TWI392415B - 印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法 - Google Patents

Description

印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法

本發明係關於一種印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，該監控方法係採用一種創新的印刷電路板之鑽孔品質分析方法，特別係關於一種應用統計製程管制(statistical process control；SPC)呈現鑽孔機鑽孔品質的方法。

印刷電路板是電子、電腦及通信等產品之主要零組件，為能因應消費市場上輕、薄、短、小之產品特性，及在高密度及高可靠性的需求催化下，除了通孔之精密鑽孔需要外，高階印刷電路板在目前的發展趨勢更多使用盲孔(blind hole或via)及埋孔(buried hole)之鑽孔技術。該種盲孔及埋孔之印刷電路板，是藉由盲孔將內部幾層之佈線板與表面之佈線連接，不須穿透整個板子而浪費其他層佈線板之佈局空間，預估可較一般印刷電路板之體積縮小20%。因此對電路板而言，無論是半成品或成品，盲孔或通孔之品質檢測工作都變的非常重要，特別是關於線寬、孔徑、孔垂直度、孔真圓度及銅墊尺寸等都需要進行量測及規格判讀。

目前自動光學檢測(automatic optical inspection)機係分別量測各片印刷電路板上鑽孔精度，並單獨以數據或圖表呈現各片印刷電路板之鑽孔精度的量測結果。然同樣規格印刷電路板之鑽孔品質常會因著不同鑽孔機或製造時間而變異，也就是會因著鑽孔機之設定、廠牌或使用狀態而造成鑽孔品質變異，或者是相同鑽孔機也會因著製造時間而產生鑽孔品質之變異，例如：刀具磨損或定期保養之時間等。

很明顯現有自動光學檢測機並無法有效呈現或提示品質變異之趨勢，往往是等到印刷電路板之量測結果發現異常或不符規格，才開始提停止生產問題貨批及追查問題發生根源，因此會造成生產中斷及無法有效預測品質異常之可能發生的問題。

為了使鑽孔製程中鑽孔品質之變異均控制在管制狀態下，因此實有需要將統計製程管制導入目前自動光學檢測機中，俾使印刷電路板之鑽孔品質能有效被監控，並能預測異常之可能發生時點而提前採取矯正措施。

本發明之主要目的係提供一種印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，該系統採用一種創新的印刷電路板之鑽孔品質分析方法，其係將統計製程管制導入自動光學檢測機中，俾使印刷電路板之鑽孔品質能有效及即時被監控，並能預測異常之可能發生時點而提前採取矯正措施。除此之外，也評估出目前與未來某時間點各鑽孔機的狀態，且以鑽孔機總覽圖標出目前與未來某段時間點之各鑽孔機的狀態。

為達成上述目的，本發明揭示一種印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，係用於監控全廠中各印刷電路板鑽孔機之鑽孔品質，包含下列步驟：輸入印刷電路板上鑽孔之設計資料及實際量測資料；計算出各鑽孔機之各種鑽孔精度分析資料；根據該鑽孔精度分析資料進行統計製程管制；根據該統計製程管制產生之各該鑽孔機之鑽孔品質資料，以預測各該鑽孔機異常發生之時間點；評估目前各該鑽孔機之機台狀況，與未來某日各該鑽孔機之機台狀況；以及以一總覽圖顯示各該鑽孔機於目前或未來某日的機台狀況。

圖1係本發明印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法之流程圖。如步驟11所示，將印刷電路板之原始設計資料及成品量測資料輸入，例如：設計之理想孔位之座標、量測孔位之座標、設計之鑽孔孔徑、量測之鑽孔孔徑、設計之鑽孔真圓度及量測之鑽孔真圓度與座標等資料需要輸入。接著進行步驟12，利用上述之各項輸入資料以計算各種鑽孔精度分析資料，例如：孔位之偏差量、孔徑之偏差量及真圓度之偏差量，並可同時計算出各項數值之平均值、標準差、製程準確度(Capability of accuracy；Ca)、製程精密度(Capability of precision；Cp)以及製程能力指標(Cpk)等相關統計資料。

如步驟13所示，若連續收集複數個印刷電路板鑽孔精度分析資料的數量或時間達到設定值要求，例如：已收集一定數量之相同印刷電路板之鑽孔精度分析資料，或每日、每週及每月定時自動將所收集複數個印刷電路板鑽孔精度分析資料進行步驟15之內容。實施統計製程管制係指利用統計抽樣所得的鑽孔精度分析資料，對鑽孔製程狀態進行監控。並在鑽孔製程中產品品質變易處於非管制狀態時，設法進一步採取調整鑽孔製程的措施，以矯正鑽孔製程中影響品質之非機遇變異(assignable variation)，其最終目的在使鑽孔製程處在於管制狀態下。並進一步根據步驟16，將鑽孔精度分析資料繪製成為管制圖，藉由管制圖可以容易判定鑽孔製程是否在管制狀態下，或是可以預測鑽孔製程變異之趨勢。

圖2係本發明鑽孔之真圓度之管制圖。圖中折線21及22分別代表直徑5mm及4mm兩種鑽頭(或主軸)隨著製造時間產生之真圓度變化，CL(central line)代表管制圖之中心值，又中心值加上及減去三個標準差，即可分別得到管制圖的管制上限(upper control limit；UCL)及管制下限(lower control limit；LCL)，或可由使用者自行定義管制上下限值。若折線上樣組點子落在管制上限與管制下限之外，則表示該鑽孔製程不在管制狀態下，因此需要採取矯正行動。折線21及22上後面的樣組點子已分別漸趨管制上限與管制下限，因此可預測直徑5mm及4mm兩種鑽頭鑽孔之真圓度將要進入非管制狀態，同樣需要提前採取矯正行動，例如：調整主軸固定狀態或更換磨損嚴重之鑽針或更換磨損嚴重之主軸。

圖3係本發明鑽孔之良率管制圖。鑽孔良率係符合偏移量規格之孔數與總孔數之比率。圖中折線31代表某機台上某個主軸某鑽針所製造印刷電路板之鑽孔良率，管制上限之值為100%，並由使用者自行定義管制下限值。若折線上樣組點子低於管制下限，則表示該鑽孔製程不在管制狀態下，因此需要採取矯正行動。折線31樣組點子已分別漸趨管制下限，因此可預測鑽孔良率將要進入非管制狀態，同樣需要提前採取矯正行動。

圖4係本發明鑽孔之偏移量製程能力(Cpk)指標之管制圖。圖中折線41代表某機台某個主軸所製造印刷電路板，且隨著製造時間量測的偏移量製程能力指標之變化。選擇其中某時間區段進一步分析，並找出回歸直線。若製程能力指標漸趨管制下限，則可算出該回歸直線42與管制下限的交點P及其對應之時間點為日期n，並於該交點發生之時間點前m日通知操作人員進行機台維修。此預測功能同樣可應用於圖2及圖3中真圓度管制圖與鑽孔良率管制圖，或是孔徑製程能力指標管制圖等。

圖5係單一鑽孔機狀態之評估與預測示意圖。首先使用者需先設定監控燈號，管制指數落於不同界定之範圍內就顯示不同色燈，而達到顏色管理之效果。如圖所示，管制上限以上之範圍定義為綠燈區，又管制上限及管制下限間之範圍定義為黃燈區，以及管制下限以下之範圍定義為紅燈區。若鑽孔精度記錄資料51的回歸直線52對應於今日的數值落於黃燈區，則今日鑽孔機狀態的狀態則可設為黃燈。同理，若回歸線對應於某段時間後的某日之數值落於紅燈區，則未來某日的鑽孔機狀態狀態則可設為黃燈。以圖5為例，今天鑽孔機狀態的燈號為黃燈，未來某日鑽孔機狀態的燈號為紅燈。

圖6係全廠所有鑽孔機的總覽圖。此圖6係依據圖5所述之方法，來評估及預測出各鑽孔機目前與未來某設定日的狀態，並進而繪製成此一能易於管控之總覽圖。在本總覽圖中，一個方格代表一台鑽孔機，在一個方格中可以同時顯示鑽孔機今日的狀態與未來某日的狀態，例如：方格中左上方三角形代表今日的狀態及右下方三角形代表未來某日的狀態。使用者可以依據各方格所顯示的燈號掌握各機台目前與預測未來的狀態。圖中最上列及最左列之數字係代表機台編號或擺放位置編號，因此編號(0,0)代表圖中最左上角方格所對應之鑽孔機。該方格中左上方三角形為綠燈，亦即鑽孔機今日的狀態為落於圖5之綠燈區內；該方格中右下方三角形為紅燈，亦即鑽孔機未來某日的狀態為落於圖5之紅燈區內。

本發明之技術內容及技術特點巳揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

21、22．．．折線

31．．．折線

41．．．折線

42．．．回歸直線

51．．．鑽孔精度記錄資料

52．．．回歸直線

圖1係本發明印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法之流程圖；圖2係本發明鑽孔之真圓度之管制圖；圖3係本發明鑽孔之良率管制圖；圖4係本發明鑽孔之偏移量製程能力指標之管制圖；圖5係單一鑽孔機狀態之評估與預測示意圖；以及圖6係全廠所有鑽孔機的總覽圖。

11~16．．．步驟

Claims (16)

1. 一種印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，係用於監控全廠中各印刷電路板鑽孔機之鑽孔品質，包含下列步驟：輸入印刷電路板上鑽孔之設計資料及實際量測資料；計算出各鑽孔機之各種鑽孔精度分析資料；根據該鑽孔精度分析資料進行統計製程管制；根據該統計製程管制產生之各該鑽孔機之鑽孔品質資料，以預測各該鑽孔機異常發生之時間點；評估目前各該鑽孔機之機台狀況，與未來某日各該鑽孔機之機台狀況；以及以一總覽圖顯示各該鑽孔機於目前或未來某日的機台狀況。
2. 根據請求項1之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中該統計製程管制係產生管制圖。
3. 根據請求項1之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中該鑽孔精度分析資料包含孔位之偏差量、孔徑之偏差量及真圓度之偏差量。
4. 根據請求項2之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其另包含藉由該管制圖判定鑽孔製程是否在管制狀態下之步驟。
5. 根據請求項2之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中藉由該管制圖可預測鑽孔製程之異常發生的時間。
6. 根據請求項2之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其另包含選擇該管制圖一時間區段找出一回歸直線，並算出該回歸直線與管制下限或管制上限的交點之步驟。
7. 根據請求項6之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中該管制圖係一鑽孔機所產生鑽孔精度的變化折線或曲線。
8. 根據請求項6之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中該管制圖係一鑽孔機之一個主軸所產生鑽孔精度之變化折線或曲線。
9. 根據請求項7之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中該管制圖可用來預測該鑽孔機之異常發生的時點。
10. 根據請求項8之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中該管制圖可用來預測該鑽孔機之各主軸異常發生的時點。
11. 根據請求項7之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中該管制圖可用來評估該鑽孔機於目前與未來某日之機台狀態。
12. 根據請求項8之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中該管制圖可用來預測該鑽孔機之各主軸之目前與未來某日之機台狀態。
13. 根據請求項11之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中各該鑽孔機目前與未來某日之機台狀態係以該總覽圖標示。
14. 根據請求項12之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中各該鑽孔機目前與未來某日之機台狀態係以該總覽圖標示。
15. 根據請求項3之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中該鑽孔精度分析資料包含該孔位之偏差量、該孔徑之偏差量及該真圓度之偏差量之平均值、標準差、製程準確度、製程精密度以及製程能力指標。
16. 根據請求項1之印刷電路板鑽孔機全廠鑽孔品質監控方法，其中該總覽圖係以顏色區分該機台狀態。