1、,六西格玛讲解,本次培训目的,通过本次培训：（1）让全体受培训人员理解六西格玛工具之一-多变数实验分析；并让大家做好相应配合工作。（2）提高全体受培训人员质量意识，优化生产过程工艺参数和稳定工艺参数意义。（3）与全体人员共同分享下载两篇有关本公司PVD工艺改善专业论文。,六西格玛,简单说六西格玛是消除缺陷和缺陷产生的机会。 六西格玛管理法是一切以客户服务为中心展开工作。所做一切工作以提高客户满意度和降低成本为目标。 客户的心声： （一）六西格玛管理法是一种以客户要求为驱动的决策方法。为什么强调以客户要求为驱动？因为现在所有组织都已经意识到只有客户才能决定组织的生存与发展。客户要求得不到满意就意
2、味着组织被客户所抛弃。最终的结局就是组织的业绩下降以致破产。 （二）客户指接受或使用我们产品和服务人。客户分内部客户和外部客户两种：（1）外部客户：组织以外接受和使用我们的产品和服务的人（如MOEN，DELTA等）（2）内部客户：组织内部接受和使用我们的产品和服务的人。（A）生产线下工序是上工序的客户。（如组装是铸造，机加，磨抛，电镀的客户）（B）品质部是制造的客户；（如品保部是生产部客户）（C）制造部是设计部客户。（如生产部是设计，开发，生技部的客户）,六西格玛,（三）客户的心声：客户的心声又叫客户的提示，是客户在求购产品或服务时性能，外观，操作等方面的要求或潜在的要求。（如铸件产品功能：尺
3、寸公差，位置规，螺纹规等要求；外观有砂孔，毛刺，露黄等要求）（四）获取“客户心声方法：（1）正式的会谈；（2）非正式沟通；（3）审核；（4）客户投诉；（5）市调查；（6）竞争对手调查；（7）客户满意度调查。（8）本公司巡厂会等等。（五）理解“客户的心声”（也就是理解客户的要求，了解客户满意度） 下面是一些与客户需求相关的问题；通过回答它可以对“客户的心声”有比较深入理解： （1）谁是你的客户？（如电镀是机加，磨抛的客户） （2）你向客户提供何种产品/服务？（如磨抛给电镀提供干净，外观无缺陷631332011半 成品。）（3）客户对产品/服务有何关键要求？（电镀关键要求：机加工后移转631332
4、011半成品内没有铜屑；磨抛后移转6313332011螺纹，内腔没有腊屎。）（4）客户的哪些需求最有可能发生变化？（如以前MOEN的扁水嘴多，2004年增加许多园管水嘴品种。）（5）客户对产品需求的范围是什么（以前主要以管类，板类为主，2004年铸件产品增幅较大。）,简 要 的 说 法 : 消 除 缺 陷 消 除 产 生 缺 陷 的 机 会 全 面 的 说 法 远 景 度 量 单 位 (标 准 的 测 量 法 ) 基 准 理 念 方 法 工 具 :,什 么 是 6 SIGMA,换 个 角 度 来 看 ,流 程 图 因 果 矩 阵 图 测 量 系 统 分 析 能 力 指 数 分 析 记 述 统
5、计 图 形 化 技 术 箱 型 图 直 方 图 散 布 图 推 移 图 趋 势 图 Pareto (柏 拉 图 ) 检 查 表 制 程 管 制 图 相 关 性 简 单 和 多 重 回 归 分 析 推 论 统 计 趋 中 定 理 信 赖 区 间,FMEA 多 变 数 分 析 分 阶 乘 DOE 全 阶 乘 DOE 反 应 表 面 模 型 转 换 法 常 态 分 布 样 本 大 小 的 确 定 筛 选 研 究 鱼 骨 图 假 设 检 定 F 检 定 T 检 定 卡 方 检 定 常 态 测 试 变 异 分 析,主 要 工 具,多 变 数 分 析,数学模型建立,中学学习Y=AX+B函数-一元函数 大学
6、学习Y=A1X1+A2X2+AnXn-多元函数 也就是说：当X取一定值时，Y就有对应值。,输 出 变 数 由 输 入 变 数 来 决 定。 如 果 我 们 对 X 有 足 够 的 了 解 的 话， 我 们 就 能 更 准 确 的 预 知 Y. 如 果 我 们 对 X 不 够 了 解, 那 么 我 们 就 只 能 依 靠 检 验 和 测 试 (这 是 没 有 附 加 價 值 的 作 法),如 果 我 们 了 解 和 控 制 了 X， 我 们 就 能 减 少 Y 的 变 异 。 我 们 就 能 消 除 或 减 少 检 验 、 测 试 和 返 工 。,我 们 怎 么 提 高 制 程 能 力,漏 斗
7、效 应,PVD工艺参数记录单,PVD检验记录表,SL产品色值对比表,PVD部MOEN的SL产品多变数分析实验,（1）实验组成人员： 组长刘齐成；组员：薛本军；徐翠平；衡德宝；展豪；潘小波。 （2）实验目的：通过长期数据收集，将影响产品质量关键因素（人，机，料，法，环）找到，以及变化趋势和范围找出，并找到最隹工艺控制点。 （3）实验日期：8月29日11月29日为第一阶段。,8月29日至8月31日PVD部MOEN的SL产品多变数分析数据采集表,主效应图（班次）,从图中数据分析：8月29日-31日三天数据分析：白班良率比晚班良率高出15%，PVD部请查原因。今后为管理到位；最好能将操作工姓名，工艺员
8、姓名入变数中考核分析。,主效应图（机号）,注解： （1）4号炉8月29日只做一炉；6号炉8月29日仅只做一炉；数据少；不利于准确分析。 （2）8号炉，9号炉生产炉次多；现将数据分析如下；,9号炉主效应图（真空度，主弧时间，产品编号，偏压，Ar,N2）,分析结论： （1）真空度低于3.4,Ar低于15,影响良率; (2)6C00901SL良率低,请协助查明原因.,7个弧靶,8号炉主效应图（真空度，主弧时间，产品编号，偏压，Ar,N2),分析结论： 将本图与9号炉主效应图比较:本图良率,参数变动较大,看不出规律,跟开弧靶有关;,4个弧靶,PVD部镀膜参数控制规程,PVD部镀膜参数控制规程(草稿)
9、1.规范人员 1.1本部门所有人员; 1.2其他人员未经本部门科长以上主管允许不得操作镀膜设备。 2.镀膜参数选择： 2.1在遵照作业指导书的前提下，操作者在镀膜前须从数据库中查找该产品在该台镀膜设备中的历史参数，并优先以最近生产的PVD良品率高的参数作为参照，结合该产品在该台镀膜设备中的优选参数（没有该产品的参照同类产品的优选参数），综合考虑设备最近所作的改动及其状态，可对镀膜参数在作业指导书规定的参数范围内作适当调整；,PVD部镀膜参数控制规程,2.2当设备出现故障或异常而不能正常镀膜时，须马上上报工艺员或班长，在正确判断继续镀膜不影响良品率的情况下可继续镀膜；若影响因素太不稳定，继续镀膜
10、会造成不良品应立刻中止镀膜，须排除故障后才能重新操作； 2.3新产品由工艺人员参考打样的参数进行确定相应参数，该台设备无打样参数的参照同类产品的优选参数； 2.4若镀膜参数需作大幅度调整（即超出了作业指导书的参数范围），操作者必须层层上报至科长以上主管，经主管确定后方可进行调整，班长、工艺员及操作员均不可擅自调整； 2.5若下发了临时工艺卡，各操作者按照临时工艺卡上的要求镀膜，若在没有更换新加工切屑弧耙条件下，工艺参数参照最近生产的PVD良品率高的参数；在临时工艺卡撤消之前操作着均不可擅自更改镀膜参数。,PVD部镀膜参数控制规程,3. 镀膜参数记录 3.1镀膜完毕后操作者须把该炉的镀膜参数完整
11、准确地记录在工作单上，并连同检验记录录入数据库中，不得遗漏，更不得弄虚作假； 3.2技术员定期对工作单及数据库所记录的参数抽查，并向上级主管汇报； 3.3参数的录入及查询参照数据库使用说明书。 4. 作业指导书、临时工艺卡及优选参数的出台办法 4.1作业指导书、临时工艺卡及优选参数须在一定的数据收集、分析的基础上，结合累积的经验总结得出，并经科长及经理审批签名后方可下发。 4.2若设备或其他因素发生较大改变而需调整作业指导书、临时工艺卡及优选参数，须层层上报主管申请对其改动，并等待审批；在审批结束前或审批不通过后均不得改动。,多弧离子镀参考文献（一）,氮分压对氮化锆薄膜颜色影响规律的研究李新领
12、,孙维连,牛建钢摘 要:采用QMS200质谱仪进行镀膜过程中的气氛监控,通过俄歇电子能谱分析了氮气分压与ZrN薄膜中氮含量的关系;通过ZrN薄膜颜色的测量得出了氮分压与薄膜颜色的关系“ 关键词:氮化锆;颜色;质谱仪 中图分类号:O484.4+1文献标识码:A文章编号:100627086(2004)0420215203,多弧离子镀参考文献（一）,1 引 言1 随着社会的发展,装饰膜在当今的生产生活中日益重要。传统的镀膜工艺已经不能适应现代技术要求。例如像电镀，化学镀的膜层有耐磨性能差和光泽时间保留较短等缺点。而真空溅射技术在刀具硬质膜尤其是装饰涂层领域有很大的发展前景。目前根据材料和工艺可以镀制
13、出各种颜色的薄膜,例如仿金膜TiN和ZrN,灰色的TiC,黄绿色的HfN,银色的CrCN以及玫瑰红的TiCN等“除此之外,还可以镀制合金膜,如黑色的TiN/AlN混合膜”目前金属材料使用最多的是Ti和Zr,因为它们有很好的化学性能,化合物较稳定。与氮气化合而成的仿金膜TiN!ZrN,色彩金黄华丽!坚固耐磨!色泽持久,广泛应用于卫生洁具!生活用具!建筑材料及装饰材料等方面。,多弧离子镀参考文献（一）,其中,ZrN薄膜具有人们喜爱的较低亮度的金黄色,耐蚀性比TiN还好,已成为装饰镀膜行业的热门研究对象。 但是目前的镀膜工艺还不是很成熟,要获得稳定的镀膜工艺还需要解决一些关键的技术问题,例如镀膜过程
14、中容易出现靶打火；;质量流量计不能实时反映炉内气体变化;容易出现靶中毒;经常出现漏气或杂气过多等问题“这些都严重的影响了膜层质量。因此本试验引进质谱仪替代质量流量计精确测定和实时监控真空炉内的氮气!氩气分压,并根据质谱仪调整氮气分量,在1Cr18Ni9Ti不锈钢基体材料上镀制Zr2N薄膜。镀膜完成后的样品用俄歇电子能谱测定Zr2N薄膜的膜层分,CM2600d型分光测色计测定薄膜的颜色,研究了氮气分压对Zr2N薄膜内氮气含量和薄膜颜色的影响。,多弧离子镀参考文献（一）,2 试验材料!设备及工艺 2.1 试验材料 试验材料基体采用1Cr18Ni9Ti不锈钢,并作镜面处理“为了便于俄歇电子能谱分析和
15、颜色测量分析, 试样制成10.0mm15.0mm1.5mm，100.0mm50.0mm1.5mm2种尺寸。试样镀膜前经严格清洗,采用工艺为超声波清洗,丙酮擦洗“清洗后的试样和处理后的试样都不得用手接触,以防污染。,多弧离子镀参考文献（一）,2.2 试验设备 2.2.1 真空镀膜系统 采用中频非平衡溅射系统制备氮化锆薄膜“靶材为纯度99.99%，1300mm 120mm的矩形靶;使用纯度为99.999%的Ar气和N2气分别作为工作气体和反应气体;分别用两路质量流量计控制充入的Ar和、N2的流量”镀膜前系统真空度低于6.5 10-3Pa,镀膜过程中总气压稳定在(3.03.3) 10-1Pa“基片在
16、镀膜前逐渐升到130,并维持上下波动不超过8。,多弧离子镀参考文献（一）,2.2.2 质谱仪分析系统27 试验采用德国生产的质谱分析仪QMS200。将质谱仪接到真空室抽气口CF40法兰处,通过40mm波纹管连接气动阀的一端,气动阀另一端与质谱仪的真空室相连。这样可以通过质谱仪的软件Qudastar422观测炉内反应气体和工作气体随时间的变化情况 。系统框图如图1所示。气动阀在主轰击开始时自动打开,在镀膜结束后自动关闭,从而保证了镀膜过程中质谱仪较高的本底真空度(一般镀膜真空室应该保持在3.010-1Pa,这时质谱仪的真空度大约为(34)10-4Pa)。,图1 QMS200进样系统的设计,多弧离
17、子镀参考文献（一）,2.3 试验工艺8,9 真空室清洗:抽气完成后,通入一定流量氩气使室内压力上升到4 1Pa后,打开偏压电源维持电压450V!占空比60%,对室壁!靶面!工件和转架进行氩离子辉光清洗,时间为10min。 主轰击:清洗完毕后,真空室继续抽真空到6.5 10-3Pa“然后充入一定流量氩气,使系统总压力达到3 10-1Pa;调整阴极靶电源维持电压200V!电流25A;调整偏压源维持电压150V!占空比50%;调整离子源维持电压120V!电流8A,对试样轰击5min。 沉积调色:主轰击结束后,根据质谱仪显示的氮气的分压手动调节流量计的电位器以控制氮气的流量,此时偏压源!阴极靶电源和离
18、子源的参数保持不变,时间25min。 钝化:关闭所有电源和氮气质量流量计,充入最大流量的氩气约2min。 充气冷却:待真空室温度降到120 时,充入空气到大气压。打开真空室,取出工件。,多弧离子镀参考文献（一）,3 试验结果分析 3.1 氮气分压对膜层氮量的影响 随着质谱仪显示的氮分压的变化,由俄歇电子能谱测出的ZrN薄膜中氮含量发生相应的变化“质谱仪 氮气分压分别控制在5%，10%，25%，45%，55%和75%时,俄歇电子能谱测出膜层内的氮含量分别约为20%，40%，48%，50%，51%和53%。 3.2 氮气分压对薄膜颜色的影响规律 氮气分压依次保持在5%85%,由CM2600d型分光
19、测色计测得的样品的成品记录做成颜色(L*!a*和b*)随氮气分压的变化曲线图,如图3所示“由图可以看出:随着氮分压的增加a*值逐渐减小,减小到一定程度又逐渐增加,而b*值和L*值则是随着氮分压的增加而增加,增加到一定程度又逐渐减小;当分压在35%50%范围时,氮化锆薄膜颜色的L*，a*，b*值基本符合人们对仿金膜颜色(L*=82?3,a*=-1?3,b*=29?2)的要求。,多弧离子镀参考文献（一）,多弧离子镀参考文献（二）,真空阴极弧离子镀阴极斑点的移动研究李刘合 夏立芳 白 羽 马欣新 孙 跃摘要 ：建立了真空阴极弧离子镀圆形平面靶侧面引弧；阴极斑点的受力模型,分析了影响电弧运动的因素,改
20、进了圆形平面靶侧面形状,大大提高了石墨靶阴极斑点从侧面到靶平面的过渡速度。 关键词 ：真空阴极弧离子镀 阴极斑点 电弧,多弧离子镀参考文献（二）,真空阴极弧离子镀(又称多弧离子镀)是利用阴极材料在真空中弧光放电所产生的等离子体沉积到基片的表面形成膜层的一种技术。它具有高离化率(10%100%)，高离(40100eV)1，高速度，高效率，镀膜面积大，镀膜温度低等特点，在进行真空阴极弧离子镀时,通常采用外加磁场来控制电弧的位置，形状和运动,采用机械式引弧器利用引弧棒接触阴极引燃电弧“引弧时通常有烧损引弧棒，污染镀膜，不利于镀膜过程中熄弧后快速重新燃弧等缺点。为此,作者研制了电子式高压脉冲引弧装置,
21、该装置的引弧元件被安装在圆形平面靶侧面上,多弧离子镀参考文献（二）,如图1所示,图中1为引弧电源;2为引弧元件;3为磁控线圈,4为弯曲线圈;5为观察窗口;6为水冷阴极托盘;7为主电源;8为阴极;9为水冷腔体;10为弯头;11为引弧电极。,多弧离子镀参考文献（二）,使用该引弧器引弧后,在外加磁场的作用下,阴极斑点及电弧本身有一个从侧面向靶平面转移的过程,该过程涉及到电弧在真空条件下横向磁场中移动的问题。在这方面,Herbert等3作了大量工作,给出了电弧斑点及近处的受力模型,其结果也和Robson6的试验结论相吻合，但是Herbert的模型只是考虑到斑点及斑点近处的受力,没有考虑到洛伦茨力对电弧
22、弧柱区产生作用后对阴极斑点的影响,也没有讨论气体流动对电弧运动的影响，因而用该模型来描述电弧的运动具有一定的局限性。,多弧离子镀参考文献（二）,本文在Herbert理论模型的基础上,考虑到洛伦茨力对弧柱区产生作用后对阴极斑点受力的影响,以及气体流动对电弧的影响,定性地分析了电弧从侧面到顶面的移动,定性地得出了电弧的受力关系模型,并根据该模型,改进了阴极的形状,实践表明,效果十分明显。,多弧离子镀参考文献（二）,1 试验条件： 试验是在带弯曲弧磁过滤器的真空离子镀膜机上进行,所采用的电子式高压脉冲引弧装置的安装及所加磁场线圈如图1所示,圆形平面靶直径60mm,材料分别采用紫铜，工业纯钛，高纯石墨
23、(99199%)，弯头直径125mm,磁控线圈可以产生075mT的磁场,弯曲线圈可以产生最大为20mT的弯曲磁场,通过观测窗口可以观察电弧的运动情况，采用氩气作为背景气体,工作真空度为9.3 10-2Pa,氩气流量为40cm3/min(标准状态)。,多弧离子镀参考文献（二）,电弧阴极斑点处的受力主要可以分为内力 和外力两部分,内力是指电弧阴极斑点本身由于电流流动引起的洛伦茨力和电弧内部因高电流密度及受热产生的与环境不同的压力等,外力是指在z轴方向上电弧弧柱区受到气动阻力及洛伦茨力而对斑点产生作用使斑点受到的力,阴极斑点移向底面的力可以描述为: F=f1(F1)+f2(F2)+F3 式中F1为电
24、弧弧柱区由于供给气体和离子流 具有的相对运动速度而引起的气动阻力,多弧离子镀参考文献（二）,3 试验结果：三种靶材Ti,Cu和石墨在引弧后其阴极斑点的运动轨迹分别如图3(a),(b),(c)所示,阴极斑点在阴极侧面沿着/后退0即-JB方向旋转,且由于磁场线圈所产生的磁场有一定的径向分量,阴极斑点在旋转的同时还有具有向阴极底面的位移，Cu,Ti和石墨的阴极斑点移动的速度有很大的不同,对于Cu和Ti阴极,阴极斑点移动的速度非常快,在几乎察觉不到的时间内,斑点就已到达阴极底面。但是对于石墨阴极,阴极斑点的移动要慢得多,有时甚至需要几十秒钟,斑点才能到达阴极底面。,多弧离子镀参考文献（二）,将阴极斑点
25、轨迹切线和相应点处圆周切线的夹角定义为电弧攀升角,记为D,D=arctg(h/L)h为轴向移动距离,L为切向移动距离“则可以测得Ti,Cu,石墨阴极斑点的攀升角分别为 6.16 ,18.7 和5.2 。,多弧离子镀参考文献（二）,4 讨论即使在相同的磁场中,在相同的电弧电流下,Ti,Cu,石墨电弧的移动速度及电弧攀升角有很大的区别,这可能是由材料本身不同的物理性能,如材料的熔点，电子逸出功。电阻温度系数等所决定的。例如,对于Ti和Cu,随斑点温度的升高,该处电阻值增大,不利于阴极斑点的停留,有利于阴极斑点向低温处,即非斑点处移动,因而阴极斑点移动较快“石墨在1000K下具有负的电阻温度系数7,
26、就不利于斑点的移动。对于Ti和Cu阴极,由于弧斑运动速度快,不影响镀膜过程,但对于石墨阴极,必须采用相应的措施来加快其移动速度,缩短斑点向底面的移动时间。,多弧离子镀参考文献（二）,根据式(1),F和Vag r02成正比,因而真空腔体的进气口的位置对电弧的运动有一定作用,试验证明,将进气口置于观察窗口处比置于腔体中可以提高引弧成功的几率。根据式(3),影响阴极斑点的参数很多,在这些参数中可以控制的参数主要是电弧电流I和磁力线相对于阴极表面的倾斜角 。由于电弧电流的改变会影响到镀膜的速率，基片温度，镀膜表面光洁度等811,I不能作为可调参数,因而可以通过调节来考虑。另外,根据式(2),F随|I|
27、 |Br|的值的增加而增大。I不能够单独调节,但是Br很容易被调节,事实上,增加倾斜角也就增大了Br。根据以上讨论, 是一个可调的关键参数。,多弧离子镀参考文献（二）,通过减小磁控线圈电流,增大线圈的边缘效应可以方便地增大N分量,但这样必然会减小整个磁场的能量,降低弯曲弧磁过滤器的离子输出6,12,为了克服这个缺点,我们通过改变石墨阴极侧面为锥面来达到增大N的目的(如图4(b)所示)“试验表明,经改变后的石墨阴极达到了预期的效果,阴极斑点的移动速度大大提高,从引弧到电弧转移到阴极表面从原来的几秒!几十秒减小到不可觉察的一个短时间。,多弧离子镀参考文献（二）,5 结论：影响阴极斑点运动的参数很多,真空下电弧的运动受气动阻力的影响,受力的大小和气体相对于电弧的运动速度及弧柱区的半径的平方的积成正比。斑点的运动受弧柱区洛伦茨力影响。在影响阴极斑点运动的参数中,磁力线相对于阴极表面的倾斜角为一方便可调参数。将阴极侧面形状由柱状改变为锥面状可以提高阴极斑点从侧面向底面的移动速度。,
