27三.各因子及水準要因水準1水準2A現況倉儲及領料作業非常良好(如附件1)B現況靜電防護非常良好(如附件2)C整個產品以ICT治具及探針測試只以電表測試VCCGroundD整個產品以FCT治具及探針測試整個產品以人工手測FCT實驗計劃法範例研究(二)(續)28四.解析方法：解析回應值及靈敏度五.教育訓練由教育訓練人員列出詳細之教育訓練內容、步驟、注意事項，並由教育訓練人員對於實驗參予人員講解及實驗過程錯誤動作矯正。六.實驗標示實驗共計8次，每次270片，由印製條碼標示，其標示方法如下：1-001、1-002、1-003…..1-270、2-001、2-002…..2-270……8-001、8-002、8-270，標示條碼貼於產品條碼旁，實驗品於包裝作業之下鄉前，需將條碼撕掉。七.實驗不良品之保留實驗完畢測試完成，其BGA不良板需保留供分析用。實驗計劃法範例研究(二)(續)29八.實驗之檢討每次備料後實驗前檢討可能缺失，防患之。每完成一次實驗立即檢討改善缺失。九.實驗詳細步驟(1)實驗對象:Unity(0843)U1、U30BGA。(2)實驗數量:分為8Lot,每Lot各270eaBGA，若SMT有不良須offlineRework，不列入實驗範圍。(3)區隔方式:實驗批須請SMT總檢人員貼實驗代碼BARCODE於上，做X-Y記號區隔，X表實驗批，由1至8,Y表實驗板片數，由1至270，另記錄各實驗批BarcodeSerialNo.起始及結束數字,流程單亦須註明實驗板批數及數量。該記號於離線時或包裝作業下箱前需撕掉。實驗計劃法範例研究(二)(續)30(4)實驗板上線前，須對線上人員做靜電防護教育訓練，(5)實驗人員領料時須確認為同一Lot，同一Datecode，若包裝內防靜電金屬袋有破損之情況，拆封後試紙有變紅色吸濕之情況，一概退料不予使用。(6)如遇機故，待料時間過長，未上線但已拆封之BGA需放置於合格之防潮箱內，箱內之BGA需follow先進先出原則。(7)實驗過程中撞傷、碰傷、掉落之BGA零件不予回