PDCA方法支持下的TFT-LCD破片率降低項(xiàng)目應(yīng)用探究

北京京東方顯示技術(shù)有限公司 王立夫 盛大德

TFT-LCD行業(yè)中，破片一直是影響產(chǎn)品良品率的重要因素之一。本文以8.5G CF面板為基礎(chǔ)，將PDCA品質(zhì)工具應(yīng)用于TFT-LCD破片率降低應(yīng)用中，對(duì)TFT-LCD破片率降低進(jìn)行界定、測(cè)量、分析、改進(jìn)和控制，從而優(yōu)化生產(chǎn)線工藝工況，完善生產(chǎn)管理措施，達(dá)到降本增效的作用。

TFT-LCD即薄膜晶體管、液晶顯示器，制造過程中下設(shè)陣列、彩膜、成盒、膜組四大工藝。本文以CF工藝為依托，開展探究分析。所謂的彩色濾光片由玻璃基板、黑色矩陣、顏色層、保護(hù)層及ITO導(dǎo)電膜等部分組成。CF簡(jiǎn)稱Color Filter，中文名彩色濾光片，在液晶面板中，CF功能主要定義為色彩顯示層。通過PDCA的思路開展后續(xù)探究，為生產(chǎn)提供有力幫助，助力工廠良率和稼動(dòng)率提升。

1 P階段

目標(biāo)設(shè)定：在CF工藝中烘烤設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱Oven）為發(fā)生碎片率最高的設(shè)備，因此Y目標(biāo)確定為Oven破片率，經(jīng)半年數(shù)據(jù)收集平均約113ppm，影響較高，全年最佳水平62PPM，結(jié)合歷史最佳水平，將改善目標(biāo)定為50ppm。Oven設(shè)備碎片占比分析如圖1所示。

圖1 Oven設(shè)備碎片占比分析

收集計(jì)劃：收集內(nèi)容確定為Y Oven破片率，統(tǒng)計(jì)方法為周破片率，數(shù)據(jù)收集維度包含現(xiàn)位置、產(chǎn)生位置、破片日期、破片描述、破片影響、數(shù)據(jù)來源。本項(xiàng)目主要針對(duì)碎片進(jìn)行改善，碎片類型一般有裂紋、破損、污染等，都是比較明確的，因此不需要做MSA分析。

宏觀流程圖分析如圖2所示。

圖2 宏觀流程圖分析

詳細(xì)流程圖劃分為：CV Glass Load過程、CV Glass Unload過程、OVEN Load過程、Oven Bake過程、Oven Unload過程、Buffer Load過程、Glass Cooling & Glass Out過程。

SOD判別準(zhǔn)則：根據(jù)各階段作業(yè)過程中可能產(chǎn)生破片的風(fēng)險(xiǎn)大小并結(jié)合對(duì)工序稼動(dòng)率的影響，制定本項(xiàng)目SOD的打分標(biāo)準(zhǔn)如圖3所示。

圖3 SOD打分標(biāo)準(zhǔn)

通過PFMEA分析，共找出110項(xiàng)潛在失效原因，其中對(duì)于嚴(yán)重度S≥8或RPN≥120的故障模式，是本項(xiàng)目分析的重點(diǎn)，通過整合相同項(xiàng)，共篩選出5項(xiàng)要因，并制定改善對(duì)策。其中原因分析和改善對(duì)策如表1所示。

表1 設(shè)備原因分析和改善對(duì)策

2 D階段：詳細(xì)改善對(duì)策實(shí)施

X1：上游Glass破片帶入

為減少上游破片流入，在Load CV Input處追加安裝Broken Sensor，對(duì)Glass進(jìn)行Broken檢知，增加Interlock互鎖程序。增加Broken宕機(jī)監(jiān)控流程變更，以實(shí)現(xiàn)對(duì)破片的及時(shí)攔截；

X2：Robot地腳發(fā)生偏移

Robot地腳由于OVEN Fence內(nèi)部溫度較高，長(zhǎng)時(shí)間使用，墊片變薄，Robot在走行時(shí)，來回震動(dòng)，導(dǎo)致墊片位置偏移。Robot底座出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，從而引發(fā)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)破片。進(jìn)行墊片變更：（1）由橡膠合成材料更改為剛性材料，杜絕墊片變??；（2）增加了凹型限位設(shè)計(jì)，控制相對(duì)偏移量。

新舊墊片設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 新舊墊片設(shè)計(jì)

X3：Robot皮帶張力異常

（1）Robot皮帶是連接主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的傳動(dòng)介質(zhì)，依靠帶齒與輪齒之間的嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)過程，如右圖所示，二者無相對(duì)滑動(dòng)，從而使圓周速度同步；

（2）由于Robot長(zhǎng)期高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生震動(dòng)，又因?yàn)楦邷丨h(huán)境及油脂等贓物的沁入，破壞皮帶的材料結(jié)構(gòu)，從而造成皮帶磨損或張力低下異常；

張力異常主要通過兩方面改善：（1）導(dǎo)入新型耐高溫皮帶；（2）增加張力值定期Check.

X4：Robot位置與Data發(fā)生偏差

因機(jī)械損耗或其它因素，隨著長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，Robot位置會(huì)與Data產(chǎn)生偏差，根據(jù)抽樣跟蹤調(diào)查，差異會(huì)隨周期加長(zhǎng)而逐漸惡化，一般3個(gè)月后差異會(huì)超出Spec（3mm），有破片風(fēng)險(xiǎn)，通過張貼Mark的方式，定期每3個(gè)月進(jìn)行一次Robot位置與Data的一致性校驗(yàn)。

X5：Rack Bar發(fā)生形變

如圖5所示，Oven Pin Bar采用的是網(wǎng)格類型的Rack分布形式，每個(gè)Pin Bar一側(cè)固定，另外一側(cè)直接懸掛在支架上因受熱膨脹或受外物撞擊，未固定的一端會(huì)發(fā)生水平方向的掉落，從而引發(fā)碎片（如圖6所示）。

圖5 Oven結(jié)構(gòu)示意

圖6 破片原理示意圖

基于以上分析，在未固定端增加保護(hù)套，控制Pin Bar只能進(jìn)行縱向的延伸，從而減少形變的發(fā)生。

3 C階段-目標(biāo)達(dá)成情況確認(rèn)

通過前期FMEA分析，共提出7項(xiàng)改善對(duì)策，逐一對(duì)策實(shí)施后，當(dāng)前OVEN單元的碎片比例已漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，平均水平約48ppm，目標(biāo)達(dá)成率110%，因各因子存在交互影響，單因子改善效果無法用控制圖顯著體現(xiàn)，圖7所示為改善對(duì)策全部實(shí)施后的綜合效果分析圖。

圖7 改善對(duì)策全部實(shí)施后的綜合效果分析圖

4 A階段-成果鞏固

成功鞏固主要從三方面著手，包括作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化制定，固化作業(yè)指導(dǎo)書、作業(yè)指示書；第二方面建立定期Review機(jī)制，包括：1）每3月進(jìn)行一次Robot位置Mark比對(duì)；2）每3月進(jìn)行一次Robot皮帶張力Check，第三方面項(xiàng)目?jī)?yōu)化鞏固，包括運(yùn)用QCC培訓(xùn)中學(xué)習(xí)到的各種方法分析解決問題，將QCC培訓(xùn)中學(xué)到的工具、方法進(jìn)行共享推廣。

結(jié)論：本次實(shí)驗(yàn)基于PDCA的基本思路，通過宏觀微觀分析，借助FMEA、控制圖等基本工具，找到了影響破片的6個(gè)關(guān)鍵因子，通過機(jī)理分析等方法，找到了根本改善點(diǎn)。達(dá)成了改善目標(biāo)，以此降低劣質(zhì)成本，提高產(chǎn)品良品率，為企業(yè)帶來收益。

本文出現(xiàn)的英文縮寫及簡(jiǎn)寫對(duì)應(yīng)中文含義：

CF：Color Filter，彩色濾光片。

Oven：烘烤設(shè)備。

Oven Pin：支撐Oven設(shè)備內(nèi)部。

Robot：用于Glass抓取的機(jī)械手臂。