本書是針對制造過程質量控制方面的實用教材。全書器件為對像，基於質量可靠性的基本理念，全面論述在制造過程中實施質量控制與評價的必要性、基本概念和原理,以及關鍵技術與應用。本書重點介紹SPC、Cpk、DOE、MSA和PPM技術的基本原理和應用方法，並結合案例，剖析在實際應用過程中出現的特殊問題和解決途徑，重點在於幫助讀者掌握如何解決實際應用中的問題。本書介紹的基本原理和應用技術也適用於各類制造過程的質量控制和評價。 本書可作為高等學校相關專業的教材、參考用書，同時對從事質量與可靠性工作的技術人員和管理人員也是一本實用的參考資料。

1966年1月畢業於西安電子科技大學微電子專業後留校任教至今。其中1980年4月－1982年10月赴澳大利亞新南威爾士大學進修集成電路計算機輔助設計。__eol__1998年作為高級訪問學者赴英國愛丁堡大學訪問半年。

第１章 概論

1.1 關於產品質量可靠性的基本理念

1.1.1 保證、評價產品質量可靠性常規方法存在的問題

1.1.2 關於質量可靠性的基本理念

1.1.3 保證和評價產品質量可靠性的相關技術

1.2 生產過程統計質量控制的技術流程

1.2.1 制造過程對參數一致性和穩定性的影響

1.2.2 統計過程控制的目的和相關技術

1.2.3 實施質量控制的技術流程

1.2.4 實施SPC的基本條件

思考題與習題

第2章 工序能力指數與6σ設計

2.1 預備知識——工藝參數分布規律的定量描述

2.1.1 正態分布函數

2.1.2 正態分布特征值的統計特性

2.2 工序能力的定量表征和工序能力指數

2.2.1 工藝參數一致性與工序能力

2.2.2 工序能力指數（Cp）

2.2.3 實際工序能力指數(Cpk)

2.2.4 工業生產對工序能力指數的要求

2.3 工序能力指數的計算

2.3.1 均值(μ)和標準偏差(σ)的計算方法

2.3.2 工序能力指數計算實例

2.4 6σ設計與等效工序能力指數

2.4.1 從工序能力指數理解6σ設計的含義和目標

2.4.2 pσ設計水平與DPMO

2.4.3 基於6σ設計理念的ECpk

2.4.4 ECpk計算中涉及的兩個算法

思考題與習題

第3章 工序能力指數評價的特殊模型

3.1 工序能力指數常規計算方法的適用條件

3.2 非正態分布工藝參數的工序能力指數計算方法

3.2.1 非正態分布工藝參數數據

3.2.2 計算方法一：基於數據轉換的計算方法

3.2.3 計算方法二：基於工藝成品率的計算方法

3.2.4 非正態分布參數工序能力指數計算方法討論

3.3 多參數情況工序能力指數計算方法

3.3.1 多變量工序能力指數MCpk計算思路

3.3.2 MCpk計算步驟

3.3.3 MCpk應用實例

3.3.4正態分布函數的高精度積分算法

3.4 計件值工序能力指數

3.4.1 描述計件值數據分布規律的二項分布

3.4.2 計件值工序能力指數的計算思路

3.4.3 計件值工序能力指數計算方法一： 每批樣本量相同

3.4.4 計件值工序能力指數計算方法二： 每批樣本量不相同

3.5 計點值工序能力指數

3.5.1 描述計點值數據分布規律的泊松分布

3.5.2 計點值工序能力指數的計算思路

3.5.3 計點值工序能力指數計算方法一： 每批樣本量相同

3.5.4 計點值工序能力指數計算方法二： 每批樣本量不相同

思考題與習題

第4章 統計過程控制與常規控制圖

4.1 SPC與控制圖

4.1.1 SPC基本概念

4.1.2 “統計受控”與“加工結果是否合格”的關繫

4.1.3 控制圖的結構和作用

4.1.4 控制限的計算原理

4.1.5 工藝過程受控/失控狀態的判斷規則

4.1.6 常規控制圖的分類

4.2 常規計量值控制圖

4.2.1 “均值—標準偏差”控制圖

4.2.2 “均值—極差”控制圖

4.2.3 “單值—移動極差”控制圖

4.3 常規計件值控制圖

4.3.1 不合格品數控制圖(np圖)

4.3.2 不合格品率控制圖(p圖)

4.3.3 通用不合格品率控制圖(pT圖)

4.4 常規計點值控制圖

4.4.1 缺陷數控制圖（c圖）

4.4.2 單位缺陷數控制圖（u圖）

4.4.3 通用單位缺陷數控制圖(uT圖)

4.5 常規控制圖的應用

4.5.1 關於“分析用控制圖”與“控制用控制圖”

4.5.2 常規計量值控制圖應用實例

4.5.3 常規計數值控制圖應用實例

思考題與習題

第5章 特殊控制圖

5.1 特殊控制圖的基本原理

5.1.1 常規控制圖的適用條件

5.1.2 需要采用特殊控制圖的典型情況

5.1.3 特殊控制圖的基本原理

5.2 適用於非正態分布數據的控制圖

5.2.1 非正態分布數據的控制圖分析方法

5.2.2 制造過程非正態分布數據控制圖實例

5.2.3 非制造過程中非正態分布數據控制圖實例

5.3 適用於多品種情況的回歸控制圖

5.3.1 回歸控制圖原理

5.3.2 回歸方法一： 標準正態處理方法與應用

5.3.3 回歸方法二：“相對偏差”方法與應用

5.3.4 關於“雙重回歸”情況

5.3.5 對多品種情況的一種不正確處理方法

5.4 適用於多品種小批量情況的TK控制圖

5.4.1 T統計量與T控制圖

5.4.2 K統計量與K控制圖

5.4.3 TK控制圖的特點

5.4.4 TK控制圖應用實例

5.5 適用於批加工參數的嵌套控制圖

5.5.1 “批加工”生產特點與參數的嵌套性

5.5.2 工藝參數數據的嵌套性檢驗

5.5.3 一階嵌套控制圖模型與應用

5.5.4 二階嵌套控制圖模型與應用

5.6 適用於多參數情況的多變量控制圖

5.6.1 多參數問題與多變量控制圖

5.6.2 多變量T2控制圖

5.6.3 單值多變量T2控制圖

5.6.4 多變量控制圖的應用實例

5.6.5 針對多參數問題的一種不正確處理方法

5.7 綜合控制圖

5.7.1 關於綜合控制圖

5.7.2 綜合控制圖應用實例

5.8 分位數控制圖

5.8.1 分位數控制圖的原理

5.8.2 計點值分位數控制圖

5.8.3 計件值分位數控制圖

5.8.4 適用於非正態計量值的分位數控制圖

5.9 缺陷成團控制圖

5.9.1 缺陷成團模型

5.9.2 缺陷成團控制圖

5.9.3 缺陷成團控制圖應用實例

思考題與習題

第6章 Cpk和SPC應用實踐

6.1 工序能力指數評價實施方案的制訂

6.1.1 Cpk評價流程和實施方案的制訂要求

6.1.2 關鍵工序過程節點與關鍵工藝參數

6.1.3 用於Cpk評價的數據采集

6.1.4 工序能力指數計算

6.2 提升Cpk的技術途徑

6.2.1 提升工序能力指數的技術途徑

6.2.2 工序能力指數提升實例

6.3 SPC實施方案的制訂

6.3.1 SPC實施方案的制訂要求

6.3.2 用於SPC評價的數據采集

6.3.3 控制圖的正確選用

6.4 失控問題分析

6.4.1 失控問題分析的基本思路

6.4.2 控制圖綜合應用分析實例1

6.4.3 控制圖綜合應用分析實例2

6.4.4 控制圖綜合應用分析實例3

思考題與習題

第7章 過程改進工具——DOE技術

7.1 DOE的含義與作用

7.1.1 引例——PCB挖槽工藝的優化

7.1.2 什麼是試驗設計

7.1.3 試驗設計中基本術語

7.1.4 符號化與效應計算

7.1.5 試驗設計的作用

基於產品質量可靠性的基本理念，如果在生產過程中隻采用工藝監測和產品檢驗的傳統方法，隻能保證提供的產品是滿足規範要求的合格產品，並不能保證產品具有較高的內在質量和可靠性。隻有在統計受控狀態下由高水平生產線生產的產品，不但成品率高，而且合格產品也同時具有高的質量可靠性。進入21世紀後，器件質量可靠性要求的提高以及與國際市場的進一步接軌器件生產廠所和用戶對產品質量可靠性的理念也有了新的認識。例如，在半導體器件制造領域，無論是軍用還是民品應用，不再滿足於通過產品檢驗保證提供給市場的是合格產品，而是進一步針對當時影響半導體器件質量可靠性的幾種“常見病”，包括“掉片（指芯片與底座脫離）”“斷線（指內引線斷開）”“長白毛（指封裝內部發霉）”等問題，對於與這些常見病密切相關的芯片粘接、內引線鍵合、封裝等工序，在進行技術改造的同時，在生產過程中開始實施SPC控制和工序能力指數Cpk評價等制造過程質量控制技術。通過幾年攻關實踐，工藝水平得到明顯提升，取得明顯效果，基本根治了上述“常見病”。例如，內引線鍵合工序，工序能力指數從不到1.0普遍提高到1.33以上，部分單位達到1.5，這是國際上對高水平工藝的要求，保證了器件的質量。

為了協器件生產廠和研究所有效推廣和應用SPC和Cpk技術，在國家相關部門的直接組織和支持下，西安電子科技大學於2003年、2004年和2005年連續三年器件質量可靠性學習班，每期都有50家左右國器件生產廠家和研究所的人員參加，作者承擔了“統計過程控制與評價”課程的講授，效果良好，受到學員好評。為了更廣泛地推行SPC技術，我們基於講稿編寫了“統計過程控制與評價”一書，於2004年由電子工業出版社正式出版，先後印刷兩次，受到廣泛歡迎。

該書出版以後，作者先後應邀在國內20餘個學習班以及器件生產廠和研究所講課超過百餘次，在普及制造過程統計質量控制理念和基本原理的基礎上，側重應用，協助各單位制訂SPC實施方案，解決實施過程中出現的各種實際問題。同時作者所在科研團隊一直繼續進行統計過程控制新技術研究。經過20餘年的研究以及推廣應用，取得了多項研究成果，積累了大量實踐應用案例，為此決定對原書內容進行較大幅度的增補，重新出版發行。

本書在介紹制造過程質量控制基本理念和相關技術基本原理的基礎上，側重結合案例說明實際應用方法和需要注意的問題。因此本書具有下面幾個特點：

(1) 本書結合制造行業在推廣SPC、Cpk技術過程中容易誤解的問題，從統計質量控制基本理念的角度說明實施這幾項技術的需求背景和必要性，這是本書第1章的主要內容。因此本書介紹的基本理念和原理適用於各個制造行業。

(2) 本書既介紹質量控制技術基本原理和應用，也介紹了現代制造業實施質量控制方面出現的新問題，以及我們為解決這些問題取得的研究成果和應用案例。例如，在第2章和第4章分別結合實例介紹Cpk和SPC技術基本概念和應用方法，在第3章和第5章則進一步分別闡述了制造行業器件行業實施Cpk和SPC技術過程中出現的特殊問題，並針對非正態分布問題、多品種小批量問題、多參數問題、高水平工藝的評價等問題，結合實際應用案例，介紹了針對非正態和多變量問題的Cpk和控制圖技術、針對高水平工藝特點的分位數控制圖、針對批生產的嵌套控制圖、針對多品種小批量的回歸控制圖和T-K控制圖技術等。

(3) 本書內容安排方面著重介紹這幾項技術的含義和基本概念。數學原理和推導過程從簡，主要給出結論和計算公式，重點在於理解基本概念和掌握實際應用方法。為此，結合大量應用案例說明相關技術的使用方法，並指出在實施這幾項技術時需要注意的實際問題。在第6章還根據實際應用要求，說明如何針對生產過程特點制訂Cpk評價方案和SPC實施方案，並結合實際案例說明如何提升Cpk以及分析失控問題。

(4) 針對各單位實施SPC的實際需求，新版本還增加了下述三項實用技術內容：

DOE（試驗設計）：為了有助於提升工藝水平，本書第7章從工序能力指數和參數一致性的角度，介紹DOE技術的基本概念，結合實例介紹優化工藝、提升工藝水平的方法。

常用的8種統計分析工具：實施統計質量控制過程中，分析問題時通常還需要采用直方圖、檢查表、分層法、Pareto圖、魚骨圖和散點圖，它們與控制圖一起稱為7大管理工具（國外稱之為Magnificent Seven）。此外，概率紙和箱線圖也是分析問題時不可缺少的工具。本書第8章結合實例介紹這幾種常用統計分析工具的概念、作用以及使用中應該注意的問題。

測量儀器精密度的評價：實施SPC對使用的測量儀器精密度提出了定量要求。一般單位通常隻對測量儀器進行計量校準，未進行精密度評價。本書第9章結合實例，以操作步驟的方式詳細介紹了如何通過評價測量儀器的重復性和再現性，定量評價測量儀器的精密度，並說明如何解決評價中的實際問題。

(5) 每一章後面給出習題和思考題，供讀者復習時參考。

本書由賈新章、遊海龍、顧鎧、王少熙、田文星編著。其中遊海龍撰寫第6章、第7章；王少熙參與撰寫第2章、第3章；顧鎧和田文星參與撰寫第4章、第5章和第8章; 田文星還負責繪制了書中所有的控制圖; 賈新章撰寫其餘章節並負責全書的統稿。

西安詮釋軟件有限責任公司提供了書中繪制控制圖和分析數據的軟件工具，在此表示感謝。

本書是我們20餘年SPC應用實踐和研究成果的總結。由於制造行業實際情況復雜，推行統計質量控制的過程中出現的具體問題繁多，不斷提出有待研究解決的問題。因此，本書難免存在不足甚至錯誤之處，懇請讀者提出寶貴意見，並歡迎就具體問題展開討論。

聯繫人：西安電子科技大學微電子學院 遊海龍 hlyou@mail.xidian.edu.cn

編者於2017年9月