中華大學

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中華大學碩士論文

題目：失效模式與效應分析於雷射蓋印機台之應用與案例改善—以個案公司為例

系所別：科技管理研究所學號姓名：M09103051 李坤依指導教授：鄧維兆博士

中華民國九十三年七月

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失效模式與效應分析於雷射蓋印機台之應用與案例改善—以個案公司為例

學生：李坤依指導教授：鄧維兆博士

摘要

失效模式與效應分析（ Failure Mode and Effects Analysis, FMEA）

是用在可靠度管理的技術，這是一種防範於未然的手法，其目的在強調可於系統在失效前，針對系統的失效進行探討，並應用可靠度方塊圖及各項風險評估手法，分析其對系統的影響程度，並且能在系統失效尚未發生之前，採取有效的改善措施，以避免失效發生或減低發生的機率。

由相關的文獻探討可知，失效模式與效應分析已經被成功的應用在航空業及汽車業，也被廣泛的應用在各項電子、電機、機械，乃至於民生用品及服務業。本研究則再更進一步的闡述，將其應用於半導體測試廠的雷射蓋印機台，先行將機台區分為三大子系統，進行評估各子系統的失效模式，然後針對風險領先指數較高的子系統提出合理且有效的解決方案，並且實際比較改善前的系統與改善後的系統之產出良率，並估算其花費成本與節省成本，驗證此改善方案是有效益的，

期望能提供機台使用者及相關製程的廠商作為參考。關鍵詞 : 失效模式與效應分析，雷射蓋印

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誌謝

研究所兩年來，承蒙指導教授鄧維兆博士耐心、悉心的指導，無論在課業或是生活上均給予最大的支持，其謙沖且嚴謹的待人處事與治學態度以及豐富且紮實的學識，皆令學生萬分敬佩，亦是學生學習的典範。能在恩師的帶領下學習與成長是學生莫大的榮幸。

本篇論文的完成，感謝陳文欽博士、田墨忠博士以及鄧維兆博士等口試委員於百忙之中撥空指導，提供諸多寶貴意見，使得本論文得以更加完善，在此一併致謝。研究期間，亦感謝同窗好友的關懷。最後要感謝我的家人及同事，感激之情非筆墨能形容。最後僅以本論文獻給曾經關心、照顧我的師長、朋友以及家人。

李坤依謹識於中華科管所中華民國 93年7月 31日

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目錄

摘要 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ i 誌謝 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ii 目錄 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ iii 圖目錄 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ v 表目錄 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ vi 第一章緒論 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 1 1.1 研究背景 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 1 1.2 研究動機 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 2 1.3 研究目的 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 3 1.4 研究方法 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 4 1.5 研究流程 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 4 1.6 研究範圍與限制 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 5 1.7 論文結構 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 6 第二章文獻探討 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 7 2.1 失效模式與效應分析之作業架構 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 7 2.2 失效模式與效應分析之相關名詞定義 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 8 2.3 失效模式與效應分析之歷史沿革 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 8 2.4 失效模式與效應分析之目的 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 10 2.5 失效模式與效應分析的實施程序 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 11 2.6 失效模式與效應分析之風險評估 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 17 2.7 失效模式與效應分析之適用對象及其效益 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 22 第三章印異常分析及雷射蓋印機台的失效模式與效應分析之建立 24 3.1 各項蓋印異常 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 24 3.2 雷射蓋印機台的進料區 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 27 3.3 雷射蓋印機台的雷射打印區 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 29 3.4 雷射蓋印機台的出料區 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 29 3.5 子系統的失效模式分析 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 31 3.6 各子系統的失效模式與效應分析的建立 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 31 第四章射蓋印機台之改善方案 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 37 4.1 雷射蓋印偏移之探討 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 37

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4.2 CCD 定位系統介紹及使用 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 37 4.3 改善後各子系統的失效模式與效應分析的建立與驗證 ‥ ‥ 43 第五章結論與建議 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 47 5.1 結論 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 47 5.2 建議 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 48 參考文獻 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥49

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圖目錄

圖 1.1 論文研究流程 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 5 圖 2.1 FMEA 的作業架構 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥7 圖 2.2 系統數字編號圖 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 13 圖 2.3 失效模式與效應分析作業流程圖 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 16 圖 2.4 關鍵性矩陣 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 17 圖 2.5 風險評估示意圖 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 21 圖 2.6 風險水準法 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 22 圖 3.1 印碼模糊 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 25 圖 3.2 印碼偏移 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 25 圖 3.3 印碼傾斜 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 26 圖 3.4 印碼斷字 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 26 圖 3.5 印碼反向 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 27 圖 3.6 多重印碼 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 27 圖 3.7 進料區 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 28 圖 3.8 進料傳送 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 28 圖 3.9 雷射打印區 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 29 圖 3.10 出料區（一）‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 30 圖 3.11 出料區（二）‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 30 圖 4.1 CCD 定位系統檢測流程圖 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥38 圖 4.2 使用於脆盤之 CCD 定位系統檢測流程圖 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥39 圖 4.3 使用於脆盤之 CCD 定位系統檢測示意圖 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥39 圖 4.4 使用於導線架或基板上之 CCD 定位系統檢測流程圖 ‥ ‥ ‥40 圖 4.5 使用於導線架或基板上之 CCD 定位系統檢測示意圖 ‥ ‥ ‥40 圖 4.6 CCD 定位系統應用於基板（正常） ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥41 圖 4.7 CCD 定位系統應用於基板（傾斜） ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥41 圖 4.8 CCD 定位系統應用於脆盤之一 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥42 圖 4.9 CCD 定位系統應用於脆盤之二 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥42 圖 4.10 CCD 定位系統應用於脆盤之三 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥43

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表目錄

表 2.1 關鍵性分析表 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 18 表 2.2 發生度 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 19 表 2.3 難檢度 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 20 表 2.4 嚴重度 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 20 表 2.5 風險水準法的因子判斷原則 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 21 表 3.1 嚴重度評分標準 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 31 表 3.2 發生度評分標準 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 32 表 3.3 難檢度評分標準 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 33 表 3.4 進料區及打印區機構改善前統計資料 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 33 表 3.5 進料區及打印區機構改善後統計資料 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ 34 表 3.6 進料區及打印區機構改善後之失效模式與效應分析表 ‥ ‥ 34 表 4.1 安裝 CCD 定位系統改善前 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥43 表 4.2 安裝 CCD 定位系統改善後 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥44 表 4.3 安裝 CCD 定位系統改善後之失效模式與效應分析表 ‥ ‥ ‥44

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第一章緒論

自二千年以來，國際經濟情勢大幅下滑，尤其以半導體產業更為首當其衝者，幾乎所有的半導體廠商皆處於虧損的狀態而無一倖免，再加上美國對台灣半導體製造廠商採取所謂的反傾銷的策略、加入世界貿易組織及保護政策漸漸除去等等因素影響，以至於在這波內外環境的衝擊下，國內半導體業者淘汰了不少的廠商，但也促進了半導體廠商更能往下一代的製程發展，包括了 0.11μ m 製程的研發及十二吋晶圓廠的建廠等。各個半導體廠商除了加速先進製程的研發外，這幾年也大量的購買先進機台，除了大幅提高了產能外，半導體各個廠商亦將產品功能強、使用的性能優越、可靠度高、售後服務與安全列為主要目標。廠商除了發展研發設計、製程能力、原物料、機台操作等科技都需有足夠的能力來配合外，更要有可靠度工程相關技術方面的充份能力，方能製成品質優良的產品。

1.1 研究背景

在半導體前段廠（包括晶圓廠及 DRAM 廠）於二 Ο Ο 三年初開始復甦的同時，半導體後段廠（包括封裝廠及測試廠）卻一直無法感受到這波景氣的復甦，主要原因除了因為前後段的製程相差了四個月左右的製程以外，於一九九九年開始半導體封裝及測試廠積極擴大產能，以致於產能過剩，使得封裝及測試廠的廠商投資腳步變慢。在這波的半導體前段廠積極的開出產能的同時，半導體後段廠卻維持保守的心態，尤其以測試廠為最，其中最主要的原因是因為測試機台過於昂貴。因此遲自二 Ο Ο 三年年終各測試廠才開始緩步購買測試機台。然而測試廠製程除了測試以外，另外還有炙燒（Burn In）及後段（Back End），而後段製程又包括了蓋印（ Marking）、腳型檢測（ Lead Scan）

及捲帶包裝（ Tape and Reel）等三個製程。其中蓋印製程分為油墨蓋印（ Ink Mark）與雷射蓋印（Laser Mark），油墨蓋印是將調製完成的白膠，將足以代表客戶的 Logo、IC 之型式與速度及其它客戶要求必須標示出之印碼蓋印於 IC 膠體上方，但因其乃為高污染的製程，因此已經逐漸的不被國際世界所接受；而雷射蓋印乃為一破壞性的製程，

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求必須標示出之印碼燒印在 IC 膠體上方，而不同於油墨蓋印的則是雷射蓋印乃是屬於破壞性的，而且當如果該型機台並無有效的維護、定期的保養與適時的零件更換，不僅對於產出與交期會有相當的影響，若是產品的蓋印品質不良，甚至會導致整批性的報廢，造成公司難以估計的賠償。而腳型檢測之製程乃是對於各項 IC 產品的外觀與腳型進行檢查，目的是在於確保 IC 在進行日後之 SMT 製程時，能夠順利的黏著；雖然不至對 IC 之功能產生任何影響，但如果出貨之產品不能夠順利黏著，則仍為一項品質的疏失，且易被客戶抱怨，要求重新加工乃至於求償，對公司的聲譽仍會造成影響。捲帶包裝則是將產品以捲帶的方式代替傳統以脆盤（Tray）包裝出貨，方便使用於各種不同型式的 SMT 機台。

1.2 研究動機

IC 測試業是一種進入門檻低，但所耗費於機器設備之資金資金卻是十分龐大。而測試廠並無所謂的自有產品或者是客戶委託加工生產的產品，有的只是對於客戶為了確保 IC 成品之功能與速度，進而委請 IC 測試廠對於 IC 進行各種功能性之測試。由於 IC 之各種功能之好壞與多寡直接的影響到各產品的價值，因此各家廠商皆對於如何提昇各測試機台之測試效率、如何減少誤宰（ Overkill）與誤放（ Underkill），

乃至於減少產品重測的時間及各型機台的維護與保養等等，皆已經進行了相當程度的研究與人力和資金的投入。但是對於後段製程所使用的各項機台，卻總是被疏忽的一群，以此次研究之某 IC 測試廠來說，除了要求設備維修人員加強保養及檢修以外，短時間內並無新購機台的計劃，因此目前所使用的機台皆為一九九九年以前購買的機台，不僅機台老舊，所產出的產品，其品質也是令人憂心。根據統計該公司之炙燒（ Burn In）和測試機台之總和與後段機台之比例為 5 比 1，但以二 Ο Ο 三年每個月的維護保養費用來看，總平均投入費用為三百萬元，其中炙燒與測試機台所編列之維護保養費用之總共金額為二百八十萬，而後段機台所編列之維護保養費用之總金額僅有二十萬；再就設備維修人力來看，炙燒與測試設備維修人力共約九十人，而後段維修人力則僅約十人。由此可見後段機台不管是在維護保養之費用或者維修人員皆是呈現不足的情況。因此，運用失效模式與效應分析，以有限的經費及有限的人力，以最經濟的方法確實執行，對後段所屬之

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機器設備之性能所可能產生之異常，進行有效的防制與修護，乃是本研究的主題。

1.3 研究目的

回顧一九八 Ο 年代初期，日本製的汽車、電子產品及各項的消費性商品，在美國及世界各地造成一股炫風，其最主要的原因乃為日本製產品品質優良。因此在一九八八年，美國三大汽車廠（福特、克萊斯勒與通用汽車）引進了 QS9000，而其中最主要的概念乃是美國航空太空總署發展 “ 登月計劃＂時所用的品質保證技術，當中即包含了失效模式與效應分析（Failure Mode and Effects Analysis，FMEA），試圖以這樣的方法來改善品質，以提高產品的品質，進而提昇顧客滿意度；而這樣的實施結果也的到了不錯的成效。

而在半導體產業中，產品的可靠度乃為各公司的利基；而可靠度分析必須依賴各種品管手法的維持，其中，失效模式與效應分析乃為必要的手法之一。如何應用失效模式與效應分析，針對產品與機台的各種潛在失效模式，以更換、維修及保養等方法減少失敗再現率，進而提昇製程能力及機台穩定性、提高產品良率、降低製造成本與增加利潤，使得整個公司在國際半導體市場中更具有競爭力。

本研究的主要對象為半導體產業中的測試廠當中的雷射蓋印機台，在整個半導體製程中，雷射蓋印製程乃為一識別該顆 IC 是否為良品、該顆 IC 的等級等等可識別的方法。當一顆 Die 經過封裝後至測試廠測試完成，確定該 IC 為良品後，就需將代表客戶及該 IC 的正印印製在 IC 膠體上方。但如果因雷射蓋印機台的不穩定或者是故障，導致該顆 IC 報廢，對顧客將是無法接受的損失。

失效模式與效應分析已經被成功的應用在航空業及汽車業，也被廣泛的應用在各項電子、電機、機械，乃至於民生用品及服務業。本研究則在更進一步的闡述，將其應用於半導體測試廠的雷射蓋印機台，先行將機台區分為三大子系統，進行評估各子系統的失效模式，然後針對風險領先指數較高的子系統提出合理且有效的解決方案，並且實際比較改善前的系統與改善後的系統之產出良率，並估算其花費

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者及相關製程的廠商作為參考。 1.4 研究方法

失效模式與效應分析其主要目的是利用分析表，針對各項系統、產品、製程及機台所可能產生或發生的潛在失效模式，進行分析其發生的原因與可能造成的影響，並針對其影響的嚴重性進行改善優先順序的評估，然後採取有效的改善活動以防止各種可能失效的發生，或者針對長久無法改善的問題進行各種實驗以解決問題，提高產品的品質與良率。

而隨著 e 世代的來臨，客戶的產品更形多樣化，客戶對訂單的交期及產品的品質也愈來愈嚴格。為滿足高品質、多樣化的客戶要求，半導體廠商對於設備故障所造成品質的影響，造成產品的損害的控制也愈來愈嚴謹。因此，各廠商無不在最經濟的成本控制下，確保每一機台運轉製造的穩定性。

本研究的方法乃是以可靠度工程之手法與 QS9000 所要求之統計技術，失效模式與效應分析（ FMEA），來應用於後段之雷射蓋印機台設備。以各相關部門之工程師、作業員與其他相關支援部門之工程師組成一專案小組，負責評估該機器設備之失效模式，決定各項風險因子之等級，並計算出風險係數。再將此風險係數交由設備單位，決定改善順序並訂出改善方法與日期；該專案小組定期召開會議，以監督並確保所提出之改善方法皆如期進行與完成，適時檢討改善後之各項風險因子之變動與訂立下一個改善目標，並且利用執行改善方法前與執行改善方法後之生產資料的收集與分析，研判執行之成果。藉由這樣的一個方法，來達成機器設備之穩定性與所生產產品之品質。 1.5 研究流程

本研究將以失效模式與效應分析的風險評價方法，應用於本研究對象公司內的雷射蓋印機台，先透過相關文獻的介紹與探討 FMEA 風險評價方法，透過該公司所成立之失效模式與效應分析專案小組，評估雷射蓋印機台的失效模式並計算出風險係數，然後交由該公司設備單位針對影響較鉅之失效模式進行改善作業。並將無法有效改善的失效模式提出與相關機器設備代理商共同研究，找出有效且合理解決的

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方案。最後針對該解決方案提出使用上的建議與未來的研究方向，提供相關廠商參考。本論文研究流程如圖 1.1 所示。

圖 1.1 論文研究流程 1.6 研究範圍與限制

本研究範圍是以某 IC 測試廠之雷射蓋印機器設備為例，因各測試廠所擁有之雷射蓋印機器設備之機型皆不盡相同，因此僅能列舉本研究論文所探討之測試廠所使用之機型進行研究。

又機器設備之改善與其改善後之成效驗證，皆需花費相當多時間進行規劃與觀察，再者，本研究所進行探討之 IC 測試廠進行 FMEA 之活動時間僅有一年，故僅能對於主要改善項目給予對策實施，因此，

所研究之項目並不能代表該機器設備已經獲得完整的改善或者對可能的異常已經全部皆進行了改善行動。

研究限制為以下三點所述︰

一、本研究僅限於所取得資料之某 IC 測試廠，對於其它 IC 測試廠則受限於各公司之專業技術與商業機密，資料取得較為困難。

確立研究對象

文獻探討與回顧

區分機台各部位結構

各部位失效模式建立

與相關單位討論並提出改善措施

結論與建議

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二、本研究所探討之各型機器設備為該被研究之 IC 測試廠所有，其研究方法與結果並不能代表其它 IC 測試廠之相同型號之機器設備，或者不同機型之機器設備。

三、本研究所探討之 IC 測試廠進行失效模式與效應分析之活動僅一年，故研究結果僅能代表該型號之機器設備之主要改善項目以獲得改善行動，並不能代表該機器設備已經獲得完整的改善或者對可能的異常已經全部皆進行了改善行動。

1.7 論文結構

本論文共分為五個章節來進行研究，各章節內容簡述如下：第一章、緒論：本章說明了本研究的研究背景、動機、目的、方法、

流程與研究限制。

第二章、文獻探討：針對失效模式與效應分析的定義與歷史沿革作說明，然後針對現行的失效模式與效應分析的目的、實行程序及其中的風險評估進行探討，最後針對失效模式與效應分析的適用對象及其預期可產生的效益作歸納。

第三章、雷射蓋印機台的失效模式與效應分析之建立：區分雷射蓋印機台各部結構，並將失效模式與效應分析導入，分析各部結構之潛在失效模式，並說明如何選用評價之風險領先指數，然後依據風險領先指數之高低決定改善順序並交由設備工程師提出改善方法及日期。

第四章、將無法解決或者執行改善措施後並無太大成效的失效模式提出，然後與相關機台設備製造或代理商討論並研究其它可行之改善方案，並重新制定改善後之失效模式與效應分析表及統計資料。

第五章、結論與建議：整理歸納本研究提出之針對雷射蓋印機台無法以現行改善措施之問題，提出機台設備製造或代理商討論之結果，提供相關使用雷射蓋印機台之廠商作為後續之參考。

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第二章文獻探討

在第二章中將就本研究中所應用的失效模式與效應分析之相關理論文獻進行探討，以作為本研究基礎。

2.1 失效模式與效應分析之作業架構

失效模式與效應分析（ Failure Mode and Effects Analysis，FMEA）

為一種防範於未然的可靠度管理技術【4、9、22、23】其主要目的是在於利用結構性的程序，並且在系統尚未失效之前，採取以所有相關單位進行討論的方式，發現系統潛在的失效模式，發覺系統潛在的失效原因，並分析各個子系統對主要系統的影響關係，使得系統在未發生失效之前，能夠讓相關單位提出適當的改善措施，用以減少或避免失效的發生機率或者減低發生的機率。圖 2.1 為 FMEA 的作業架構【2、

3、 12】。

R： Reliability M： Maintainability

SS： Safety System

圖 2.1 FMEA 的作業架構【2、3、12】

產品設計概念系統設計

子系統細部

設計組件機

能

草圖

可靠性支援

R.M.SS 審查

設計修正／變更

藍圖核定

分析

系統功能方塊圖系統可靠

度

損害嚴重等級

失效經驗

固有經驗

FMEA 評價

可靠性問題改正行動元件

子系統

系統分

析失效效應分析潛在失效現象

(18)

2.2 失效模式與效應分析之相關名詞定義

在實施失效模式與效應分析之作業時，必須先行了解其中相關的名詞定義【15、 17】：

一、可靠度（ Reliability）：定義產品於規定的時間或任務內及在相關的環境應力之條件下所被要求其產品可以發揮能力的性質。二、失效（ Failure）：定義一系統、子系統，或者該模組、零組件在設

定的時間內，其因不能完成預定的任務而表現出失去其能力的狀態。

三、失效模式（ Failure Mode）：定義其可具體說明各種失效發生的原因，如斷裂、磨損、震動、偏移、變形或燒毀等等。

四、嚴重度（ Severity）：定義在某一失效發生後，該系統或者是模組於執行任務時所產生的影響，並評估其對產品、下一製程乃至於顧客所產生的嚴重程度。

五、發生度（ Occurrence）：定義某失效模式可能會發生的機率，通常會以某一固定期間會發生的次數來決定其等級。

六、難檢度（ Detection）：定義某項產品、模組或製程當中之失效模式能夠被檢測或發現的程度，或者產品之失效能被顧客所發覺出來的機率。

2.3 失效模式與效應分析之歷史沿革

在一九五 Ο 年代之前，當時的飛機發動機皆為螺旋槳推進，而其操縱系統皆是以油壓裝置及電路裝置等較為複雜的系統所組成；而當在一九五 Ο 年初期，飛機的發動機演變為更先進的噴射式推進，為了改善以油壓裝置及電路裝置等較為複雜且反應較慢的系統，提昇其操作之可靠性，因此美國格魯曼（Grumman）公司開發出了利用失效模式與效應分析的方法，並且將之利用於噴射機的主操縱系統上，成功的改善了噴射機之主操縱系統之可靠性。而在一九五七年，Boeing 與 Martin Marietta 公司為了使其所生產的飛機能夠具有更為有效的可靠度，因此在其工程手冊中正式將失效模式與效應分析列入其作業程序

(19)

中。一九六三年美國國家航空太空總署（ National Aeronautics and Space Administration； NASA）推動阿波羅（ APOLO）計劃時，要求該計劃中所有零組件供應商皆須推動實施失效模式與效應分析，自此開始美國之所有重要的太空計劃中【16】，皆要求實施失效模式與效應分析，且成效極大，也因此美國軍方及工業界也開始將失效模式與效應分析使用於設計審查作業當中。一九六九年， Crown 對失效模式與效應分析做了定義，他指出失效模式與效應分析的作業架構，一般是在產品生命週期的早夭期開始實施，用來提升產品與製程的可靠性，降低日後實施各項改善措施的成本。而美國軍方並於一九七四年出版了軍用標準 MIL-STD-1629，規定失效模式與效應分析為標準作業程序【 19、

21、 24】。

一九七七年，福特汽車公司在產品的設計研發及製造初期，為了解決產品設計與製造上之潛在問題，成功的利用了失效模式與效應分析的方法，進而有效的提昇產品的品質，並且於一九八四年發表了失效模式與效應分析手冊（ Potential Failure Mode and Effects Analysis Handbook）並大力推廣使用。隨後美國各大汽車製造公司也陸續的推動失效模式與效應分析應用於其汽車生產及各零組件供應商，並且將失效模式與效應分析區分為設計失效模式與效應分析及製程失效模式與效應分析，要求其供應商針對其所供應的產品進行設計與製程之失效模式與效應分析，並將這兩種失效模式與效應分析列為重點考核項目。但由於各公司的失效模式與效應分析之表格及規定皆不盡相同，相對的也使得各零組件供應商的負擔相形沉重。為了有效改善這一現象，在美國品管學會（ ASQC）的贊助與推動下，美國三大汽車製造公司「福特（ Ford）」、「克萊斯勒（Chrysler）」與「通用汽車（ General Motor）」等的「汽車互助團（AIAG）」，開始致力於整合各汽車公司所制定之表格及規定，終於於一九九三年完成了『潛在失效分析參考手冊』。藉由此份手冊，汽車工業對於失效分析之表格、規定與程序有了統一，也因此奠定了失效模式與效應分析在工業應用上的地位。同年，

美國車輛工程學會也於車輛的設計上，將失效模式與效應分析結合了同步工程與專家系統，更有效的提昇生產之車輛的品質。

隨著科技的進步，包括太空、航空、國防、汽車、電子、機械、

(20)

模式與效應分析。例如林進財、陳啟斌等【 10】提出利用失效模式與效應分析的手法於銀行授信避險決策分析；盧昆宏提出利用失效模式與效應分析於提昇壽險業務的可靠度；Willy【26】則是提出將失效模式與效應分析應用在 ISO14001 環境管理系統上，對於新產品製造之潛在環境風險作分析； Wang and Labrie【27】將失效模式與效應分析與布林代數法結合，應用於系統安全設計上；張清亮、陳文欽、蔡志弘【 8】利用失效模式與效應分析的技術針對醫療器材進行產品的風險分析；盧昆宏則將失效模式與效應分析應用到資源回收系統上；羅應浮【 14】在專案管理上應用了失效模式與效應分析，用以掌握各專案的品質、成本及安全等關鍵性因素。

2.4 失效模式與效應分析之目的

失效模式與效應分析是一種結構化的系統程序方法，在其中包括了各種失效模式之整合與各種失效模式的效應分析，其主要目的是為了能夠及早發現潛在的失效模式，並期望於分析預測當系統失效發生時，了解該失效會對系統和其上一層的子系統所造成的各種影響，能夠對系統的失效原因提出有效的對策，採行各種預防的措施或改善對策，以期能提高產品或系統的可靠度。

根據相關文獻，失效模式與效應分析可以分為設計失效模式與效應分析及製程失效模式與效應分析等兩種。申論如下：

一、設計失效模式與效應分析

以往設計者多半只能根據符合性能的要求進行設計構想，依其是否能兼顧顧客的可靠度要求進行設計。此種做法在選擇設計構想階段往往無法考慮得很具體，只能依照設計者的經驗做決定。而利用失效模式與效應分析進行設計，可以進行分析產品的各項設計參數，並有效運用統計技術，再透過堅實完整的設計程序與品質改進，用以確保研製產品的可靠度水準。

設計失效模式與效應分析其主要目標是在於使產品具備最大的固有可靠度、最大的操作可靠度、最低的總製造成本。為達成這三項的設計目標，設計工程人員於概念定義階段至設計確定階段的整個研究發展過程中，透過嚴謹的作業分析，詳細列出製程

(21)

中每一個環節步驟的潛在失效模式，並評估其影響程度，用以決定其設計改善的優先順序，並使失效的發生能被有效的防止。為了達成預定的效益，設計失效模式與效應分析應配合設計發展的各個程序反覆的進行驗證，以便確認所有系統中可能發生失效的原因都已被檢查出，並針對這些可能的失效原因儘早提出設計變更或系統修改，使產品的設計能夠最佳化。

二、製程失效模式與效應分析

在已經完成的系統或模組中，因為設計概念，系統功能及選用材料都已經固定，而當使用者於發現問題時，往往已經造成生產的產品相當大的損害。在以往，使用者只能在問題發生時，針對發生問題的子系統進行維修。如此並無法有效的預期系統發生失效的情況，進而採取預防的工作。因此製程失效模式與效應分析提供了一個讓使用者能夠有效的防止可能發生失效原因的方法，讓使用者能夠儘早針對失效模式提出改善措施或降低失效的發生率。

製程失效模式與效應分析其主要目的是在製造或組裝各項新系統或新製程，乃至於變更舊系統或舊製程中，由工程人員利用失效模式與效應分析所提供的分析與統計的手法，列出並計算可能的失效模式與其影響的程度，並藉此找出系統中各失效模式的可能發生原因及其發生率，工程人員必須尋找各種有效的方法以避免失效模式的再發生或者降低其發生率，減少其影響的程度或提高在製程中不良之檢出能力，使系統或製程能夠順利生產，並且能夠符合品質、時間及成本的要求。

2.5 失效模式與效應分析的實施程序

不論是設計失效模式與效應分析或者是製程失效模式與效應分析，失效模式與效應分析通常是運用於新產品、新製程或新設備的開發上，而其實行的作業程序大致上是相同的。綜合相關文獻的探討，可以將失效模式與效應分析之實施程序分為十五個作業程序，現在將其簡略的整理如下【1、2、5、12、 13、19、 25】：

(22)

在實行失效模式與效應分析之前，由各單位推出數名具有資深工作經驗技術人員或是各製程的直接負責人員，成立一跨部門的專案小組，共同參予失效模式與效應分析的作業。

二、實施失效模式與效應分析的作業訓練

在正式實施失效模式與效應分析之前，要確保專案小組內所有的成員都能夠深入的了解為何要實行失效模式與效應分析，並且對於失效模式與效應分析的目的、方法、實施程序及所應準備之資料等，如此才能確實的讓失效模式與效應分析能夠正常的推動與執行。

三、定義各項系統的流程

失效模式與效應分析作業的第一部，就是針對所欲分析的系統，將其各個子系統加以區分，並將其定義之，這就是所謂的系統定義。這些子系統包括了整體系統及製程所包含的基本的各項功能與規格、系統的整體任務輪廓等。

四、確認各項系統的任務

了解各項系統的任務並且區分各項子系統的功能是失效模式與效應分析作業中非常重要的一個步驟，如果被研究的系統及其各項的子系統的功能，其任務不明確，則其被賦予的任務不能夠被識別是否有效的達成，當然不能進一步的判斷其各系統或子系統是否失效。

五、決定系統分析水準

這個步驟是指在執行失效模式與效應分析時，應將系統區分至何種程度。一般的分析層次主要區分為系統、子系統、單一組件及各項零件等四個層次，然後再依照實際進行失效模式與效應分析作業進行時，按照各個系統的大小或者執行任務的複雜性，適時的將各區分的各個系統分析的層次劃分予以擴大或縮減。六、繪製系統功能方塊圖及可靠度方塊圖

(23)

可靠度方塊圖是指於產品任務的範圍內，系統內各單元，包括系統、子系統、單一組件及各項零件等，在可靠度計算裡的串聯及並聯的關係，並且在各個不同的層次上將之編碼予以識別，如圖 2.2【 3、11】。可靠度方塊圖是用以輔助失效模式與效應分析作業的實施，並且可以結合資訊管理系統，以方便將各展開的層次建立追溯標準與索引的依據，這對後續的失效模式與效應分析的分析、追蹤與維持有很大的幫助。

圖 2.2 系統數字編號圖【 3、 11】

七、分析各子系統、組件及零件的潛在失效模式

失效模式與效應分析是屬於預測性的失效預防的分析工作，因此專案小組人員可藉由歷史紀錄、經驗、系統規格及各類相關研究資料等來推斷各子系統、組件與零件的潛在失效因子。八、選定並整理系統中重要的失效模式

列出上一程序所有可能的失效模式，根據系統目前執行的任務，由專案小組討論並決定欲選出作為失效模式與效應分析的重要失效模式，加以整理之。

九、評估各項失效模式的影響（嚴重度）

評估因上一程序所選出的失效模式與效應分析之重要的失效 1

1-2 1-3 1-1

1-3-1 1-3-2

1-4

1-3-3-1 1-3-3-2 1-3-3-3

1-3-3 系統

子系統

組件

零件

(24)

應）。一般以影響極輕微之嚴重度為 1，至影響極為嚴重之嚴重度為 10 來評分。

十、分析各種失效模式發生原因（發生度）

專案小組依照現行製程中，實際失效模式發生的真正原因及其發生度，並參考各種的歷史紀錄及經驗，來決定發生度的估算。

通常以發生次數最低之發生度為 1，至發生次數極高為 10 來評分。

十一、失效模式與效應分析的現狀評估（難檢度）

失效模式與效應分析之專案小組針對現有系統進行了解，並了解其失效模式於現行作業中被檢測出的機率。難檢度評分是由最容易被檢測出的難檢度為 1，至最難被檢測出的難檢度為 10。

十二、利用風險領先指數（ RPN）決定欲改善的失效模式

上述三程序（嚴重度、發生度、難檢度）決定後，即可以其乘積來決定風險領先指數（ Risk Priority Number；RPN）。專案小組成員可以依據風險領先指數的高低來決定欲改善的失效模式，一般是以風險領先指數高於 80 的失效模式為優先改善對象。

十三、提出改善或管制措施

在利用風險領先指數來決定欲改善的失效模式之後，專案小組的成員們就必須針對欲改善的失效模式提出改善或管制措施，並將所提出的改善或管制措施交由相關單位執行之，並且訂定改善的期限，以利專案小組們掌握改善的進度。

十四、改善或管制措施實施後之評估

失效模式與效應分析之專案小組必須針對所提出的改善或管制措施進行評估，確實掌握各項的進度，同時也評估所提出之改善或管制措施是否可以克服潛在失效的問題，或者是消除或減低對系統的影響。

(25)

十五、失效模式與效應分析之綜合報告與檢討

在完成上述所提之各項程序之後，失效模式與效應分析可以說是大致完成，專案小組人員除了將各項分析報告、改善措施、改善期限、改善結果、等分析結論重點填入失效模式與效應分析之相關表單，同時也應該提出相關綜合報告及專案小組之建議事項，作為後續改善的相關依據。圖 2.3 為失效模式與效應分析之作業流程圖【 6、 7】。

(26)

圖 2.3 失效模式與效應分析作業流程圖【6、7】

開始失效模式與效應分析執行方案

分析產品特性定義製程流程

分析製程特性

分析失效模式失效報告分析與改正作業系統

分析失效效應分析失效原因分析現行控

制辦法

分析嚴重度分析發生率分析難檢度

計算風險領先指數

建議改正行動製程改善

檢驗程序改善

決定關鍵性失效模式

撰寫報告

(27)

2.6 失效模式與效應分析之風險評估

利用失效模式與要應分析來分析系統的失效模式，並提出相關對策進行改善，必須先行了解各種失效模式的嚴重度、發生度及難檢度，

之後再依據問題的重要性，來排定解決問題的先後順序。而其決策的方法，可依據風險領先指數或關鍵值的大小來決定之。目前實務上有數種方法用以求得風險領先指數或關鍵值。本節將探討並綜合各相關文獻，並歸類各種失效模式與效應分析對於失效風險評估的方法，說明如下：

一、關鍵性分析與關鍵性矩陣法

關鍵性分析執行程序須按關鍵性分析表各欄位的順序進行關鍵性分析，並依據所分析得到的結果來繪製關鍵性矩陣圖，並提到系統或設備之關鍵性零組件之清單，交由相關單位規劃並進行防治或補救之方案。

在 MIL-STD-1629A 中對於系統中相關零組件失效的嚴重等級評定，是利用定量或定性的關鍵性矩陣來評定，如圖 2.4【 2】。

圖 2.4 關鍵性矩陣【2】

關鍵性分析的執行程序可以依照關鍵性分析表當中各欄位的 A

低高

B C D E

4 3 2 1

嚴重性分類 Cr

高

增加關鍵性失

效發生的機

(28)

稱、系統說明、參考圖號與頁次；（ 2）單元／編號；（3）功能規格；（ 4）失效模式；（5）失效原因；（ 6）嚴重等級；（ 7）失效機率／失效率來源；（ 8）零件失效率（λ p）；（ 9）失效效應機率（β）；

（ 10）失效模式發生率（α）；（ 11）該項系統操作時間（t）；（ 12）

失效模式之失效模式失效機率（ Cm）；（ 13）該系統之失效機率

（ Cr）；（ 14）備註；（15）分析者寫入填表日期並簽名；（16）審核者審核後並簽章等欄位。表 2.1 為關鍵性分析表【 2、 9】。

表 2.1 關鍵性分析表【 2、 9】

功能

／編號

功能規格

失效模式

失效原因

嚴重等級

失效率來源

失效率 λ

失效效應機率 β

失效模式發生率 α

操作時間 t

失效模式失效機率 Cm

系統失效機率 Cr

備註

定量法是先做關鍵性分析，以求得各零組件的關鍵度值

（ Cr），然後再利用關鍵度值及嚴重性的分類，構成關鍵性矩陣。而定性法是以零組件之失效模式的發生機率與失效模式的嚴重性作為分類來構成關鍵性矩陣。在關鍵性矩陣圖中，愈位於圖形的右上方的失效模式，代表其失效的嚴重性愈高，因此愈需更優先的採取改善或防治措施【 2、 9、18、24】。

零組件的失效模式關鍵度值 Cr 可由零組件當中所有的失效模式的關鍵性值（ Failure Mode Criticality Number, Cm）之總和得知。而失效模式的關鍵性 Cm 則為失效效應機率（Failure Effect Probability, β ）、失效模式比（ Failure Mode Ratio, α ）、零件失

頁次：之頁

計劃名稱：

系統：子系統：組件：零件：

計劃名稱：

(29)

效率（ Part Failure Rate, λp）及零件作業時間等的乘積決定之。從以上的論述，可以明顯的得知，如果要實行關鍵性分析，各項參數皆須很明確的量化表示，但是，這對大多數的產品來說是有困難的，因此關鍵性分析所應用的範圍也就相對的狹小。二、風險領先指數法

在一九九七年福特汽車公司【 19】成功的利用失效模式與效應分析的技術，在產品設計研發及製造的初期找到所生產產品的潛在失效問題，然後運用了風險領先指數（ Risk Priority Number；

RPN）來決定所希望改善的問題的優先順序，並且藉由使用風險領先指數的方法達到了良好的改善效果。

風險領先指數的方法是採用先決定風險領先指數，在依照風險領先指數的高低來進行風險評估（ Risk Assessment）。其風險因子是由以下參數所組成：

Sf：發生度 — 失效模式於系統中發生的機率。

Sd：難檢度 — 當失效發生時，不會被顧客察覺出來的機率或者是於系統中不會被檢查出來的機率。

S：嚴重度 — 當失效發生時，對系統的影響或者產生的後果。上述三個因子依照各種程度的大小，以 1 至 10 的分數給予不同的評量。表 2.2 至表 2.4 分別為此三個因子所代表的程度等級及其分數區分的對照表。

表 2.2 發生度

發生的機會分數發生機率

幾乎不可能 1 0

很低 2

3

1/20000 1/10000

(30)

表 2.2 發生度【 20】（續）

中等

4 5 6

1/2000 1/1000 1/200

高 7

8

1/100 1/20

很高 9

10

1/10 1/2 表 2.3 難檢度【 20】

失效難檢等級分數缺陷到達顧客的機率

（％）

幾乎不可能 1 0-5

很低 2

3

6-15 16-25

中等

4 5 6

26-35 36-45 46-55

高 7

8

56-65 66-75

很高 9

10

76-85 86-100 表 2.4 嚴重度【 20】

嚴重等級分數

顧客可能不會注意 1

顧客稍有困擾 2

3

顧客不滿意

4 5 6

(31)

表 2.4 嚴重度【 20】（續）

顧客高度不滿意 7

8

影響顧客生命安全 9

10

風險領先指數（ RPN）是由發生度、難檢度及嚴重度三項因子的乘積得來，而此三項因子的決策因子數可以依照失效模式與效應分析的應用場合的不同，而定出不同的分數評定準則。圖 2.5 則為風險評估示意圖【 8】。

圖 2.5 風險評估示意圖【 8】

三、風險水準法（ Level of Risk）

依據 DINV 19250 對於風險評價的度量所述，產品的風險水準是採用 S-A-G-W 四個因子來進行評估，而這四個因子的判定準則如表 2.5 所示。

表 2.5 風險水準法的因子判斷原則

項目準則

S：造成傷害（ Harm）的嚴重性 —S1：輕微損傷

—S2：嚴重傷害或引起一人死亡

—S3：引起少數人死亡失效模式失效原因

如何控制造成影響

風險評估發生度 × 嚴重度 × 難檢度

(32)

表 2.5 風險水準法的因子判斷原則（續）

A：被察覺（ Exposure）的頻率 —A1：很少或經常性

—A2：經常至連續性 G：可避免的程度 —G1：可能無法避免

—G2：無法避免 W：會引起傷害之事件的發生機

率

—W1：低（發生機會極微）

—W2：中（有時會發生）

—W3：高（經常發生）

風險大小的評估是以一決策樹，利用決策路線所得出其相對應的風險水準，例如：S2-A1-G2-W2，則其風險水準為 2（圖 2.6）。利用決策樹所得出之風險水準值愈高，表示需要作更完備的改善。

圖 2.6 風險水準法

2.7 失效模式與效應分析之適用對象及其效益

在任何產品、系統或製程中，失效模式與效應分析經常是被導入解決相關問題的重要手法，但是一般認為在以下階段或對象是實施失效模式與效應分析的最佳階段或者是有較明顯的效益【 12】：

一、新產品開發與設計改良；

二、失效率較高的產品、系統或製程；

- 1 2 3 4 5 6 7

- - 1 2 3 4 5 6 W3

A1 S3

G2 G1 G2 G1

A2 S2 A1

S1

W2 W1 1

2 3 4 5 6 7 8 S4 A2

(33)

三、瓶頸製程的設計改善；四、安全性需求較高的製程；

失效模式與效應分析的手法，雖然是利用過去的相關經驗及現有技術，經由討論後來進行預防分析的手法，但是如能落實執行失效模式與效應分析，亦可帶來可觀的效應，進而使公司獲利。【 13】

一、能從分析中，具體了解產品設計上的缺陷，提出改善計劃。二、在指定的作業環境條件下，透過書面的模擬，若發現有設計上

之缺陷或瑕疵時，可即時改善、節省不必要的浪費。

三、利用失效模式與效應分析來找出問題，不必等實際作業後再改正，顧可有效所短開發的時間與費用。

四、能有系統的累積製程經驗，有利於能及早正確找出失效原因採取改正行動，並作為製程維護之參考，以突顯經驗累積的成果。

五、能有效協助人員訓練，使其能迅速而正確的學習到找尋失效原因的方法，並採取有效的改正行動。

六、可於主要的失效模式被改正之後，持續追蹤，並可針對次要的失效模式進行改善行動，有效的防止其它失效的發生。

(34)

第三章蓋印異常分析及雷射蓋印機台的失效模式與效應分析之建立

由第二章的說明得知，不論是設計失效模式與效應分析或製程失效模式與效應分析，首先都是採取系統化的展開方式，將產品、系統或製程由上而下的像樹狀般的分解開，再定義每個子系統的任務及其相互之間的關係。而在本章，將利用失效模式與效應分析於雷射蓋印機台，亦必須了解系統任務，進而了解各子系統之間相互串並聯的關係。

本章將針對各項蓋印異常進行分析，實際探討各項蓋印異常的情況。並且將雷射蓋印機台的子系統區分為進料區、雷射打印區及出料區，但由於在出料區中，IC 之雷射蓋印製程已經完成，故不會對蓋印品質造成任何影響，因此，出料區之失效模式與效應分析之建立並不在本研究探討的範圍中，而本論文僅針對進料區及雷射打印區之可能產生異常的機構進行失效模式與效應分析的分析。

3.1 各項蓋印異常

蓋印異常的產生，最主要來自於產品的定位不良、雷射蓋印系統的不穩定、雷射蓋印系統之能量耗損以及作業人員的疏失。以下為各項於測試廠常見之蓋印異常。

一、印碼模糊：

（一）異常判斷：裸視距離 30 ㎝內，在一般燈光下無法立即清晰地辨識任一字元或符號。

（二）異常原因：雷射蓋印系統之能量耗損或作業前機台調校未確實。

(35)

圖 3.1 印碼模糊二、印碼偏移：

（一）異常判斷：印碼位置偏移超過標準蓋印位置。一般來說，偏移超過 0.5mm 即可視為蓋印偏移。

（二）異常原因：產品定位不良。

圖 3.2 印碼偏移三、印碼傾斜：

（一）異常判斷：蓋印內容與膠體角度之差異，超過規範之規定。一般來說，超過 3°即可視為印碼傾斜。

(36)

圖 3.3 印碼傾斜四、印碼斷字：

（一）異常判斷：斷字的情況影響印碼識別或者是超過規範之規定。一般來說，斷字情況不得超過 1/2 線寬。

（二）異常原因：雷射蓋印系統之能量耗損。

圖 3.4 印碼斷字

五、印碼反向：印碼方向與極性或規範內容顛倒。

（一）異常判斷：印碼方向與極性或規範內容顛倒。

（二）異常原因：作業人員的疏失。

(37)

圖 3.5 印碼反向六、印碼錯誤：

（一）異常判斷：印碼內容與規範或客戶要求不符。

（二）異常原因：作業人員的疏失。七、多重印碼：

（一）異常判斷： IC 正面出現兩個或以上的正印內容。

圖 3.6 多重印碼 3.2 雷射蓋印機台的進料區

雷射蓋印機台的進料區主要為承載 Pin、承載連桿及傳送帶所組成（圖 3.7）。承載 Pin 主要功用為承載機台操作員所放入之脆盤，承載 Pin 具有伸縮的功能，能夠將欲進料的脆盤與未進料的脆盤區隔開，以防止同時間進料二個或以上的脆盤。承載連桿其作用則為當承載 Pin 將欲進料的脆盤與未進料的脆盤區隔開後，承載連桿承載著欲

(38)

印 IC 的脆盤，傳送（圖 3.8）至雷射打印區。

圖 3.7 進料區

圖 3.8 進料傳送

(39)

3.3 雷射蓋印機台的雷射打印區

雷射蓋印機台之雷射打印區（圖 3.9）主要結構為定位連桿，升降馬達，震動機構及雷射打印裝置。定位連桿主要為將脆盤固定於雷射打印區下方的載盤上，使脆盤於升降、傾斜及震動時不因外力而有所偏移；升降馬達則為當定位連桿將脆盤固定於載盤後，上升至雷射打印區，升降馬達並具有傾斜的功用，得以讓震動機構於震動時有著更好的定位效果；震動機構則是利用震動的效果讓已經傾斜於雷射打印區的脆盤內的 IC，能因震動的關係而有著更好的定位效果；雷射打印裝置則是產生雷射的機構，運用馬達的控制，將所需要的 Logo 及正印內容打印於 IC 正面。

圖 3.9 雷射打印區 3.4 雷射蓋印機台的出料區

雷射蓋印系統的出料區，其構造與進料區大同小異。主要的目的在於承載已蓋印完成的產品，使作業員能夠方便的收集蓋印完成之產品。主要為承載 Pin、承載連桿及傳送帶所組成。出料區如圖

(40)

圖 3.10 出料區（一）

圖 3.11 出料區（二）

(41)

3.5 子系統的失效模式分析

在進料區中，承載 Pin 伸縮的控制為氣壓缸，承載連桿及傳送帶的控制則為伺服馬達。當中承載 Pin 的故障最易引起 IC 位置擺放不正。當承載 Pin 的定位不準或作用失常，常會卡住欲進料的脆盤，而當脆盤因重力而落至承載連桿上時，IC 會容易掉出。因此，在進料區中，本研究將承載 Pin 之動作、承載連桿之動作與傳送 Tray 盤的傳送帶動作是否正常，列為失效模式與效應分析的主要分析原因。

在雷射打印區中，定位連桿的失效、升降馬達的未定位及震動機構的震動力量大小皆為影響印碼偏移的主要原因。當定位連桿的失效發生，則整盤脆盤將無法正確定位於載盤上；升降馬達的未定位發生，

則脆盤將無法於雷射打印區定位；而震動機構的震動力量震動機構動作太大，容易造成 IC 因震動力量太大而跳出；如果震動機構力量太小，對於 IC 的定位效果有限。以上三種失效都將導致整盤或部分 IC 產生正印偏移的情況。因此，在雷射打印區中，本研究將定位連桿的動作、升降馬達的定位以及震動機構之作用是否正常，列為失效模式與效應分析的主要分析原因。

3.6 各子系統的失效模式與效應分析的建立

根據本研究所探討的半導體測試廠的專案小組之分析（如 3.5 節所述），在應用本研究於 2.6 節失效模式與效應分析之風險評估所提之風險領先指數法，參照本研究所探討的半導體測試廠之顧問公司所提供之嚴重度（表 3.1）、發生度（表 3.2）及難檢度（表 3.3）之評分標準，將所欲探討的雷射蓋印機台執行之失效模式與效應分析報表列出，以說明各子系統失效模式的發生度、嚴重度、難檢度及其風險領先指數。表 3.4 為該個案公司所列出之失效模式與效應分析表。表 3.1 嚴重度評分標準

效應標準：效應的嚴重度等級

危險 — 無警告

傷害機器裝配操作員，當一個潛在失效模式影響安全和

（或）涉及與政府規定不符時，非常高的嚴重性等級，失效會在無警告的情況下發生。

10

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表 3.1 嚴重度評分標準（續）

危險 — 有警告

可能會傷害機器裝配操作員，當一個潛在失效模式影響安全和（或）涉及與政府規定不符時，很高的嚴重性等級，失效會在有警告的情況下發生。

9

甚高造成生產線重大損壞，產品不得不 100％報廢，功能無法運作，喪失基本功能，顧客很不滿。 8

高造成生產線小損壞，部份產品（少於 100％）不得不報廢，

功能能運作，但功能下降，顧客不滿意。 7

中等

造成生產線小損壞，產品經分類後部份（少於 100％）報廢（需要挑檢），功能能運作，但某些方便性不能作用，顧客有些不舒服。

6

低造成生產現有一點損壞，100％產品要重新加工，功能能運作，但某些方便性功能性下降，顧客有點不滿 5

甚低生產有一點損壞，產品挑檢後，部份要重新加工，外觀這一部份不合要求，大多數顧客注意到的缺陷。 4

很小

生產線有一點損壞，部份產品不得不就地重新加工，外觀這一部份不合要求，一般顧客注意到的缺陷。 3

微乎其微

生產線有一點損壞，部份產品不得不在生產中重新加工，但在站內外觀這一部份不合要求，敏銳的顧客注意到的缺陷。

2

無顧客無法發現的缺陷。 1

表 3.2 發生度評分標準

失效機率可能的失效率等級

≧ 1/2 10

很高：失效是不可避免的

1/3 9 1/8 8 高

1/20 7 1/80 6 1/400 5 中等：偶爾會失效

1/2000 4

中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

題目：失效模式與效應分析於雷射蓋印機台 之應用與案例改善—以個案公司為例

系 所 別：科 技 管 理 研 究 所 學號姓名：M09103051 李坤依 指導教授：鄧維兆 博士

中華民國九十三年七月

失效模式與效應分析於雷射蓋印機台之應用與 案例改善—以個案公司為例

摘要

誌謝

目錄

圖目錄

表目錄

第一章 緒論

第二章 文獻探討

第三章 蓋印異常分析及雷射蓋印機台的失效模式與 效應分析之建立

中華大學

中華大學碩士論文

題目：失效模式與效應分析於雷射蓋印機台之應用與案例改善—以個案公司為例

系所別：科技管理研究所學號姓名：M09103051 李坤依指導教授：鄧維兆博士

失效模式與效應分析於雷射蓋印機台之應用與案例改善—以個案公司為例

第一章緒論

第二章文獻探討

第三章蓋印異常分析及雷射蓋印機台的失效模式與效應分析之建立