PDCA方法支持下的TFT-LCD破片率降低項目應用探究

北京京東方顯示技術有限公司 王立夫 盛大德

TFT-LCD行業中，破片一直是影響產品良品率的重要因素之一。本文以8.5G CF面板為基礎，將PDCA品質工具應用于TFT-LCD破片率降低應用中，對TFT-LCD破片率降低進行界定、測量、分析、改進和控制，從而優化生產線工藝工況，完善生產管理措施，達到降本增效的作用。

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、保護層及ITO導電膜等部分組成。CF簡稱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的思路開展后續探究，為生產提供有力幫助，助力工廠良率和稼動率提升。

1 P階段

目標設定：在CF工藝中烘烤設備（以下簡稱Oven）為發生碎片率最高的設備，因此Y目標確定為Oven破片率，經半年數據收集平均約113ppm，影響較高，全年最佳水平62PPM，結合歷史最佳水平，將改善目標定為50ppm。Oven設備碎片占比分析如圖1所示。

圖1 Oven設備碎片占比分析

收集計劃：收集內容確定為Y Oven破片率，統計方法為周破片率，數據收集維度包含現位置、產生位置、破片日期、破片描述、破片影響、數據來源。本項目主要針對碎片進行改善，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判別準則：根據各階段作業過程中可能產生破片的風險大小并結合對工序稼動率的影響，制定本項目SOD的打分標準如圖3所示。

圖3 SOD打分標準

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

表1 設備原因分析和改善對策

2 D階段：詳細改善對策實施

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Glass進行Broken檢知，增加Interlock互鎖程序。增加Broken宕機監控流程變更，以實現對破片的及時攔截；

X2：Robot地腳發生偏移

Robot地腳由于OVEN Fence內部溫度較高，長時間使用，墊片變薄，Robot在走行時，來回震動，導致墊片位置偏移。Robot底座出現沉降現象，從而引發生產過程中出現破片。進行墊片變更：（1）由橡膠合成材料更改為剛性材料，杜絕墊片變薄；（2）增加了凹型限位設計，控制相對偏移量。

新舊墊片設計如圖4所示。

圖4 新舊墊片設計

X3：Robot皮帶張力異常

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

（2）由于Robot長期高速運轉產生震動，又因為高溫環境及油脂等贓物的沁入，破壞皮帶的材料結構，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）導入新型耐高溫皮帶；（2）增加張力值定期Check.

X4：Robot位置與Data發生偏差

因機械損耗或其它因素，隨著長時間運轉，Robot位置會與Data產生偏差，根據抽樣跟蹤調查，差異會隨周期加長而逐漸惡化，一般3個月后差異會超出Spec（3mm），有破片風險，通過張貼Mark的方式，定期每3個月進行一次Robot位置與Data的一致性校驗。

X5：Rack Bar發生形變

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

圖5 Oven結構示意

圖6 破片原理示意圖

基于以上分析，在未固定端增加保護套，控制Pin Bar只能進行縱向的延伸，從而減少形變的發生。

3 C階段-目標達成情況確認

通過前期FMEA分析，共提出7項改善對策，逐一對策實施后，當前OVEN單元的碎片比例已漸趨于穩定狀態，平均水平約48ppm，目標達成率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，圖7所示為改善對策全部實施后的綜合效果分析圖。

圖7 改善對策全部實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，包括作業標準化制定，固化作業指導書、作業指示書；第二方面建立定期Review機制，包括：1）每3月進行一次Robot位置Mark比對；2）每3月進行一次Robot皮帶張力Check，第三方面項目優化鞏固，包括運用QCC培訓中學習到的各種方法分析解決問題，將QCC培訓中學到的工具、方法進行共享推廣。

結論：本次實驗基于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個關鍵因子，通過機理分析等方法，找到了根本改善點。達成了改善目標，以此降低劣質成本，提高產品良品率，為企業帶來收益。

本文出現的英文縮寫及簡寫對應中文含義：

CF：Color Filter，彩色濾光片。

Oven：烘烤設備。

Oven Pin：支撐Oven設備內部。

Robot：用于Glass抓取的機械手臂。