PDCA方法支持下的TFT-LCD破片率降低项目应用探究

北京京东方显示技术有限公司 王立夫 盛大德

TFT-LCD行业中，破片一直是影响产品良品率的重要因素之一。本文以8.5G CF面板为基础，将PDCA品质工具应用于TFT-LCD破片率降低应用中，对TFT-LCD破片率降低进行界定、测量、分析、改进和控制，从而优化生产线工艺工况，完善生产管理措施，达到降本增效的作用。

TFT-LCD即薄膜晶体管、液晶显示器，制造过程中下设阵列、彩膜、成盒、膜组四大工艺。本文以CF工艺为依托，开展探究分析。所谓的彩色滤光片由玻璃基板、黑色矩阵、颜色层、保护层及ITO导电膜等部分组成。CF简称Color Filter，中文名彩色滤光片，在液晶面板中，CF功能主要定义为色彩显示层。通过PDCA的思路开展后续探究，为生产提供有力帮助，助力工厂良率和稼动率提升。

目标设定：在CF工艺中烘烤设备（以下简称Oven）为发生碎片率最高的设备，因此Y目标确定为Oven破片率，经半年数据收集平均约113ppm，影响较高，全年最佳水平62PPM，结合历史最佳水平，将改善目标定为50ppm。Oven设备碎片占比分析如图1所示。

图1 Oven设备碎片占比分析

收集计划：收集内容确定为Y Oven破片率，统计方法为周破片率，数据收集维度包含现位置、产生位置、破片日期、破片描述、破片影响、数据来源。本项目主要针对碎片进行改善，碎片类型一般有裂纹、破损、污染等，都是比较明确的，因此不需要做MSA分析。

宏观流程图分析如图2所示。

图2 宏观流程图分析

详细流程图划分为：CV Glass Load过程、CV Glass Unload过程、OVEN Load过程、Oven Bake过程、Oven Unload过程、Buffer Load过程、Glass Cooling & Glass Out过程。

SOD判别准则：根据各阶段作业过程中可能产生破片的风险大小并结合对工序稼动率的影响，制定本项目SOD的打分标准如图3所示。

图3 SOD打分标准

通过PFMEA分析，共找出110项潜在失效原因，其中对于严重度S≥8或RPN≥120的故障模式，是本项目分析的重点，通过整合相同项，共筛选出5项要因，并制定改善对策。其中原因分析和改善对策如表1所示。

表1 设备原因分析和改善对策

X1：上游Glass破片带入

为减少上游破片流入，在Load CV Input处追加安装Broken Sensor，对Glass进行Broken检知，增加Interlock互锁程序。增加Broken宕机监控流程变更，以实现对破片的及时拦截；

X2：Robot地脚发生偏移

Robot地脚由于OVEN Fence内部温度较高，长时间使用，垫片变薄，Robot在走行时，来回震动，导致垫片位置偏移。Robot底座出现沉降现象，从而引发生产过程中出现破片。进行垫片变更：（1）由橡胶合成材料更改为刚性材料，杜绝垫片变薄；
（2）增加了凹型限位设计，控制相对偏移量。

新旧垫片设计如图4所示。

图4 新旧垫片设计

X3：Robot皮带张力异常

（1）Robot皮带是连接主动轮和从动轮的传动介质，依靠带齿与轮齿之间的啮合实现传动过程，如右图所示，二者无相对滑动，从而使圆周速度同步；

（2）由于Robot长期高速运转产生震动，又因为高温环境及油脂等赃物的沁入，破坏皮带的材料结构，从而造成皮带磨损或张力低下异常；

张力异常主要通过两方面改善：（1）导入新型耐高温皮带；
（2）增加张力值定期Check.

X4：Robot位置与Data发生偏差

因机械损耗或其它因素，随着长时间运转，Robot位置会与Data产生偏差，根据抽样跟踪调查，差异会随周期加长而逐渐恶化，一般3个月后差异会超出Spec（3mm），有破片风险，通过张贴Mark的方式，定期每3个月进行一次Robot位置与Data的一致性校验。

X5：Rack Bar发生形变

如图5所示，Oven Pin Bar采用的是网格类型的Rack分布形式，每个Pin Bar一侧固定，另外一侧直接悬挂在支架上因受热膨胀或受外物撞击，未固定的一端会发生水平方向的掉落，从而引发碎片（如图6所示）。

图5 Oven结构示意

图6 破片原理示意图

基于以上分析，在未固定端增加保护套，控制Pin Bar只能进行纵向的延伸，从而减少形变的发生。

通过前期FMEA分析，共提出7项改善对策，逐一对策实施后，当前OVEN单元的碎片比例已渐趋于稳定状态，平均水平约48ppm，目标达成率110%，因各因子存在交互影响，单因子改善效果无法用控制图显著体现，图7所示为改善对策全部实施后的综合效果分析图。

图7 改善对策全部实施后的综合效果分析图

成功巩固主要从三方面着手，包括作业标准化制定，固化作业指导书、作业指示书；
第二方面建立定期Review机制，包括：1）每3月进行一次Robot位置Mark比对；
2）每3月进行一次Robot皮带张力Check，第三方面项目优化巩固，包括运用QCC培训中学习到的各种方法分析解决问题，将QCC培训中学到的工具、方法进行共享推广。

结论：本次实验基于PDCA的基本思路，通过宏观微观分析，借助FMEA、控制图等基本工具，找到了影响破片的6个关键因子，通过机理分析等方法，找到了根本改善点。达成了改善目标，以此降低劣质成本，提高产品良品率，为企业带来收益。

本文出现的英文缩写及简写对应中文含义：

CF：Color Filter，彩色滤光片。

Oven：烘烤设备。

Oven Pin：支撑Oven设备内部。

Robot：用于Glass抓取的机械手臂。