工序能力及工序能力指数

工序能力及工序能力指数第一页，共三十五页，2022年，8月28日1.基本要点

(1)只有工序能力强的工艺才可能生产出质量好、可靠性水平高的产品。

第二页，共三十五页，2022年，8月28日1.基本要点

(1)只有工序能力强的工艺才可能生产出质量好、可靠性水平高的产品。

(2)

工序能力指数是一种表示工艺水平高低的方便方法，其实质作用是反映工艺成品率的高低。

第三页，共三十五页，2022年，8月28日1.基本要点

(1)只有工序能力强的工艺才可能生产出质量好、可靠性水平高的产品。

(2)

工序能力指数是一种表示工艺水平高低的方便方法，其实质作用是反映工艺成品率的高低。

(3)“6σ设计”是在工序能力指数分析基础上对生产工艺水平的新要求，其实质作用也是反映工艺成品率的高低。第四页，共三十五页，2022年，8月28日1.基本要点预备知识－关于测试数据的“分布”第五页，共三十五页，2022年，8月28日1.基本要点预备知识－关于测试数据的“分布”第六页，共三十五页，2022年，8月28日第七页，共三十五页，2022年，8月28日第八页，共三十五页，2022年，8月28日关于正态分布第九页，共三十五页，2022年，8月28日——工序能力及工序能力指数的计算——1.基本要点2.

工序能力的定量表征第十页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(1)工序能力(2)潜在工序能力指数：Cp(3)实际工序能力指数：Cpk(4)单侧规范值情况的工序能力指数CPL和CPU(5)

Cp和Cpk的常规计算方法第十一页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(1)工序能力

第十二页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(1)工序能力通常工艺参数服从正态分布N(μ,σ2)

第十三页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(1)工序能力通常工艺参数服从正态分布N(μ,σ2)

正态分布标准偏差σ的大小反映了参数的分散程度。绝大部分数值集中在μ±3σ范围内，其比例为99.73%

第十四页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(1)工序能力通常工艺参数服从正态分布N(μ,σ2)

正态分布标准偏差σ的大小反映了参数的分散程度。绝大部分数值集中在μ±3σ范围内，其比例为99.73%

通常将6σ称为工序能力。6σ范围越小，表示该工序加工的工艺参数越集中，则生产出成品率高、可靠性好的产品的能力越强，即固有能力越强。第十五页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(2)潜在工序能力指数CP

第十六页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(2)潜在工序能力指数CP

为了综合表示工艺水平满足工艺参数规范要求的程度，工业生产中广泛采用下式定义的工序能力指数：CP=(TU-TL)/6σ=T/6σ

第十七页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(2)潜在工序能力指数CP

为了综合表示工艺水平满足工艺参数规范要求的程度，工业生产中广泛采用下式定义的工序能力指数：CP=(TU-TL)/6σ=T/6σ

通过积分可得工艺成品率为：

第十八页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(2)潜在工序能力指数CP

为了综合表示工艺水平满足工艺参数规范要求的程度，工业生产中广泛采用下式定义的工序能力指数：CP=(TU-TL)/6σ=T/6σ

通过积分可得工艺成品率为：

可得工序能力指数与成品率之间的关系：

规范范围

CP

工艺成品率不合格品率

±3σ1 99.73%2700PPM ±6σ299.9999998%0.002PPM

第十九页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(2)潜在工序能力指数CP

为了综合表示工艺水平满足工艺参数规范要求的程度，工业生产中广泛采用下式定义的工序能力指数：CP=(TU-TL)/6σ=T/6σ

通过积分可得工艺成品率为：

可得工序能力指数与成品率之间的关系：

规范范围

CP

工艺成品率不合格品率

±3σ1 99.73%2700PPM ±6σ299.9999998%0.002PPM

结论：工序能力指数越高，成品率也越高。第二十页，共三十五页，2022年，8月28日第二十一页，共三十五页，2022年，8月28日第二十二页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(3)实际工序能力指数：CPK

第二十三页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(3)实际工序能力指数：CPK

在元器件生产中，采用闭环工艺控制的情况并不多，大多为“间接”工艺控制，很难使两者重合。例如，IC中的扩散工艺，并不能在扩散过程中随时监测方块电阻Rs的变化情况，因此不能做到在Rs达到规范中心值时结束扩散。实际上都是先做试片，根据试片测试结果调整工艺条件。实践表明,对于这种“间接”控制的工艺，工艺参数分布中心值μ与规范中心值偏移的程度一般为1.5。第二十四页，共三十五页，2022年，8月28日实际工艺能力指数CPK计算公式：第二十五页，共三十五页，2022年，8月28日实际工艺能力指数CPK计算公式：

偏离为1.5情况下Cpk与Cp的关系：若工艺参数分布的中心值与规范中心值偏移的程度为1.5σ，即：（μ-(TU+TL)/2）=1.5σ，由上式可得：Cpk=Cp-0.5

第二十六页，共三十五页，2022年，8月28日实际工艺能力指数CPK计算公式：

偏离为1.5情况下Cpk与Cp的关系：若工艺参数分布的中心值与规范中心值偏移的程度为1.5σ，即：（μ-(TU+TL)/2）=1.5σ，由上式可得：Cpk=Cp-0.5即工艺参数分布的中心值μ与规范中心值偏移为1.5σ的情况下，Cpk要比Cp小0.5。如果Cp＝2，Cpk只有1.5。因此，有时将Cp称为潜在工序能力指数，将Cpk称为实际工序能力指数，简称为工序能力指数。

第二十七页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(4)单侧规范值情况的工序能力指数CPL和CPU：

第二十八页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(4)单侧规范值情况的工序能力指数CPL和CPU：如果要求参数大于某一下限值TL

，无上限要求，工序能力指数应按下式计算：

CPL＝(μ－TL)/3σ

第二十九页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(4)单侧规范值情况的工序能力指数CPL和CPU：如果要求参数大于某一下限值TL

，无上限要求，工序能力指数应按下式计算：

CPL＝(μ－TL)/3σ

若μ＜TL

，则取CPL为零，说明该工序完全没有工序能力。

第三十页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(4)单侧规范值情况的工序能力指数CPL和CPU：如果要求参数大于某一下限值TL

，无上限要求，工序能力指数应按下式计算：

CPL＝(μ－TL)/3σ

若μ＜TL

，则取CPL为零，说明该工序完全没有工序能力。如果参数规范只规定了上限值TU

，无下限要求，则工序能力指数应按下式计算：

CPU＝(TU－μ)/3σ

第三十一页，共三十五页，2022年，8月28日2.工序能力的定量表征(4)单侧规范值情况的工序能力指数CPL和CPU：如果要求参数大于某一下限值TL

，无上限要求，工序能力指数应按下式计算：

CPL＝(μ－TL)/3σ

若μ＜TL

，则取CPL为零，说明该工序完全没有工序能力。如果参数规范只规定了上限值TU

，无下限要求，则工序能力指数应按下式计算：

CPU＝(TU－μ)/3σ

若μ＞TU

，则取CPU为零，说明该工序完全没有工序能力。第三十二页，共三十五页，2022年，8月28日第三十三页，共三十