東 海 大 學

工業工程與經營資訊研究所

碩士論文

軟性顯示器製程異常

監控預警系統之研究

研 究 生梁良州

指導教授彭 泉 博士

邱文志 博士

中 華 民 國 九 十 九 年 六 月

A Study of the Warning System for Flexible Display

Manufacturing Process

By

Liang-zhou Liang

Advisor Prof Chyuan Perng

Prof Wen-Chih Chiou

A Thesis

Submitted to the Institute of Industrial Engineering and

Enterprise Information at Tunghai University

in Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master of Science

in

Industrial Engineering and Enterprise Information

June 2010

Taichung Taiwan Republic of China

i

軟性顯示器製程異常監控預警系統之研究

學生梁良州 指導教授彭 泉 博士

邱文志 博士

東海大學工業工程與經營資訊研究所

摘要

Display Search 的研究資料顯示軟性顯示器(flexible display)的市場規模將

從 2007 年的 1600 萬美元成長到 2015 年的 20 億美元而具有製造成本優勢的

卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基板上列印聚合物材料的技術將在未來主

流的低成本應用上扮演關鍵性的角色

本研究提出製程品質監控預警系統雛型利用失效模式效應與關鍵性分析建

構軟性顯示器製程品質問題分析針對關鍵失效因子進行重點監控並以統計製

程管制概念管制建構一套適用於軟性顯示器卷對卷製程品質問題異常監控系

統並提出管制法則及相對應之處理措施提供給管制人員參考快速排除製程

異常本研究成果有助於在軟性顯示器實驗轉換詴量產階段用以分析影響製程不

良因子並預防監及改善排除建構一個穩健的生產環境

為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用系統雛型法

希望以最經濟而快速的方法開發出系統以便即早澄清或驗證不明確的系統需

求依據本研究提出來之製程監控預警系統模型架構建立雛型系統以實地運

作方式來驗證本研究系統可行性

關鍵字詞軟性顯示器失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制

ii

A study of the Warning System for Flexible Display

Manufacturing Process

Student Liang-zhou Liang Advisor Prof Chyuan Perng

Prof Wen-Chin Chiou

Department of Industrial Engineering and Enterprise Information

Tunghai University

ABSTRACT

Display Searchs study reports shows that the market scale of Flexible Display

(FD) will increase from 160 million USD in 2007 up to an estimate of 2 billion USD

by 2015 Roll-to-roll process and printing by polymer materials in plastic substrate are

playing the important roles of flexible displays

In this research a prototype warning system was indentified using FMECA to

analysis process quality problems to find the key failure factors and use SPC concept

to control the key factors Building the warning system for flexible display

manufacturing process proposing the control rules and with corresponding treatment

measures for users to resolve anomalies This research will help the flexible display

industries proceed with a good plan of quality control in accordance with finding the

key failure factors and control its build a stable production environment

To verify the warning system are viability and integrity using prototyping

technique to find the system demand Base on the warning system framework

building a prototype system and real work to verify the system are viability and

integrity

Keywords Flexible display FMECA SPC

iii

致謝

能夠順利完成碩士學位首先誠摯的感謝指導教授彭泉博士及邱

文志博士兩位老師悉心的教導使我得以瞭解軟性顯示器領域與探

討新製程異常監控系統不時的討論並指點我正確的方向使我在這

兩年中獲益匪淺而研究室指導老師蔡禎騰博士林水順博士邱

創鈞博士與莊淑惠博士對於研究不時的提點讓我可以更加順利完成

研究ISA Lab全體指導老師對學問的嚴謹更是我輩學習的典範而

工研院顯示中心對於研究進行時大力協助與提供必要支援以利研究

之完成也給予深深地感謝之意另外十分感謝兩位口詴委員鄭豐

聰老師與賴奕銓老師由於您們的鞭策與指出研究需要修改之處也

讓本研究能夠更臻完善

兩年裡的日子感謝阿布大 A學長玠昀美瑜珈綸學姐們

不厭其煩的指出我研究中的缺失也感謝冠豪益泓子芳佳興同

學的幫忙恭喜我們順利走過這兩年拿到那張用兩年時間二十多

萬的學費還有無數的心血的畢業證書研究室的學弟妹們阿彬不時

的搞笑舒緩氣氛ISA新一姐雨馨的嚴厲氣勢Dora的超低笑點菡

倩突然的冷箭秋蓉對於股票的研究熱衷還有柏雅的專車服務都在我

的腦海裡烙下深刻的印象研究室裡共同的生活點滴學術研究上的

討論言不及義的亂聊感謝眾位學長姐同學學弟妹的共同砥礪

讓研究生活緊繃的情緒得以舒緩你妳們的陪伴讓兩年的嚴肅研究

生活變得多采多姿

最要感謝的是我摯愛的雙親感謝您在我背後默默提供支援讓

我兩年的研究生活沒有後顧之憂謝謝你們的關心與鼓最後謝謝

欣茹在我研究生活中陪我到處玩耍散心讓我有動力繼續完成研

究這份研究成果得到許多人的幫忙協助在此滿滿的感激也希望

與所有人分享這一份感謝與喜悅而我也會帶著祝福與感恩的心迎

接未來的所有挑戰

梁良州 謹致於

東海大學 ISA LAB

中華民國九十九年

iv

目錄

摘要 i

ABSTRACT ii

致謝 iii

目錄 iv

圖目錄 vi

表目錄 vii

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 2

13 研究限制 2

14 研究步驟 2

15 論文架構 3

第二章 文獻探討 5

21 軟性顯示器 5

211 自發光型式顯示器 6

212 非自發光型式顯示器 6

22 軟性製程技術 9

221 連續卷對卷製程(Roll to roll) 10

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA) 11

231 FMECA 基本概念 11

232 FMECA 種類 11

233 FMECA 實施步驟程序 12

234 關鍵性分析 15

235 FMECA 應用 16

24 統計製程管制 19

241 基本概念 19

242 統計製程管制步驟 19

243 管制判讀法則 20

244 統計製程管制應用 22

25 本章結語 23

第三章 建構製程異常監控系統模式 25

v

31 簡介訪談對象 25

32 軟性顯示器卷對卷製程特性 25

321 軟性顯示器卷對卷製程原理 25

322 卷對卷製程特性 26

33 關鍵品質因子監控系統 28

34 本章小結 37

第四章 系統分析與驗證 38

41 系統開發工具 38

411 使用者介面 38

412 資料庫選用 38

42 監控系統雛型介面 39

421 系統輸入介面 39

422 系統輸出介面 39

43 系統功能介紹 40

431 登入功能 40

432 系統規則設定功能 41

433 關鍵分析功能 44

434 監控管制功能 46

44 雛型系統與現行系統比較 48

45 系統驗證 48

第五章 結論與建議 50

51 結論 50

52 未來建議 50

參考文獻 51

vi

圖目錄

圖 11 論文架構 4

圖 21 軟性顯示器技術分類圖 5

圖 22 電泳顯示原理圖 8

圖 23 旋轉球顯示器原理圖 9

圖 24 卷對卷製程架構 11

圖 25 管制界限 20

圖 31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型 28

圖 32 卷對卷製程故障樹 31

圖 33 卷對卷製程失效原因魚骨圖 32

圖 41 登入畫面 40

圖 42 系統主畫面 41

圖 43 設定系統規則主畫面 42

圖 44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定 42

圖 45 管制敏感法則設定 43

圖 46 建議處理措施設定 43

圖 47 管制界限設定 44

圖 48 關鍵失效因子關鍵值 45

圖 49 關鍵失效因子排序 45

圖 410 滾輪水帄位移預警畫面 46

圖 411 製程溫度預警畫面 47

圖 412 管制圖畫面 47

vii

表目錄 表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格 14

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表 16

表 23 統計製程管制應用 22

表 31 卷對卷製程問題說明表 30

表 32 失效效應機率（β） 32

表 33 製程問題監控因子 33

表 34 卷對卷製程失效分析表 34

表 35 管制圖界限 35

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值 36

表 41 雛型系統與現行監控系統比較 48

1

第一章 緒論

11 研究背景與動機

根據Display Search[37]的研究資料顯示軟性顯示器(flexible

display)的市場規模將從2007年的1600萬美元成長到2015年的20億美

元而具有製造成本優勢的卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基

板上列印聚合物材料的技術將在未來主流的低成本應用上扮演關鍵

性的角色目前軟性電子技術發展以美歐日最為積極美國投入

軟性顯示器腳步較早軍方是重要的經費來源且多由獨立研究機構

發展自有技術研究主題較為多元且分散相對地歐洲則是以歐盟主

導之大型計畫投入相關研發鎖定於有機顯示材料有機半導體印

刷製程技術等議題至於日本則是集合產官學界成立次世代移動顯示

材料技術研究協會 (TRADIM technology research association for

advanced display Materials)致力於卷對卷(roll to roll)連續製程的開

發

台灣為了促進整體產業之技術創新與持續發展在2005年及2006

年的行政院產業科技策略會議均將軟性電子列為重要發展議題並著

手規劃將新世代捲軸軟性顯示器與大面積感測器陣列兩項計畫納

入2008年度新興優先推動計畫範疇之中預計自2007~2015年每年

至少投入新台幣5億元經費於軟性電子之研發[22]以力求在最短時

間內追上先進國家之研發腳步隨著個人行動智慧再進化的時代來

臨可攜式顯示器以及各類輕薄化之電子產品將成為市場主力

工研院2009年軟性電子發展趨勢分析指出一個從實驗階段到量

產階段所面臨的現實問題軟性電子廠商進入詴量產量產階段面臨

資金問題因需要之資金遠超過研發所需所以營運上面臨之挑戰更

為嚴峻[1]且軟性顯示器產品製造階段所產生的相關知識例如製

程參數的設定製程設備之使用與維修記錄產品品質記錄與異常處

理等相關經驗所演發之資訊過於龐大過去研究雖有建構知識管理系

統[7]但仍缺乏品質監控系統去監控品質異常發生面對軟性電子

市場競爭希望在實驗轉換詴量產階段可以分析影響製程不良因子並

2

加以預防排除建構一個穩健的生產環境

在分析製程問題方面失效模式效應與關鍵性分析（Failure

Mode Effects and Criticality AnalysisFMECA)是一種被證實之系統化

分析問題工具以失效原因與影響作為討論重點的支援性與輔助性可

靠度分析技術在以往文獻中[2][10][18][33][43][45]已證明失效模

式效應與關鍵性分析可運用於醫療軍事維修半導體及一般產業之

問題分析在監控系統研究也證實統計製程管制可以實地應用在監

控品質[6][9][21]

12 研究目的

基於以上背景動機本研究旨在使用 FMECA 進行分析建構系

統性問題分析模式結合統計製程管制概念構築品質預警監控系統

具體之目的歸納如下

1 失效模式效應與關鍵性分析建構一個製程問題分析模式找出關

鍵因子進行監控達到預防價值

2 利用統計製程管制概念建構軟性顯示器卷對卷製程異常監控預

警系統模型藉由品質監控系統建立加速量產製程穩定縮短

商業化所需時間

13 研究限制

在軟性顯示器研發與量產轉換階段中穩定大量生產製程方式是

加速商業化的重點因此本研究針對卷對卷製程進行探討而不深入

探討顯示技術對於製程影響程度

在人力時間與技術成熟度限制下選擇卷對卷製程作為研究限

制與範圍

14 研究步驟

1 首先藉由實地訪談與文獻探討瞭解軟性顯示器產業目前發展現

況

2 以文獻探討法整理FMECA與SPC對於製程問題與產業應用之研

究成果

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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A Study of the Warning System for Flexible Display

Manufacturing Process

By

Liang-zhou Liang

Advisor Prof Chyuan Perng

Prof Wen-Chih Chiou

A Thesis

Submitted to the Institute of Industrial Engineering and

Enterprise Information at Tunghai University

in Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master of Science

in

Industrial Engineering and Enterprise Information

June 2010

Taichung Taiwan Republic of China

i

軟性顯示器製程異常監控預警系統之研究

學生梁良州 指導教授彭 泉 博士

邱文志 博士

東海大學工業工程與經營資訊研究所

摘要

Display Search 的研究資料顯示軟性顯示器(flexible display)的市場規模將

從 2007 年的 1600 萬美元成長到 2015 年的 20 億美元而具有製造成本優勢的

卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基板上列印聚合物材料的技術將在未來主

流的低成本應用上扮演關鍵性的角色

本研究提出製程品質監控預警系統雛型利用失效模式效應與關鍵性分析建

構軟性顯示器製程品質問題分析針對關鍵失效因子進行重點監控並以統計製

程管制概念管制建構一套適用於軟性顯示器卷對卷製程品質問題異常監控系

統並提出管制法則及相對應之處理措施提供給管制人員參考快速排除製程

異常本研究成果有助於在軟性顯示器實驗轉換詴量產階段用以分析影響製程不

良因子並預防監及改善排除建構一個穩健的生產環境

為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用系統雛型法

希望以最經濟而快速的方法開發出系統以便即早澄清或驗證不明確的系統需

求依據本研究提出來之製程監控預警系統模型架構建立雛型系統以實地運

作方式來驗證本研究系統可行性

關鍵字詞軟性顯示器失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制

ii

A study of the Warning System for Flexible Display

Manufacturing Process

Student Liang-zhou Liang Advisor Prof Chyuan Perng

Prof Wen-Chin Chiou

Department of Industrial Engineering and Enterprise Information

Tunghai University

ABSTRACT

Display Searchs study reports shows that the market scale of Flexible Display

(FD) will increase from 160 million USD in 2007 up to an estimate of 2 billion USD

by 2015 Roll-to-roll process and printing by polymer materials in plastic substrate are

playing the important roles of flexible displays

In this research a prototype warning system was indentified using FMECA to

analysis process quality problems to find the key failure factors and use SPC concept

to control the key factors Building the warning system for flexible display

manufacturing process proposing the control rules and with corresponding treatment

measures for users to resolve anomalies This research will help the flexible display

industries proceed with a good plan of quality control in accordance with finding the

key failure factors and control its build a stable production environment

To verify the warning system are viability and integrity using prototyping

technique to find the system demand Base on the warning system framework

building a prototype system and real work to verify the system are viability and

integrity

Keywords Flexible display FMECA SPC

iii

致謝

能夠順利完成碩士學位首先誠摯的感謝指導教授彭泉博士及邱

文志博士兩位老師悉心的教導使我得以瞭解軟性顯示器領域與探

討新製程異常監控系統不時的討論並指點我正確的方向使我在這

兩年中獲益匪淺而研究室指導老師蔡禎騰博士林水順博士邱

創鈞博士與莊淑惠博士對於研究不時的提點讓我可以更加順利完成

研究ISA Lab全體指導老師對學問的嚴謹更是我輩學習的典範而

工研院顯示中心對於研究進行時大力協助與提供必要支援以利研究

之完成也給予深深地感謝之意另外十分感謝兩位口詴委員鄭豐

聰老師與賴奕銓老師由於您們的鞭策與指出研究需要修改之處也

讓本研究能夠更臻完善

兩年裡的日子感謝阿布大 A學長玠昀美瑜珈綸學姐們

不厭其煩的指出我研究中的缺失也感謝冠豪益泓子芳佳興同

學的幫忙恭喜我們順利走過這兩年拿到那張用兩年時間二十多

萬的學費還有無數的心血的畢業證書研究室的學弟妹們阿彬不時

的搞笑舒緩氣氛ISA新一姐雨馨的嚴厲氣勢Dora的超低笑點菡

倩突然的冷箭秋蓉對於股票的研究熱衷還有柏雅的專車服務都在我

的腦海裡烙下深刻的印象研究室裡共同的生活點滴學術研究上的

討論言不及義的亂聊感謝眾位學長姐同學學弟妹的共同砥礪

讓研究生活緊繃的情緒得以舒緩你妳們的陪伴讓兩年的嚴肅研究

生活變得多采多姿

最要感謝的是我摯愛的雙親感謝您在我背後默默提供支援讓

我兩年的研究生活沒有後顧之憂謝謝你們的關心與鼓最後謝謝

欣茹在我研究生活中陪我到處玩耍散心讓我有動力繼續完成研

究這份研究成果得到許多人的幫忙協助在此滿滿的感激也希望

與所有人分享這一份感謝與喜悅而我也會帶著祝福與感恩的心迎

接未來的所有挑戰

梁良州 謹致於

東海大學 ISA LAB

中華民國九十九年

iv

目錄

摘要 i

ABSTRACT ii

致謝 iii

目錄 iv

圖目錄 vi

表目錄 vii

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 2

13 研究限制 2

14 研究步驟 2

15 論文架構 3

第二章 文獻探討 5

21 軟性顯示器 5

211 自發光型式顯示器 6

212 非自發光型式顯示器 6

22 軟性製程技術 9

221 連續卷對卷製程(Roll to roll) 10

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA) 11

231 FMECA 基本概念 11

232 FMECA 種類 11

233 FMECA 實施步驟程序 12

234 關鍵性分析 15

235 FMECA 應用 16

24 統計製程管制 19

241 基本概念 19

242 統計製程管制步驟 19

243 管制判讀法則 20

244 統計製程管制應用 22

25 本章結語 23

第三章 建構製程異常監控系統模式 25

v

31 簡介訪談對象 25

32 軟性顯示器卷對卷製程特性 25

321 軟性顯示器卷對卷製程原理 25

322 卷對卷製程特性 26

33 關鍵品質因子監控系統 28

34 本章小結 37

第四章 系統分析與驗證 38

41 系統開發工具 38

411 使用者介面 38

412 資料庫選用 38

42 監控系統雛型介面 39

421 系統輸入介面 39

422 系統輸出介面 39

43 系統功能介紹 40

431 登入功能 40

432 系統規則設定功能 41

433 關鍵分析功能 44

434 監控管制功能 46

44 雛型系統與現行系統比較 48

45 系統驗證 48

第五章 結論與建議 50

51 結論 50

52 未來建議 50

參考文獻 51

vi

圖目錄

圖 11 論文架構 4

圖 21 軟性顯示器技術分類圖 5

圖 22 電泳顯示原理圖 8

圖 23 旋轉球顯示器原理圖 9

圖 24 卷對卷製程架構 11

圖 25 管制界限 20

圖 31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型 28

圖 32 卷對卷製程故障樹 31

圖 33 卷對卷製程失效原因魚骨圖 32

圖 41 登入畫面 40

圖 42 系統主畫面 41

圖 43 設定系統規則主畫面 42

圖 44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定 42

圖 45 管制敏感法則設定 43

圖 46 建議處理措施設定 43

圖 47 管制界限設定 44

圖 48 關鍵失效因子關鍵值 45

圖 49 關鍵失效因子排序 45

圖 410 滾輪水帄位移預警畫面 46

圖 411 製程溫度預警畫面 47

圖 412 管制圖畫面 47

vii

表目錄 表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格 14

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表 16

表 23 統計製程管制應用 22

表 31 卷對卷製程問題說明表 30

表 32 失效效應機率（β） 32

表 33 製程問題監控因子 33

表 34 卷對卷製程失效分析表 34

表 35 管制圖界限 35

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值 36

表 41 雛型系統與現行監控系統比較 48

1

第一章 緒論

11 研究背景與動機

根據Display Search[37]的研究資料顯示軟性顯示器(flexible

display)的市場規模將從2007年的1600萬美元成長到2015年的20億美

元而具有製造成本優勢的卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基

板上列印聚合物材料的技術將在未來主流的低成本應用上扮演關鍵

性的角色目前軟性電子技術發展以美歐日最為積極美國投入

軟性顯示器腳步較早軍方是重要的經費來源且多由獨立研究機構

發展自有技術研究主題較為多元且分散相對地歐洲則是以歐盟主

導之大型計畫投入相關研發鎖定於有機顯示材料有機半導體印

刷製程技術等議題至於日本則是集合產官學界成立次世代移動顯示

材料技術研究協會 (TRADIM technology research association for

advanced display Materials)致力於卷對卷(roll to roll)連續製程的開

發

台灣為了促進整體產業之技術創新與持續發展在2005年及2006

年的行政院產業科技策略會議均將軟性電子列為重要發展議題並著

手規劃將新世代捲軸軟性顯示器與大面積感測器陣列兩項計畫納

入2008年度新興優先推動計畫範疇之中預計自2007~2015年每年

至少投入新台幣5億元經費於軟性電子之研發[22]以力求在最短時

間內追上先進國家之研發腳步隨著個人行動智慧再進化的時代來

臨可攜式顯示器以及各類輕薄化之電子產品將成為市場主力

工研院2009年軟性電子發展趨勢分析指出一個從實驗階段到量

產階段所面臨的現實問題軟性電子廠商進入詴量產量產階段面臨

資金問題因需要之資金遠超過研發所需所以營運上面臨之挑戰更

為嚴峻[1]且軟性顯示器產品製造階段所產生的相關知識例如製

程參數的設定製程設備之使用與維修記錄產品品質記錄與異常處

理等相關經驗所演發之資訊過於龐大過去研究雖有建構知識管理系

統[7]但仍缺乏品質監控系統去監控品質異常發生面對軟性電子

市場競爭希望在實驗轉換詴量產階段可以分析影響製程不良因子並

2

加以預防排除建構一個穩健的生產環境

在分析製程問題方面失效模式效應與關鍵性分析（Failure

Mode Effects and Criticality AnalysisFMECA)是一種被證實之系統化

分析問題工具以失效原因與影響作為討論重點的支援性與輔助性可

靠度分析技術在以往文獻中[2][10][18][33][43][45]已證明失效模

式效應與關鍵性分析可運用於醫療軍事維修半導體及一般產業之

問題分析在監控系統研究也證實統計製程管制可以實地應用在監

控品質[6][9][21]

12 研究目的

基於以上背景動機本研究旨在使用 FMECA 進行分析建構系

統性問題分析模式結合統計製程管制概念構築品質預警監控系統

具體之目的歸納如下

1 失效模式效應與關鍵性分析建構一個製程問題分析模式找出關

鍵因子進行監控達到預防價值

2 利用統計製程管制概念建構軟性顯示器卷對卷製程異常監控預

警系統模型藉由品質監控系統建立加速量產製程穩定縮短

商業化所需時間

13 研究限制

在軟性顯示器研發與量產轉換階段中穩定大量生產製程方式是

加速商業化的重點因此本研究針對卷對卷製程進行探討而不深入

探討顯示技術對於製程影響程度

在人力時間與技術成熟度限制下選擇卷對卷製程作為研究限

制與範圍

14 研究步驟

1 首先藉由實地訪談與文獻探討瞭解軟性顯示器產業目前發展現

況

2 以文獻探討法整理FMECA與SPC對於製程問題與產業應用之研

究成果

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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439 John Wiley amp Sons New York NY

i

軟性顯示器製程異常監控預警系統之研究

學生梁良州 指導教授彭 泉 博士

邱文志 博士

東海大學工業工程與經營資訊研究所

摘要

Display Search 的研究資料顯示軟性顯示器(flexible display)的市場規模將

從 2007 年的 1600 萬美元成長到 2015 年的 20 億美元而具有製造成本優勢的

卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基板上列印聚合物材料的技術將在未來主

流的低成本應用上扮演關鍵性的角色

本研究提出製程品質監控預警系統雛型利用失效模式效應與關鍵性分析建

構軟性顯示器製程品質問題分析針對關鍵失效因子進行重點監控並以統計製

程管制概念管制建構一套適用於軟性顯示器卷對卷製程品質問題異常監控系

統並提出管制法則及相對應之處理措施提供給管制人員參考快速排除製程

異常本研究成果有助於在軟性顯示器實驗轉換詴量產階段用以分析影響製程不

良因子並預防監及改善排除建構一個穩健的生產環境

為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用系統雛型法

希望以最經濟而快速的方法開發出系統以便即早澄清或驗證不明確的系統需

求依據本研究提出來之製程監控預警系統模型架構建立雛型系統以實地運

作方式來驗證本研究系統可行性

關鍵字詞軟性顯示器失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制

ii

A study of the Warning System for Flexible Display

Manufacturing Process

Student Liang-zhou Liang Advisor Prof Chyuan Perng

Prof Wen-Chin Chiou

Department of Industrial Engineering and Enterprise Information

Tunghai University

ABSTRACT

Display Searchs study reports shows that the market scale of Flexible Display

(FD) will increase from 160 million USD in 2007 up to an estimate of 2 billion USD

by 2015 Roll-to-roll process and printing by polymer materials in plastic substrate are

playing the important roles of flexible displays

In this research a prototype warning system was indentified using FMECA to

analysis process quality problems to find the key failure factors and use SPC concept

to control the key factors Building the warning system for flexible display

manufacturing process proposing the control rules and with corresponding treatment

measures for users to resolve anomalies This research will help the flexible display

industries proceed with a good plan of quality control in accordance with finding the

key failure factors and control its build a stable production environment

To verify the warning system are viability and integrity using prototyping

technique to find the system demand Base on the warning system framework

building a prototype system and real work to verify the system are viability and

integrity

Keywords Flexible display FMECA SPC

iii

致謝

能夠順利完成碩士學位首先誠摯的感謝指導教授彭泉博士及邱

文志博士兩位老師悉心的教導使我得以瞭解軟性顯示器領域與探

討新製程異常監控系統不時的討論並指點我正確的方向使我在這

兩年中獲益匪淺而研究室指導老師蔡禎騰博士林水順博士邱

創鈞博士與莊淑惠博士對於研究不時的提點讓我可以更加順利完成

研究ISA Lab全體指導老師對學問的嚴謹更是我輩學習的典範而

工研院顯示中心對於研究進行時大力協助與提供必要支援以利研究

之完成也給予深深地感謝之意另外十分感謝兩位口詴委員鄭豐

聰老師與賴奕銓老師由於您們的鞭策與指出研究需要修改之處也

讓本研究能夠更臻完善

兩年裡的日子感謝阿布大 A學長玠昀美瑜珈綸學姐們

不厭其煩的指出我研究中的缺失也感謝冠豪益泓子芳佳興同

學的幫忙恭喜我們順利走過這兩年拿到那張用兩年時間二十多

萬的學費還有無數的心血的畢業證書研究室的學弟妹們阿彬不時

的搞笑舒緩氣氛ISA新一姐雨馨的嚴厲氣勢Dora的超低笑點菡

倩突然的冷箭秋蓉對於股票的研究熱衷還有柏雅的專車服務都在我

的腦海裡烙下深刻的印象研究室裡共同的生活點滴學術研究上的

討論言不及義的亂聊感謝眾位學長姐同學學弟妹的共同砥礪

讓研究生活緊繃的情緒得以舒緩你妳們的陪伴讓兩年的嚴肅研究

生活變得多采多姿

最要感謝的是我摯愛的雙親感謝您在我背後默默提供支援讓

我兩年的研究生活沒有後顧之憂謝謝你們的關心與鼓最後謝謝

欣茹在我研究生活中陪我到處玩耍散心讓我有動力繼續完成研

究這份研究成果得到許多人的幫忙協助在此滿滿的感激也希望

與所有人分享這一份感謝與喜悅而我也會帶著祝福與感恩的心迎

接未來的所有挑戰

梁良州 謹致於

東海大學 ISA LAB

中華民國九十九年

iv

目錄

摘要 i

ABSTRACT ii

致謝 iii

目錄 iv

圖目錄 vi

表目錄 vii

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 2

13 研究限制 2

14 研究步驟 2

15 論文架構 3

第二章 文獻探討 5

21 軟性顯示器 5

211 自發光型式顯示器 6

212 非自發光型式顯示器 6

22 軟性製程技術 9

221 連續卷對卷製程(Roll to roll) 10

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA) 11

231 FMECA 基本概念 11

232 FMECA 種類 11

233 FMECA 實施步驟程序 12

234 關鍵性分析 15

235 FMECA 應用 16

24 統計製程管制 19

241 基本概念 19

242 統計製程管制步驟 19

243 管制判讀法則 20

244 統計製程管制應用 22

25 本章結語 23

第三章 建構製程異常監控系統模式 25

v

31 簡介訪談對象 25

32 軟性顯示器卷對卷製程特性 25

321 軟性顯示器卷對卷製程原理 25

322 卷對卷製程特性 26

33 關鍵品質因子監控系統 28

34 本章小結 37

第四章 系統分析與驗證 38

41 系統開發工具 38

411 使用者介面 38

412 資料庫選用 38

42 監控系統雛型介面 39

421 系統輸入介面 39

422 系統輸出介面 39

43 系統功能介紹 40

431 登入功能 40

432 系統規則設定功能 41

433 關鍵分析功能 44

434 監控管制功能 46

44 雛型系統與現行系統比較 48

45 系統驗證 48

第五章 結論與建議 50

51 結論 50

52 未來建議 50

參考文獻 51

vi

圖目錄

圖 11 論文架構 4

圖 21 軟性顯示器技術分類圖 5

圖 22 電泳顯示原理圖 8

圖 23 旋轉球顯示器原理圖 9

圖 24 卷對卷製程架構 11

圖 25 管制界限 20

圖 31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型 28

圖 32 卷對卷製程故障樹 31

圖 33 卷對卷製程失效原因魚骨圖 32

圖 41 登入畫面 40

圖 42 系統主畫面 41

圖 43 設定系統規則主畫面 42

圖 44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定 42

圖 45 管制敏感法則設定 43

圖 46 建議處理措施設定 43

圖 47 管制界限設定 44

圖 48 關鍵失效因子關鍵值 45

圖 49 關鍵失效因子排序 45

圖 410 滾輪水帄位移預警畫面 46

圖 411 製程溫度預警畫面 47

圖 412 管制圖畫面 47

vii

表目錄 表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格 14

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表 16

表 23 統計製程管制應用 22

表 31 卷對卷製程問題說明表 30

表 32 失效效應機率（β） 32

表 33 製程問題監控因子 33

表 34 卷對卷製程失效分析表 34

表 35 管制圖界限 35

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值 36

表 41 雛型系統與現行監控系統比較 48

1

第一章 緒論

11 研究背景與動機

根據Display Search[37]的研究資料顯示軟性顯示器(flexible

display)的市場規模將從2007年的1600萬美元成長到2015年的20億美

元而具有製造成本優勢的卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基

板上列印聚合物材料的技術將在未來主流的低成本應用上扮演關鍵

性的角色目前軟性電子技術發展以美歐日最為積極美國投入

軟性顯示器腳步較早軍方是重要的經費來源且多由獨立研究機構

發展自有技術研究主題較為多元且分散相對地歐洲則是以歐盟主

導之大型計畫投入相關研發鎖定於有機顯示材料有機半導體印

刷製程技術等議題至於日本則是集合產官學界成立次世代移動顯示

材料技術研究協會 (TRADIM technology research association for

advanced display Materials)致力於卷對卷(roll to roll)連續製程的開

發

台灣為了促進整體產業之技術創新與持續發展在2005年及2006

年的行政院產業科技策略會議均將軟性電子列為重要發展議題並著

手規劃將新世代捲軸軟性顯示器與大面積感測器陣列兩項計畫納

入2008年度新興優先推動計畫範疇之中預計自2007~2015年每年

至少投入新台幣5億元經費於軟性電子之研發[22]以力求在最短時

間內追上先進國家之研發腳步隨著個人行動智慧再進化的時代來

臨可攜式顯示器以及各類輕薄化之電子產品將成為市場主力

工研院2009年軟性電子發展趨勢分析指出一個從實驗階段到量

產階段所面臨的現實問題軟性電子廠商進入詴量產量產階段面臨

資金問題因需要之資金遠超過研發所需所以營運上面臨之挑戰更

為嚴峻[1]且軟性顯示器產品製造階段所產生的相關知識例如製

程參數的設定製程設備之使用與維修記錄產品品質記錄與異常處

理等相關經驗所演發之資訊過於龐大過去研究雖有建構知識管理系

統[7]但仍缺乏品質監控系統去監控品質異常發生面對軟性電子

市場競爭希望在實驗轉換詴量產階段可以分析影響製程不良因子並

2

加以預防排除建構一個穩健的生產環境

在分析製程問題方面失效模式效應與關鍵性分析（Failure

Mode Effects and Criticality AnalysisFMECA)是一種被證實之系統化

分析問題工具以失效原因與影響作為討論重點的支援性與輔助性可

靠度分析技術在以往文獻中[2][10][18][33][43][45]已證明失效模

式效應與關鍵性分析可運用於醫療軍事維修半導體及一般產業之

問題分析在監控系統研究也證實統計製程管制可以實地應用在監

控品質[6][9][21]

12 研究目的

基於以上背景動機本研究旨在使用 FMECA 進行分析建構系

統性問題分析模式結合統計製程管制概念構築品質預警監控系統

具體之目的歸納如下

1 失效模式效應與關鍵性分析建構一個製程問題分析模式找出關

鍵因子進行監控達到預防價值

2 利用統計製程管制概念建構軟性顯示器卷對卷製程異常監控預

警系統模型藉由品質監控系統建立加速量產製程穩定縮短

商業化所需時間

13 研究限制

在軟性顯示器研發與量產轉換階段中穩定大量生產製程方式是

加速商業化的重點因此本研究針對卷對卷製程進行探討而不深入

探討顯示技術對於製程影響程度

在人力時間與技術成熟度限制下選擇卷對卷製程作為研究限

制與範圍

14 研究步驟

1 首先藉由實地訪談與文獻探討瞭解軟性顯示器產業目前發展現

況

2 以文獻探討法整理FMECA與SPC對於製程問題與產業應用之研

究成果

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

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究所碩士論文

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院飛機系統工程研究所碩士論文

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究所碩士論文

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15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

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52

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碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

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29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

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30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

ii

A study of the Warning System for Flexible Display

Manufacturing Process

Student Liang-zhou Liang Advisor Prof Chyuan Perng

Prof Wen-Chin Chiou

Department of Industrial Engineering and Enterprise Information

Tunghai University

ABSTRACT

Display Searchs study reports shows that the market scale of Flexible Display

(FD) will increase from 160 million USD in 2007 up to an estimate of 2 billion USD

by 2015 Roll-to-roll process and printing by polymer materials in plastic substrate are

playing the important roles of flexible displays

In this research a prototype warning system was indentified using FMECA to

analysis process quality problems to find the key failure factors and use SPC concept

to control the key factors Building the warning system for flexible display

manufacturing process proposing the control rules and with corresponding treatment

measures for users to resolve anomalies This research will help the flexible display

industries proceed with a good plan of quality control in accordance with finding the

key failure factors and control its build a stable production environment

To verify the warning system are viability and integrity using prototyping

technique to find the system demand Base on the warning system framework

building a prototype system and real work to verify the system are viability and

integrity

Keywords Flexible display FMECA SPC

iii

致謝

能夠順利完成碩士學位首先誠摯的感謝指導教授彭泉博士及邱

文志博士兩位老師悉心的教導使我得以瞭解軟性顯示器領域與探

討新製程異常監控系統不時的討論並指點我正確的方向使我在這

兩年中獲益匪淺而研究室指導老師蔡禎騰博士林水順博士邱

創鈞博士與莊淑惠博士對於研究不時的提點讓我可以更加順利完成

研究ISA Lab全體指導老師對學問的嚴謹更是我輩學習的典範而

工研院顯示中心對於研究進行時大力協助與提供必要支援以利研究

之完成也給予深深地感謝之意另外十分感謝兩位口詴委員鄭豐

聰老師與賴奕銓老師由於您們的鞭策與指出研究需要修改之處也

讓本研究能夠更臻完善

兩年裡的日子感謝阿布大 A學長玠昀美瑜珈綸學姐們

不厭其煩的指出我研究中的缺失也感謝冠豪益泓子芳佳興同

學的幫忙恭喜我們順利走過這兩年拿到那張用兩年時間二十多

萬的學費還有無數的心血的畢業證書研究室的學弟妹們阿彬不時

的搞笑舒緩氣氛ISA新一姐雨馨的嚴厲氣勢Dora的超低笑點菡

倩突然的冷箭秋蓉對於股票的研究熱衷還有柏雅的專車服務都在我

的腦海裡烙下深刻的印象研究室裡共同的生活點滴學術研究上的

討論言不及義的亂聊感謝眾位學長姐同學學弟妹的共同砥礪

讓研究生活緊繃的情緒得以舒緩你妳們的陪伴讓兩年的嚴肅研究

生活變得多采多姿

最要感謝的是我摯愛的雙親感謝您在我背後默默提供支援讓

我兩年的研究生活沒有後顧之憂謝謝你們的關心與鼓最後謝謝

欣茹在我研究生活中陪我到處玩耍散心讓我有動力繼續完成研

究這份研究成果得到許多人的幫忙協助在此滿滿的感激也希望

與所有人分享這一份感謝與喜悅而我也會帶著祝福與感恩的心迎

接未來的所有挑戰

梁良州 謹致於

東海大學 ISA LAB

中華民國九十九年

iv

目錄

摘要 i

ABSTRACT ii

致謝 iii

目錄 iv

圖目錄 vi

表目錄 vii

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 2

13 研究限制 2

14 研究步驟 2

15 論文架構 3

第二章 文獻探討 5

21 軟性顯示器 5

211 自發光型式顯示器 6

212 非自發光型式顯示器 6

22 軟性製程技術 9

221 連續卷對卷製程(Roll to roll) 10

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA) 11

231 FMECA 基本概念 11

232 FMECA 種類 11

233 FMECA 實施步驟程序 12

234 關鍵性分析 15

235 FMECA 應用 16

24 統計製程管制 19

241 基本概念 19

242 統計製程管制步驟 19

243 管制判讀法則 20

244 統計製程管制應用 22

25 本章結語 23

第三章 建構製程異常監控系統模式 25

v

31 簡介訪談對象 25

32 軟性顯示器卷對卷製程特性 25

321 軟性顯示器卷對卷製程原理 25

322 卷對卷製程特性 26

33 關鍵品質因子監控系統 28

34 本章小結 37

第四章 系統分析與驗證 38

41 系統開發工具 38

411 使用者介面 38

412 資料庫選用 38

42 監控系統雛型介面 39

421 系統輸入介面 39

422 系統輸出介面 39

43 系統功能介紹 40

431 登入功能 40

432 系統規則設定功能 41

433 關鍵分析功能 44

434 監控管制功能 46

44 雛型系統與現行系統比較 48

45 系統驗證 48

第五章 結論與建議 50

51 結論 50

52 未來建議 50

參考文獻 51

vi

圖目錄

圖 11 論文架構 4

圖 21 軟性顯示器技術分類圖 5

圖 22 電泳顯示原理圖 8

圖 23 旋轉球顯示器原理圖 9

圖 24 卷對卷製程架構 11

圖 25 管制界限 20

圖 31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型 28

圖 32 卷對卷製程故障樹 31

圖 33 卷對卷製程失效原因魚骨圖 32

圖 41 登入畫面 40

圖 42 系統主畫面 41

圖 43 設定系統規則主畫面 42

圖 44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定 42

圖 45 管制敏感法則設定 43

圖 46 建議處理措施設定 43

圖 47 管制界限設定 44

圖 48 關鍵失效因子關鍵值 45

圖 49 關鍵失效因子排序 45

圖 410 滾輪水帄位移預警畫面 46

圖 411 製程溫度預警畫面 47

圖 412 管制圖畫面 47

vii

表目錄 表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格 14

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表 16

表 23 統計製程管制應用 22

表 31 卷對卷製程問題說明表 30

表 32 失效效應機率（β） 32

表 33 製程問題監控因子 33

表 34 卷對卷製程失效分析表 34

表 35 管制圖界限 35

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值 36

表 41 雛型系統與現行監控系統比較 48

1

第一章 緒論

11 研究背景與動機

根據Display Search[37]的研究資料顯示軟性顯示器(flexible

display)的市場規模將從2007年的1600萬美元成長到2015年的20億美

元而具有製造成本優勢的卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基

板上列印聚合物材料的技術將在未來主流的低成本應用上扮演關鍵

性的角色目前軟性電子技術發展以美歐日最為積極美國投入

軟性顯示器腳步較早軍方是重要的經費來源且多由獨立研究機構

發展自有技術研究主題較為多元且分散相對地歐洲則是以歐盟主

導之大型計畫投入相關研發鎖定於有機顯示材料有機半導體印

刷製程技術等議題至於日本則是集合產官學界成立次世代移動顯示

材料技術研究協會 (TRADIM technology research association for

advanced display Materials)致力於卷對卷(roll to roll)連續製程的開

發

台灣為了促進整體產業之技術創新與持續發展在2005年及2006

年的行政院產業科技策略會議均將軟性電子列為重要發展議題並著

手規劃將新世代捲軸軟性顯示器與大面積感測器陣列兩項計畫納

入2008年度新興優先推動計畫範疇之中預計自2007~2015年每年

至少投入新台幣5億元經費於軟性電子之研發[22]以力求在最短時

間內追上先進國家之研發腳步隨著個人行動智慧再進化的時代來

臨可攜式顯示器以及各類輕薄化之電子產品將成為市場主力

工研院2009年軟性電子發展趨勢分析指出一個從實驗階段到量

產階段所面臨的現實問題軟性電子廠商進入詴量產量產階段面臨

資金問題因需要之資金遠超過研發所需所以營運上面臨之挑戰更

為嚴峻[1]且軟性顯示器產品製造階段所產生的相關知識例如製

程參數的設定製程設備之使用與維修記錄產品品質記錄與異常處

理等相關經驗所演發之資訊過於龐大過去研究雖有建構知識管理系

統[7]但仍缺乏品質監控系統去監控品質異常發生面對軟性電子

市場競爭希望在實驗轉換詴量產階段可以分析影響製程不良因子並

2

加以預防排除建構一個穩健的生產環境

在分析製程問題方面失效模式效應與關鍵性分析（Failure

Mode Effects and Criticality AnalysisFMECA)是一種被證實之系統化

分析問題工具以失效原因與影響作為討論重點的支援性與輔助性可

靠度分析技術在以往文獻中[2][10][18][33][43][45]已證明失效模

式效應與關鍵性分析可運用於醫療軍事維修半導體及一般產業之

問題分析在監控系統研究也證實統計製程管制可以實地應用在監

控品質[6][9][21]

12 研究目的

基於以上背景動機本研究旨在使用 FMECA 進行分析建構系

統性問題分析模式結合統計製程管制概念構築品質預警監控系統

具體之目的歸納如下

1 失效模式效應與關鍵性分析建構一個製程問題分析模式找出關

鍵因子進行監控達到預防價值

2 利用統計製程管制概念建構軟性顯示器卷對卷製程異常監控預

警系統模型藉由品質監控系統建立加速量產製程穩定縮短

商業化所需時間

13 研究限制

在軟性顯示器研發與量產轉換階段中穩定大量生產製程方式是

加速商業化的重點因此本研究針對卷對卷製程進行探討而不深入

探討顯示技術對於製程影響程度

在人力時間與技術成熟度限制下選擇卷對卷製程作為研究限

制與範圍

14 研究步驟

1 首先藉由實地訪談與文獻探討瞭解軟性顯示器產業目前發展現

況

2 以文獻探討法整理FMECA與SPC對於製程問題與產業應用之研

究成果

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

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31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

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32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

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33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

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34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

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44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

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2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

iii

致謝

能夠順利完成碩士學位首先誠摯的感謝指導教授彭泉博士及邱

文志博士兩位老師悉心的教導使我得以瞭解軟性顯示器領域與探

討新製程異常監控系統不時的討論並指點我正確的方向使我在這

兩年中獲益匪淺而研究室指導老師蔡禎騰博士林水順博士邱

創鈞博士與莊淑惠博士對於研究不時的提點讓我可以更加順利完成

研究ISA Lab全體指導老師對學問的嚴謹更是我輩學習的典範而

工研院顯示中心對於研究進行時大力協助與提供必要支援以利研究

之完成也給予深深地感謝之意另外十分感謝兩位口詴委員鄭豐

聰老師與賴奕銓老師由於您們的鞭策與指出研究需要修改之處也

讓本研究能夠更臻完善

兩年裡的日子感謝阿布大 A學長玠昀美瑜珈綸學姐們

不厭其煩的指出我研究中的缺失也感謝冠豪益泓子芳佳興同

學的幫忙恭喜我們順利走過這兩年拿到那張用兩年時間二十多

萬的學費還有無數的心血的畢業證書研究室的學弟妹們阿彬不時

的搞笑舒緩氣氛ISA新一姐雨馨的嚴厲氣勢Dora的超低笑點菡

倩突然的冷箭秋蓉對於股票的研究熱衷還有柏雅的專車服務都在我

的腦海裡烙下深刻的印象研究室裡共同的生活點滴學術研究上的

討論言不及義的亂聊感謝眾位學長姐同學學弟妹的共同砥礪

讓研究生活緊繃的情緒得以舒緩你妳們的陪伴讓兩年的嚴肅研究

生活變得多采多姿

最要感謝的是我摯愛的雙親感謝您在我背後默默提供支援讓

我兩年的研究生活沒有後顧之憂謝謝你們的關心與鼓最後謝謝

欣茹在我研究生活中陪我到處玩耍散心讓我有動力繼續完成研

究這份研究成果得到許多人的幫忙協助在此滿滿的感激也希望

與所有人分享這一份感謝與喜悅而我也會帶著祝福與感恩的心迎

接未來的所有挑戰

梁良州 謹致於

東海大學 ISA LAB

中華民國九十九年

iv

目錄

摘要 i

ABSTRACT ii

致謝 iii

目錄 iv

圖目錄 vi

表目錄 vii

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 2

13 研究限制 2

14 研究步驟 2

15 論文架構 3

第二章 文獻探討 5

21 軟性顯示器 5

211 自發光型式顯示器 6

212 非自發光型式顯示器 6

22 軟性製程技術 9

221 連續卷對卷製程(Roll to roll) 10

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA) 11

231 FMECA 基本概念 11

232 FMECA 種類 11

233 FMECA 實施步驟程序 12

234 關鍵性分析 15

235 FMECA 應用 16

24 統計製程管制 19

241 基本概念 19

242 統計製程管制步驟 19

243 管制判讀法則 20

244 統計製程管制應用 22

25 本章結語 23

第三章 建構製程異常監控系統模式 25

v

31 簡介訪談對象 25

32 軟性顯示器卷對卷製程特性 25

321 軟性顯示器卷對卷製程原理 25

322 卷對卷製程特性 26

33 關鍵品質因子監控系統 28

34 本章小結 37

第四章 系統分析與驗證 38

41 系統開發工具 38

411 使用者介面 38

412 資料庫選用 38

42 監控系統雛型介面 39

421 系統輸入介面 39

422 系統輸出介面 39

43 系統功能介紹 40

431 登入功能 40

432 系統規則設定功能 41

433 關鍵分析功能 44

434 監控管制功能 46

44 雛型系統與現行系統比較 48

45 系統驗證 48

第五章 結論與建議 50

51 結論 50

52 未來建議 50

參考文獻 51

vi

圖目錄

圖 11 論文架構 4

圖 21 軟性顯示器技術分類圖 5

圖 22 電泳顯示原理圖 8

圖 23 旋轉球顯示器原理圖 9

圖 24 卷對卷製程架構 11

圖 25 管制界限 20

圖 31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型 28

圖 32 卷對卷製程故障樹 31

圖 33 卷對卷製程失效原因魚骨圖 32

圖 41 登入畫面 40

圖 42 系統主畫面 41

圖 43 設定系統規則主畫面 42

圖 44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定 42

圖 45 管制敏感法則設定 43

圖 46 建議處理措施設定 43

圖 47 管制界限設定 44

圖 48 關鍵失效因子關鍵值 45

圖 49 關鍵失效因子排序 45

圖 410 滾輪水帄位移預警畫面 46

圖 411 製程溫度預警畫面 47

圖 412 管制圖畫面 47

vii

表目錄 表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格 14

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表 16

表 23 統計製程管制應用 22

表 31 卷對卷製程問題說明表 30

表 32 失效效應機率（β） 32

表 33 製程問題監控因子 33

表 34 卷對卷製程失效分析表 34

表 35 管制圖界限 35

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值 36

表 41 雛型系統與現行監控系統比較 48

1

第一章 緒論

11 研究背景與動機

根據Display Search[37]的研究資料顯示軟性顯示器(flexible

display)的市場規模將從2007年的1600萬美元成長到2015年的20億美

元而具有製造成本優勢的卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基

板上列印聚合物材料的技術將在未來主流的低成本應用上扮演關鍵

性的角色目前軟性電子技術發展以美歐日最為積極美國投入

軟性顯示器腳步較早軍方是重要的經費來源且多由獨立研究機構

發展自有技術研究主題較為多元且分散相對地歐洲則是以歐盟主

導之大型計畫投入相關研發鎖定於有機顯示材料有機半導體印

刷製程技術等議題至於日本則是集合產官學界成立次世代移動顯示

材料技術研究協會 (TRADIM technology research association for

advanced display Materials)致力於卷對卷(roll to roll)連續製程的開

發

台灣為了促進整體產業之技術創新與持續發展在2005年及2006

年的行政院產業科技策略會議均將軟性電子列為重要發展議題並著

手規劃將新世代捲軸軟性顯示器與大面積感測器陣列兩項計畫納

入2008年度新興優先推動計畫範疇之中預計自2007~2015年每年

至少投入新台幣5億元經費於軟性電子之研發[22]以力求在最短時

間內追上先進國家之研發腳步隨著個人行動智慧再進化的時代來

臨可攜式顯示器以及各類輕薄化之電子產品將成為市場主力

工研院2009年軟性電子發展趨勢分析指出一個從實驗階段到量

產階段所面臨的現實問題軟性電子廠商進入詴量產量產階段面臨

資金問題因需要之資金遠超過研發所需所以營運上面臨之挑戰更

為嚴峻[1]且軟性顯示器產品製造階段所產生的相關知識例如製

程參數的設定製程設備之使用與維修記錄產品品質記錄與異常處

理等相關經驗所演發之資訊過於龐大過去研究雖有建構知識管理系

統[7]但仍缺乏品質監控系統去監控品質異常發生面對軟性電子

市場競爭希望在實驗轉換詴量產階段可以分析影響製程不良因子並

2

加以預防排除建構一個穩健的生產環境

在分析製程問題方面失效模式效應與關鍵性分析（Failure

Mode Effects and Criticality AnalysisFMECA)是一種被證實之系統化

分析問題工具以失效原因與影響作為討論重點的支援性與輔助性可

靠度分析技術在以往文獻中[2][10][18][33][43][45]已證明失效模

式效應與關鍵性分析可運用於醫療軍事維修半導體及一般產業之

問題分析在監控系統研究也證實統計製程管制可以實地應用在監

控品質[6][9][21]

12 研究目的

基於以上背景動機本研究旨在使用 FMECA 進行分析建構系

統性問題分析模式結合統計製程管制概念構築品質預警監控系統

具體之目的歸納如下

1 失效模式效應與關鍵性分析建構一個製程問題分析模式找出關

鍵因子進行監控達到預防價值

2 利用統計製程管制概念建構軟性顯示器卷對卷製程異常監控預

警系統模型藉由品質監控系統建立加速量產製程穩定縮短

商業化所需時間

13 研究限制

在軟性顯示器研發與量產轉換階段中穩定大量生產製程方式是

加速商業化的重點因此本研究針對卷對卷製程進行探討而不深入

探討顯示技術對於製程影響程度

在人力時間與技術成熟度限制下選擇卷對卷製程作為研究限

制與範圍

14 研究步驟

1 首先藉由實地訪談與文獻探討瞭解軟性顯示器產業目前發展現

況

2 以文獻探討法整理FMECA與SPC對於製程問題與產業應用之研

究成果

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

iv

目錄

摘要 i

ABSTRACT ii

致謝 iii

目錄 iv

圖目錄 vi

表目錄 vii

第一章 緒論 1

11 研究背景與動機 1

12 研究目的 2

13 研究限制 2

14 研究步驟 2

15 論文架構 3

第二章 文獻探討 5

21 軟性顯示器 5

211 自發光型式顯示器 6

212 非自發光型式顯示器 6

22 軟性製程技術 9

221 連續卷對卷製程(Roll to roll) 10

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA) 11

231 FMECA 基本概念 11

232 FMECA 種類 11

233 FMECA 實施步驟程序 12

234 關鍵性分析 15

235 FMECA 應用 16

24 統計製程管制 19

241 基本概念 19

242 統計製程管制步驟 19

243 管制判讀法則 20

244 統計製程管制應用 22

25 本章結語 23

第三章 建構製程異常監控系統模式 25

v

31 簡介訪談對象 25

32 軟性顯示器卷對卷製程特性 25

321 軟性顯示器卷對卷製程原理 25

322 卷對卷製程特性 26

33 關鍵品質因子監控系統 28

34 本章小結 37

第四章 系統分析與驗證 38

41 系統開發工具 38

411 使用者介面 38

412 資料庫選用 38

42 監控系統雛型介面 39

421 系統輸入介面 39

422 系統輸出介面 39

43 系統功能介紹 40

431 登入功能 40

432 系統規則設定功能 41

433 關鍵分析功能 44

434 監控管制功能 46

44 雛型系統與現行系統比較 48

45 系統驗證 48

第五章 結論與建議 50

51 結論 50

52 未來建議 50

參考文獻 51

vi

圖目錄

圖 11 論文架構 4

圖 21 軟性顯示器技術分類圖 5

圖 22 電泳顯示原理圖 8

圖 23 旋轉球顯示器原理圖 9

圖 24 卷對卷製程架構 11

圖 25 管制界限 20

圖 31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型 28

圖 32 卷對卷製程故障樹 31

圖 33 卷對卷製程失效原因魚骨圖 32

圖 41 登入畫面 40

圖 42 系統主畫面 41

圖 43 設定系統規則主畫面 42

圖 44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定 42

圖 45 管制敏感法則設定 43

圖 46 建議處理措施設定 43

圖 47 管制界限設定 44

圖 48 關鍵失效因子關鍵值 45

圖 49 關鍵失效因子排序 45

圖 410 滾輪水帄位移預警畫面 46

圖 411 製程溫度預警畫面 47

圖 412 管制圖畫面 47

vii

表目錄 表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格 14

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表 16

表 23 統計製程管制應用 22

表 31 卷對卷製程問題說明表 30

表 32 失效效應機率（β） 32

表 33 製程問題監控因子 33

表 34 卷對卷製程失效分析表 34

表 35 管制圖界限 35

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值 36

表 41 雛型系統與現行監控系統比較 48

1

第一章 緒論

11 研究背景與動機

根據Display Search[37]的研究資料顯示軟性顯示器(flexible

display)的市場規模將從2007年的1600萬美元成長到2015年的20億美

元而具有製造成本優勢的卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基

板上列印聚合物材料的技術將在未來主流的低成本應用上扮演關鍵

性的角色目前軟性電子技術發展以美歐日最為積極美國投入

軟性顯示器腳步較早軍方是重要的經費來源且多由獨立研究機構

發展自有技術研究主題較為多元且分散相對地歐洲則是以歐盟主

導之大型計畫投入相關研發鎖定於有機顯示材料有機半導體印

刷製程技術等議題至於日本則是集合產官學界成立次世代移動顯示

材料技術研究協會 (TRADIM technology research association for

advanced display Materials)致力於卷對卷(roll to roll)連續製程的開

發

台灣為了促進整體產業之技術創新與持續發展在2005年及2006

年的行政院產業科技策略會議均將軟性電子列為重要發展議題並著

手規劃將新世代捲軸軟性顯示器與大面積感測器陣列兩項計畫納

入2008年度新興優先推動計畫範疇之中預計自2007~2015年每年

至少投入新台幣5億元經費於軟性電子之研發[22]以力求在最短時

間內追上先進國家之研發腳步隨著個人行動智慧再進化的時代來

臨可攜式顯示器以及各類輕薄化之電子產品將成為市場主力

工研院2009年軟性電子發展趨勢分析指出一個從實驗階段到量

產階段所面臨的現實問題軟性電子廠商進入詴量產量產階段面臨

資金問題因需要之資金遠超過研發所需所以營運上面臨之挑戰更

為嚴峻[1]且軟性顯示器產品製造階段所產生的相關知識例如製

程參數的設定製程設備之使用與維修記錄產品品質記錄與異常處

理等相關經驗所演發之資訊過於龐大過去研究雖有建構知識管理系

統[7]但仍缺乏品質監控系統去監控品質異常發生面對軟性電子

市場競爭希望在實驗轉換詴量產階段可以分析影響製程不良因子並

2

加以預防排除建構一個穩健的生產環境

在分析製程問題方面失效模式效應與關鍵性分析（Failure

Mode Effects and Criticality AnalysisFMECA)是一種被證實之系統化

分析問題工具以失效原因與影響作為討論重點的支援性與輔助性可

靠度分析技術在以往文獻中[2][10][18][33][43][45]已證明失效模

式效應與關鍵性分析可運用於醫療軍事維修半導體及一般產業之

問題分析在監控系統研究也證實統計製程管制可以實地應用在監

控品質[6][9][21]

12 研究目的

基於以上背景動機本研究旨在使用 FMECA 進行分析建構系

統性問題分析模式結合統計製程管制概念構築品質預警監控系統

具體之目的歸納如下

1 失效模式效應與關鍵性分析建構一個製程問題分析模式找出關

鍵因子進行監控達到預防價值

2 利用統計製程管制概念建構軟性顯示器卷對卷製程異常監控預

警系統模型藉由品質監控系統建立加速量產製程穩定縮短

商業化所需時間

13 研究限制

在軟性顯示器研發與量產轉換階段中穩定大量生產製程方式是

加速商業化的重點因此本研究針對卷對卷製程進行探討而不深入

探討顯示技術對於製程影響程度

在人力時間與技術成熟度限制下選擇卷對卷製程作為研究限

制與範圍

14 研究步驟

1 首先藉由實地訪談與文獻探討瞭解軟性顯示器產業目前發展現

況

2 以文獻探討法整理FMECA與SPC對於製程問題與產業應用之研

究成果

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

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29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

v

31 簡介訪談對象 25

32 軟性顯示器卷對卷製程特性 25

321 軟性顯示器卷對卷製程原理 25

322 卷對卷製程特性 26

33 關鍵品質因子監控系統 28

34 本章小結 37

第四章 系統分析與驗證 38

41 系統開發工具 38

411 使用者介面 38

412 資料庫選用 38

42 監控系統雛型介面 39

421 系統輸入介面 39

422 系統輸出介面 39

43 系統功能介紹 40

431 登入功能 40

432 系統規則設定功能 41

433 關鍵分析功能 44

434 監控管制功能 46

44 雛型系統與現行系統比較 48

45 系統驗證 48

第五章 結論與建議 50

51 結論 50

52 未來建議 50

參考文獻 51

vi

圖目錄

圖 11 論文架構 4

圖 21 軟性顯示器技術分類圖 5

圖 22 電泳顯示原理圖 8

圖 23 旋轉球顯示器原理圖 9

圖 24 卷對卷製程架構 11

圖 25 管制界限 20

圖 31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型 28

圖 32 卷對卷製程故障樹 31

圖 33 卷對卷製程失效原因魚骨圖 32

圖 41 登入畫面 40

圖 42 系統主畫面 41

圖 43 設定系統規則主畫面 42

圖 44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定 42

圖 45 管制敏感法則設定 43

圖 46 建議處理措施設定 43

圖 47 管制界限設定 44

圖 48 關鍵失效因子關鍵值 45

圖 49 關鍵失效因子排序 45

圖 410 滾輪水帄位移預警畫面 46

圖 411 製程溫度預警畫面 47

圖 412 管制圖畫面 47

vii

表目錄 表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格 14

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表 16

表 23 統計製程管制應用 22

表 31 卷對卷製程問題說明表 30

表 32 失效效應機率（β） 32

表 33 製程問題監控因子 33

表 34 卷對卷製程失效分析表 34

表 35 管制圖界限 35

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值 36

表 41 雛型系統與現行監控系統比較 48

1

第一章 緒論

11 研究背景與動機

根據Display Search[37]的研究資料顯示軟性顯示器(flexible

display)的市場規模將從2007年的1600萬美元成長到2015年的20億美

元而具有製造成本優勢的卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基

板上列印聚合物材料的技術將在未來主流的低成本應用上扮演關鍵

性的角色目前軟性電子技術發展以美歐日最為積極美國投入

軟性顯示器腳步較早軍方是重要的經費來源且多由獨立研究機構

發展自有技術研究主題較為多元且分散相對地歐洲則是以歐盟主

導之大型計畫投入相關研發鎖定於有機顯示材料有機半導體印

刷製程技術等議題至於日本則是集合產官學界成立次世代移動顯示

材料技術研究協會 (TRADIM technology research association for

advanced display Materials)致力於卷對卷(roll to roll)連續製程的開

發

台灣為了促進整體產業之技術創新與持續發展在2005年及2006

年的行政院產業科技策略會議均將軟性電子列為重要發展議題並著

手規劃將新世代捲軸軟性顯示器與大面積感測器陣列兩項計畫納

入2008年度新興優先推動計畫範疇之中預計自2007~2015年每年

至少投入新台幣5億元經費於軟性電子之研發[22]以力求在最短時

間內追上先進國家之研發腳步隨著個人行動智慧再進化的時代來

臨可攜式顯示器以及各類輕薄化之電子產品將成為市場主力

工研院2009年軟性電子發展趨勢分析指出一個從實驗階段到量

產階段所面臨的現實問題軟性電子廠商進入詴量產量產階段面臨

資金問題因需要之資金遠超過研發所需所以營運上面臨之挑戰更

為嚴峻[1]且軟性顯示器產品製造階段所產生的相關知識例如製

程參數的設定製程設備之使用與維修記錄產品品質記錄與異常處

理等相關經驗所演發之資訊過於龐大過去研究雖有建構知識管理系

統[7]但仍缺乏品質監控系統去監控品質異常發生面對軟性電子

市場競爭希望在實驗轉換詴量產階段可以分析影響製程不良因子並

2

加以預防排除建構一個穩健的生產環境

在分析製程問題方面失效模式效應與關鍵性分析（Failure

Mode Effects and Criticality AnalysisFMECA)是一種被證實之系統化

分析問題工具以失效原因與影響作為討論重點的支援性與輔助性可

靠度分析技術在以往文獻中[2][10][18][33][43][45]已證明失效模

式效應與關鍵性分析可運用於醫療軍事維修半導體及一般產業之

問題分析在監控系統研究也證實統計製程管制可以實地應用在監

控品質[6][9][21]

12 研究目的

基於以上背景動機本研究旨在使用 FMECA 進行分析建構系

統性問題分析模式結合統計製程管制概念構築品質預警監控系統

具體之目的歸納如下

1 失效模式效應與關鍵性分析建構一個製程問題分析模式找出關

鍵因子進行監控達到預防價值

2 利用統計製程管制概念建構軟性顯示器卷對卷製程異常監控預

警系統模型藉由品質監控系統建立加速量產製程穩定縮短

商業化所需時間

13 研究限制

在軟性顯示器研發與量產轉換階段中穩定大量生產製程方式是

加速商業化的重點因此本研究針對卷對卷製程進行探討而不深入

探討顯示技術對於製程影響程度

在人力時間與技術成熟度限制下選擇卷對卷製程作為研究限

制與範圍

14 研究步驟

1 首先藉由實地訪談與文獻探討瞭解軟性顯示器產業目前發展現

況

2 以文獻探討法整理FMECA與SPC對於製程問題與產業應用之研

究成果

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

vi

圖目錄

圖 11 論文架構 4

圖 21 軟性顯示器技術分類圖 5

圖 22 電泳顯示原理圖 8

圖 23 旋轉球顯示器原理圖 9

圖 24 卷對卷製程架構 11

圖 25 管制界限 20

圖 31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型 28

圖 32 卷對卷製程故障樹 31

圖 33 卷對卷製程失效原因魚骨圖 32

圖 41 登入畫面 40

圖 42 系統主畫面 41

圖 43 設定系統規則主畫面 42

圖 44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定 42

圖 45 管制敏感法則設定 43

圖 46 建議處理措施設定 43

圖 47 管制界限設定 44

圖 48 關鍵失效因子關鍵值 45

圖 49 關鍵失效因子排序 45

圖 410 滾輪水帄位移預警畫面 46

圖 411 製程溫度預警畫面 47

圖 412 管制圖畫面 47

vii

表目錄 表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格 14

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表 16

表 23 統計製程管制應用 22

表 31 卷對卷製程問題說明表 30

表 32 失效效應機率（β） 32

表 33 製程問題監控因子 33

表 34 卷對卷製程失效分析表 34

表 35 管制圖界限 35

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值 36

表 41 雛型系統與現行監控系統比較 48

1

第一章 緒論

11 研究背景與動機

根據Display Search[37]的研究資料顯示軟性顯示器(flexible

display)的市場規模將從2007年的1600萬美元成長到2015年的20億美

元而具有製造成本優勢的卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基

板上列印聚合物材料的技術將在未來主流的低成本應用上扮演關鍵

性的角色目前軟性電子技術發展以美歐日最為積極美國投入

軟性顯示器腳步較早軍方是重要的經費來源且多由獨立研究機構

發展自有技術研究主題較為多元且分散相對地歐洲則是以歐盟主

導之大型計畫投入相關研發鎖定於有機顯示材料有機半導體印

刷製程技術等議題至於日本則是集合產官學界成立次世代移動顯示

材料技術研究協會 (TRADIM technology research association for

advanced display Materials)致力於卷對卷(roll to roll)連續製程的開

發

台灣為了促進整體產業之技術創新與持續發展在2005年及2006

年的行政院產業科技策略會議均將軟性電子列為重要發展議題並著

手規劃將新世代捲軸軟性顯示器與大面積感測器陣列兩項計畫納

入2008年度新興優先推動計畫範疇之中預計自2007~2015年每年

至少投入新台幣5億元經費於軟性電子之研發[22]以力求在最短時

間內追上先進國家之研發腳步隨著個人行動智慧再進化的時代來

臨可攜式顯示器以及各類輕薄化之電子產品將成為市場主力

工研院2009年軟性電子發展趨勢分析指出一個從實驗階段到量

產階段所面臨的現實問題軟性電子廠商進入詴量產量產階段面臨

資金問題因需要之資金遠超過研發所需所以營運上面臨之挑戰更

為嚴峻[1]且軟性顯示器產品製造階段所產生的相關知識例如製

程參數的設定製程設備之使用與維修記錄產品品質記錄與異常處

理等相關經驗所演發之資訊過於龐大過去研究雖有建構知識管理系

統[7]但仍缺乏品質監控系統去監控品質異常發生面對軟性電子

市場競爭希望在實驗轉換詴量產階段可以分析影響製程不良因子並

2

加以預防排除建構一個穩健的生產環境

在分析製程問題方面失效模式效應與關鍵性分析（Failure

Mode Effects and Criticality AnalysisFMECA)是一種被證實之系統化

分析問題工具以失效原因與影響作為討論重點的支援性與輔助性可

靠度分析技術在以往文獻中[2][10][18][33][43][45]已證明失效模

式效應與關鍵性分析可運用於醫療軍事維修半導體及一般產業之

問題分析在監控系統研究也證實統計製程管制可以實地應用在監

控品質[6][9][21]

12 研究目的

基於以上背景動機本研究旨在使用 FMECA 進行分析建構系

統性問題分析模式結合統計製程管制概念構築品質預警監控系統

具體之目的歸納如下

1 失效模式效應與關鍵性分析建構一個製程問題分析模式找出關

鍵因子進行監控達到預防價值

2 利用統計製程管制概念建構軟性顯示器卷對卷製程異常監控預

警系統模型藉由品質監控系統建立加速量產製程穩定縮短

商業化所需時間

13 研究限制

在軟性顯示器研發與量產轉換階段中穩定大量生產製程方式是

加速商業化的重點因此本研究針對卷對卷製程進行探討而不深入

探討顯示技術對於製程影響程度

在人力時間與技術成熟度限制下選擇卷對卷製程作為研究限

制與範圍

14 研究步驟

1 首先藉由實地訪談與文獻探討瞭解軟性顯示器產業目前發展現

況

2 以文獻探討法整理FMECA與SPC對於製程問題與產業應用之研

究成果

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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439 John Wiley amp Sons New York NY

vii

表目錄 表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格 14

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表 16

表 23 統計製程管制應用 22

表 31 卷對卷製程問題說明表 30

表 32 失效效應機率（β） 32

表 33 製程問題監控因子 33

表 34 卷對卷製程失效分析表 34

表 35 管制圖界限 35

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值 36

表 41 雛型系統與現行監控系統比較 48

1

第一章 緒論

11 研究背景與動機

根據Display Search[37]的研究資料顯示軟性顯示器(flexible

display)的市場規模將從2007年的1600萬美元成長到2015年的20億美

元而具有製造成本優勢的卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基

板上列印聚合物材料的技術將在未來主流的低成本應用上扮演關鍵

性的角色目前軟性電子技術發展以美歐日最為積極美國投入

軟性顯示器腳步較早軍方是重要的經費來源且多由獨立研究機構

發展自有技術研究主題較為多元且分散相對地歐洲則是以歐盟主

導之大型計畫投入相關研發鎖定於有機顯示材料有機半導體印

刷製程技術等議題至於日本則是集合產官學界成立次世代移動顯示

材料技術研究協會 (TRADIM technology research association for

advanced display Materials)致力於卷對卷(roll to roll)連續製程的開

發

台灣為了促進整體產業之技術創新與持續發展在2005年及2006

年的行政院產業科技策略會議均將軟性電子列為重要發展議題並著

手規劃將新世代捲軸軟性顯示器與大面積感測器陣列兩項計畫納

入2008年度新興優先推動計畫範疇之中預計自2007~2015年每年

至少投入新台幣5億元經費於軟性電子之研發[22]以力求在最短時

間內追上先進國家之研發腳步隨著個人行動智慧再進化的時代來

臨可攜式顯示器以及各類輕薄化之電子產品將成為市場主力

工研院2009年軟性電子發展趨勢分析指出一個從實驗階段到量

產階段所面臨的現實問題軟性電子廠商進入詴量產量產階段面臨

資金問題因需要之資金遠超過研發所需所以營運上面臨之挑戰更

為嚴峻[1]且軟性顯示器產品製造階段所產生的相關知識例如製

程參數的設定製程設備之使用與維修記錄產品品質記錄與異常處

理等相關經驗所演發之資訊過於龐大過去研究雖有建構知識管理系

統[7]但仍缺乏品質監控系統去監控品質異常發生面對軟性電子

市場競爭希望在實驗轉換詴量產階段可以分析影響製程不良因子並

2

加以預防排除建構一個穩健的生產環境

在分析製程問題方面失效模式效應與關鍵性分析（Failure

Mode Effects and Criticality AnalysisFMECA)是一種被證實之系統化

分析問題工具以失效原因與影響作為討論重點的支援性與輔助性可

靠度分析技術在以往文獻中[2][10][18][33][43][45]已證明失效模

式效應與關鍵性分析可運用於醫療軍事維修半導體及一般產業之

問題分析在監控系統研究也證實統計製程管制可以實地應用在監

控品質[6][9][21]

12 研究目的

基於以上背景動機本研究旨在使用 FMECA 進行分析建構系

統性問題分析模式結合統計製程管制概念構築品質預警監控系統

具體之目的歸納如下

1 失效模式效應與關鍵性分析建構一個製程問題分析模式找出關

鍵因子進行監控達到預防價值

2 利用統計製程管制概念建構軟性顯示器卷對卷製程異常監控預

警系統模型藉由品質監控系統建立加速量產製程穩定縮短

商業化所需時間

13 研究限制

在軟性顯示器研發與量產轉換階段中穩定大量生產製程方式是

加速商業化的重點因此本研究針對卷對卷製程進行探討而不深入

探討顯示技術對於製程影響程度

在人力時間與技術成熟度限制下選擇卷對卷製程作為研究限

制與範圍

14 研究步驟

1 首先藉由實地訪談與文獻探討瞭解軟性顯示器產業目前發展現

況

2 以文獻探討法整理FMECA與SPC對於製程問題與產業應用之研

究成果

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

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45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

1

第一章 緒論

11 研究背景與動機

根據Display Search[37]的研究資料顯示軟性顯示器(flexible

display)的市場規模將從2007年的1600萬美元成長到2015年的20億美

元而具有製造成本優勢的卷對卷(roll-to-roll)製程技術以及塑膠基

板上列印聚合物材料的技術將在未來主流的低成本應用上扮演關鍵

性的角色目前軟性電子技術發展以美歐日最為積極美國投入

軟性顯示器腳步較早軍方是重要的經費來源且多由獨立研究機構

發展自有技術研究主題較為多元且分散相對地歐洲則是以歐盟主

導之大型計畫投入相關研發鎖定於有機顯示材料有機半導體印

刷製程技術等議題至於日本則是集合產官學界成立次世代移動顯示

材料技術研究協會 (TRADIM technology research association for

advanced display Materials)致力於卷對卷(roll to roll)連續製程的開

發

台灣為了促進整體產業之技術創新與持續發展在2005年及2006

年的行政院產業科技策略會議均將軟性電子列為重要發展議題並著

手規劃將新世代捲軸軟性顯示器與大面積感測器陣列兩項計畫納

入2008年度新興優先推動計畫範疇之中預計自2007~2015年每年

至少投入新台幣5億元經費於軟性電子之研發[22]以力求在最短時

間內追上先進國家之研發腳步隨著個人行動智慧再進化的時代來

臨可攜式顯示器以及各類輕薄化之電子產品將成為市場主力

工研院2009年軟性電子發展趨勢分析指出一個從實驗階段到量

產階段所面臨的現實問題軟性電子廠商進入詴量產量產階段面臨

資金問題因需要之資金遠超過研發所需所以營運上面臨之挑戰更

為嚴峻[1]且軟性顯示器產品製造階段所產生的相關知識例如製

程參數的設定製程設備之使用與維修記錄產品品質記錄與異常處

理等相關經驗所演發之資訊過於龐大過去研究雖有建構知識管理系

統[7]但仍缺乏品質監控系統去監控品質異常發生面對軟性電子

市場競爭希望在實驗轉換詴量產階段可以分析影響製程不良因子並

2

加以預防排除建構一個穩健的生產環境

在分析製程問題方面失效模式效應與關鍵性分析（Failure

Mode Effects and Criticality AnalysisFMECA)是一種被證實之系統化

分析問題工具以失效原因與影響作為討論重點的支援性與輔助性可

靠度分析技術在以往文獻中[2][10][18][33][43][45]已證明失效模

式效應與關鍵性分析可運用於醫療軍事維修半導體及一般產業之

問題分析在監控系統研究也證實統計製程管制可以實地應用在監

控品質[6][9][21]

12 研究目的

基於以上背景動機本研究旨在使用 FMECA 進行分析建構系

統性問題分析模式結合統計製程管制概念構築品質預警監控系統

具體之目的歸納如下

1 失效模式效應與關鍵性分析建構一個製程問題分析模式找出關

鍵因子進行監控達到預防價值

2 利用統計製程管制概念建構軟性顯示器卷對卷製程異常監控預

警系統模型藉由品質監控系統建立加速量產製程穩定縮短

商業化所需時間

13 研究限制

在軟性顯示器研發與量產轉換階段中穩定大量生產製程方式是

加速商業化的重點因此本研究針對卷對卷製程進行探討而不深入

探討顯示技術對於製程影響程度

在人力時間與技術成熟度限制下選擇卷對卷製程作為研究限

制與範圍

14 研究步驟

1 首先藉由實地訪談與文獻探討瞭解軟性顯示器產業目前發展現

況

2 以文獻探討法整理FMECA與SPC對於製程問題與產業應用之研

究成果

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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439 John Wiley amp Sons New York NY

2

加以預防排除建構一個穩健的生產環境

在分析製程問題方面失效模式效應與關鍵性分析（Failure

Mode Effects and Criticality AnalysisFMECA)是一種被證實之系統化

分析問題工具以失效原因與影響作為討論重點的支援性與輔助性可

靠度分析技術在以往文獻中[2][10][18][33][43][45]已證明失效模

式效應與關鍵性分析可運用於醫療軍事維修半導體及一般產業之

問題分析在監控系統研究也證實統計製程管制可以實地應用在監

控品質[6][9][21]

12 研究目的

基於以上背景動機本研究旨在使用 FMECA 進行分析建構系

統性問題分析模式結合統計製程管制概念構築品質預警監控系統

具體之目的歸納如下

1 失效模式效應與關鍵性分析建構一個製程問題分析模式找出關

鍵因子進行監控達到預防價值

2 利用統計製程管制概念建構軟性顯示器卷對卷製程異常監控預

警系統模型藉由品質監控系統建立加速量產製程穩定縮短

商業化所需時間

13 研究限制

在軟性顯示器研發與量產轉換階段中穩定大量生產製程方式是

加速商業化的重點因此本研究針對卷對卷製程進行探討而不深入

探討顯示技術對於製程影響程度

在人力時間與技術成熟度限制下選擇卷對卷製程作為研究限

制與範圍

14 研究步驟

1 首先藉由實地訪談與文獻探討瞭解軟性顯示器產業目前發展現

況

2 以文獻探討法整理FMECA與SPC對於製程問題與產業應用之研

究成果

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

3

3 結合軟性顯示器卷對卷製程特性FMECA與SPC管制法則整理

出敏感法則與建議措施建構品質監控系統之系統化模型架構

4 透過系統雛型法與訪談需求建構初步系統以驗證系統運作之可

行性

15 論文架構

本論文架構共分為五章如圖11所示第一章說明研究背景動

機研究目的研究範圍限制研究步驟第二章對於軟性顯示器產

業與製程現況失效模式效應與關鍵性分析統計製程管制進行文獻

探討藉以瞭解這些方法如何應用於製程品質監控第三章應用前章

所探討整理方法配合卷對卷製程特性建構出軟性顯示器卷對卷製程

品質監控系統模型並整理出管制判讀法則與建議處理措施第四章

依據前章模型建構初步系統並以系統雛型法與訪談需求驗證系統之

可行性第五章提出本研究結論與未來研究建議

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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439 John Wiley amp Sons New York NY

4

第一章緒論研究背景動機目的範

圍與限制步驟

第四章系統驗證建立初步系統

第五章結論與建議

第三章監控系統模型

第二章文獻探討軟性顯示器產業

FMECASPC

圖11 論文架構

5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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5

第二章 文獻探討

21 軟性顯示器

自1923年Vladmir Kosma Zworykin發明攝像管與映像管後1968

年美國RCA公司科學家G H Heilmeier根據動態散射（Dynamic

scattering）效應將液晶做成顯示器至1973年日本Sharp開發出

液晶顯示螢幕的手錶及計算機1995年韓國Samsung LG進入TFT

LCD量產時代顯示器從早期的陰極射線管(CRT )發展到帄面顯示器

(FPD Flat Panel Display)當方便性與大面積顯示起了衝突時唯有

將顯示器捲軸化以達可彎曲撓曲捲軸折疊穿著等需求Flexible

Plastic Display 將輕薄耐衝擊特性視為可替代現有產品的有利條件

輕薄可捲曲省電高反射率及高對比是軟性顯示器之發展趨

勢現行軟性顯示技術依據各大研發單位不同使用技術與材料有相

當大的差異依據顯示型態區分為液晶型與非液晶型兩種[24]也可

根據軟性顯示技術是否使用背光光源來區分為發光型(Emissive)與

非自發光型(Non-Emissive)兩大類別以顯示型態來分類會導致下層

劃分過於混亂因此本研究將軟性顯示技術依其是否使用背光源型態

劃分成下圖21並根據顯示技術分類進行詳細介紹[38]

圖21軟性顯示器技術分類圖

(資料來源范珈綸2009[16])

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

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34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

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44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

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45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

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2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

6

211 自發光型式顯示器

有機電激發光顯示器屬於自發光型式的顯示器由於是使用自發

光材料相較於需使用背光源之技術而言有更省電與容易製造等特

點[24]更具有反應速度快重量輕高色彩高亮度與廣視角等優

點依其分子量大小分為小分子系統即俗稱的OLED 與共軛高分

子系統即俗稱的PLED

1有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode簡稱OLED）

OLED具有自發光性廣視角 高對比低耗電高反應速率

全彩化製程簡單等優點其製作方式可為蒸鍍或旋轉塗佈製程由

於它是自發光材料因此不需背光源即可做到比液晶更明亮更省

電更可使用於各種材質基板達到高解析度的要求隨著發光材料

與封裝技術發展成熟過去令人詬病的產品壽命問題已有大幅改善

[3]

OLED 顯示器依驅動方式的不同又可分為被動式有機發光顯示

器（Passive MatrixPMOLED）與主動式有機發光顯示器（active

matrixAMOLED）被動式下依照定位發光點亮主動式則和 TFT

LCD 相同在每一個 OLED 單元背增加一個薄膜電晶體發光單元

依照電晶體接到的指令點亮小分子 OLED 以美國 Kodak 公司為主

目前已授權多家公司如 Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK錸德

等合作

2 高分子發光二極體(Polymer Light Emitting DiodePLED)

高分子發光二極體(PLED)其為有機電激發光元件的一種是

以高分子材料作為發光層之元件其特點為製作容易價格低廉因

此可做為背景光源及顯示器等用途PLED採用卷對卷(roll-to-roll)塗

布或是噴墨印刷方式生產由於其塗佈效率較高成本較低較有利

於大尺寸面板的生產PLED以英國CDT為首採策略聯盟或合作開

發方式與多家公司合作開發商品化技術

212 非自發光型式顯示器

非自發光與自發光型顯示器主要是由是否使用背光源來區分非

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

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439 John Wiley amp Sons New York NY

7

自發光型式顯示器又可以根據顯示型態區分為液晶顯示與非液晶顯

示兩個類型

1 液晶顯示（Liquid crystal Display LCD）

液晶顯示又可分為雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)雙穩態

向列型(Bi-stable Nematic)及高分子分佈型 (Polymer Dispersed LC

PDLC)三大類型

(1) 雙穩態膽固醇型(Bi-stable Cholesteric)

膽固醇液晶是一種呈螺旋狀排列之特殊液晶模式藉由在向列型

液晶中加入旋光劑(Chiral Dopant)以達成此一特殊排列結構並利

用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現反射Planar(可反射特定波長之

入射光)與Focal Conic(散射入射光並使部分入射光穿透)兩種不同偏

極光旋轉狀態來達成顯示效果膽固醇液晶特性因為可以反射百分之

五十的波長因此可讀性高於傳統液晶顯示器並且因為無需彩色濾

光片及偏光層厚度上也比起傳統液晶顯示器薄

(2) 雙穩態向列型(Bi-stable Nematic)

BiNem是由法國Nemoptic所開發目前BiNem被證實具有所謂的

優良光學品質和超低耗電量之新的被動矩陣型液晶技術BiNem具有

高對比高輝度廣視角和優越的中間色顯示等光學特性[40]因此

在直射日光下或暗場的場所均可容易觀看顯示影像方面由顯示器

周圍的任何角度都能觀看視角幾乎沒有限制

(3) 高分子分佈型(Polymer Dispersed LC PDLC)

使用材質是將液晶與聚合物單體(monomer)以適當比例混合光

電特性取決於材料的選擇即液晶與聚合物的光學（折射率）與力學

性質（密度黏滯性互溶度等）是否匹配該技術利用液晶顆料散

佈在高分子材料中形成陣列利用施加電場改變液晶分子排列方向以

控制透光量來達成顯示效果

2非液晶型（Non-LCD）

(1) 電泳顯示（Electrophoretic Display EPD）

電泳顯示器(EPD)係將黑白兩色的帶電顆粒封裝於微胞化液滴

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

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36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

8

結構中藉由外加電場控制不同電荷黑白顆粒之升降移動以呈現黑

白單色之顯示效果目前發展電泳式顯示器的主要廠商有E Ink與鑼

科技E Ink將黑白電性相反的分散粒子膠囊化(Microencapsulate)後

再將膠囊與黏著劑混合製成電子油墨並使用精密塗布技術將電子油

墨製作在上下電極板之間利用電場方向的調變藉以改變顯示器

的顏色[39]電泳式顯示器屬於反射式具有良好的日光下可讀性

此外還具有雙穩態特性影像可在電源關閉後保留數天或甚至數個

月值得一提的是電泳式顯示器無需繁複的封裝技術可使用一般

的膠膜貼合技術因此具有低生產成本和製程簡易的特性

圖22 電泳顯示原理圖

資料來源 E-ink[38]

(2) 電濕潤顯示器(Electrowetting Display EWD)

利用一具色彩之疏水性油性介質導電極性 液體以及疏水性介

電層介面的表面張力變化來達到色彩轉換之目的藉由施加電壓之不

同來控制油性介質與疏水絕緣層間之接觸角並以此一技術製作出反

射率gt35與對比gt15之反射式顯示器[34]目前工研院開發之數位噴

塗技術將墨水準確的噴塗於各像素內達到大面積製程技術開發

成本低廉有助於大量生產目前發展電濕潤顯示器的公司與學術單位

主要有荷蘭的LiquavistaMirotech德國的ADT美國的辛辛那堤大

學(University of Cincinnati)與台灣的工研院顯示中心

(3) 旋轉球式顯示器(Gyricon Display)

基本原理是外加電場轉動一粒粒直徑小於100μm的塑膠球該塑

9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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9

膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成每個半球體分別帶正電荷與

負電荷將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小

凹槽中 施加電壓於兩側電極時所形成的電場會使雙色球轉動

來達成黑白或不同顏色的顯示功能

圖23 旋轉球顯示器原理圖

資料來源Gyricon Media Corp

22 軟性製程技術

軟性電子議題與技術近年來發展日趨成熟為了達成軟性顯示器

相較於傳統顯示方式之優勢軟性電子有許多關鍵製程技術需要克

服軟性電子關鍵製程技術可分為薄化技術(Thinning Technology)

轉移技術 (Transfer Technology) 及直接製程技術 (Direct Process

Technology)等三大類以下就針對這三種技術進行介紹[32]

1 薄化技術(Thinning Technology)

現行帄面顯示器所使用的基板材料以玻璃為主主要是因為玻璃

具有耐高溫耐化學性安定性高等特性目前各家研發單位為求攜

帶方便輕薄等性因此面板廠商大多以蝕刻或研磨製程直接將

14mm 厚度面板模組減少至08mm 以下當面板模組厚度可降至

03mm 以下時可實現可彎曲面板但由於此技術只是將玻璃基板

薄化雖然可以達到彎曲的特性但仍無法達成軟性顯示器耐衝擊的

特點

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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439 John Wiley amp Sons New York NY

10

2 轉移技術(Transfer Technology)

利用成熟穩定的玻璃基板TFT 製造技術把玻璃基板完全移

除將TFT 轉貼至軟性基板實現軟性IC技術以Sony而言先在

玻璃基板上蝕刻阻隔層再進行TFT製程製程完成後再利用蝕刻阻隔

層將玻璃基板移除轉貼到軟性基板達到可彎曲之特性Seiko Epson

則利用雷射剝離技術使TFT與玻璃基板脫離轉印至塑膠基板上

實現軟性IC技術由於將玻璃基板置換成軟性基板因此可以達成可

彎曲耐衝擊等特性

3 直接製程技術(Direct Process Technology)

不同於玻璃基板製程此製程技術直接在軟性基板上進行加工步

驟r（Roll to Roll Process）相較於目前顯示器製程更具有經濟效

益軟性基板特性不同於目前玻璃基板因此需要新的元件製造技術

與設備目前研發多半是將軟性基板黏貼在玻璃基板或Silicon

Wafer以現有的TFT或半導體製造設備進行研發

221 連續卷對卷製程(Roll to roll)

卷對卷製程是指一種高效能低成本的連續性生產方式適用對

象為具有可撓曲特性之軟性基板基本架構如下圖 24軟性基板的

材質有塑膠或厚度小於 01mm 之不銹鋼金屬薄板軟性基板從圓筒

狀的料卷捲出後在軟性基板上加入特定用途的功能或在軟板表面加

工然後再一次把軟板捲成圓筒狀或直接成品裁切[29]在現行 R2R

製程技術中所使用之技術材料尚未有標準化商品化與大量生產

仍然在實驗量產階段最佳化的製程標準也尚在發展[1]

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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439 John Wiley amp Sons New York NY

11

圖24 卷對卷製程架構

23 失效模式效應與關鍵性分析 (FMECA)

231 FMECA 基本概念

失效模式效應與關鍵性分析（Failure mode effects and criticality

analysisFMECA)是一種系統化工具以失效原因與影響作為討論重

點的支援性與輔助性可靠度分析技術[17]關鍵性分析是將可能發生

之失效模式其機率與嚴重性加以分級的一種作業程序[7]對於分析

或是管理人員而言失效模式效應與關鍵性分析是一種協助分析人員

發現設計或是製程中潛在的問題但非直接解決問題配合適當的問

題解決方法與管制工具可將失效模式效應與關鍵性分析視為持續改

進的全面品質管理工具

232 FMECA 種類

1 設計 FMECA

設計失效模式效應與關鍵性分析(Design FMECADFMECA)是

屬於在概念定義到設計定型發展過程的實質的設計機能設計

FMECA為察覺系統設計盲點與缺失在系統或產品設計初期確認所

有失效模式並提出適當的設計修改方法以消除設計過程中致命性

(catastrophic)與關鍵性(critical)因子發生之可能性[7]

2 過程 FMECA

過程FMECA（(Process FMECAPFMECA）又稱製程FMECA

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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439 John Wiley amp Sons New York NY

12

定義為設計製造程序時利用FMECA 技術分析製程中每一步驟可能

的潛在失效模式及其影響程度並找出每一失效模式的發生原因與發

生機率[17]目的是要找出所有可能影響製程的因素並尋求解決方

法以期在製程運作時失效率降低減少製程失誤與傷害提高製

程品質[7] [41]

233 FMECA 實施步驟程序

FMECA可應用產業及範圍很廣但不管是不同的產業或是設計

FMECA與過程FMECA基本的分析流程大致相同可依執行的階段

任務不同大致分為為先期規劃分析與結果應用等三個主要流程

其實施步驟及流程整理說明如下[8] [17] [23] [36][42]

1 蒐集資料

(1) 依據DFMECA與PFMECA不同蒐集產品或製程相關資料產品

方面工作程序結構形式其組成的零組件特性材質等製

程方面產品加工過程組裝過程方法檢驗及測詴方式等

(2) 維修方面的資料瞭解產品的使用操作過程工作條件操作

人員情況完成每項維修工作所需時間維修紀錄(失效紀錄維

修方法維修時間工時成本)等

(3) 有關環境方面的資料瞭解產品的規定使用條件實際工作環境

條件與其它系統之間的介面關係人機介面等

隨著FMECA進行會有資料蒐集更新資料型態也會趨於完整

因此FMECA也需隨著資料的改變進行修正動作

2 組成 FMECA 團隊小組

FMECA與組織內許多部門有所相關因此執行方面需以團隊的

型式來進行團隊依據所分析對象功能而有所差異以製程FMECA

而言應由設計製造組裝品管可靠度業務採購測詴

以及其它適當之專業人員組成團隊並隨著分析程序階段替換不同專

長之團隊成員以滿足不同分析階段需求

3 訂定 FMECA 方案

(1) 列出失效效應

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

13

在 FMECA 執行方案中應定義產品之特性參數(標稱值)及其容

許之極限值(容差規格)與失效條件以製程而言失效就是產品在經

過一製造程序時因製程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞

者又特稱之為製程失效依據所有可能發生的潛在失效模式並指

出失效模式對設計所造成的損壞衝擊安全影響與是否造成客戶

不滿等

(2) 列出失效原因

列出造成相對應失效模式的效應影響與原因有些失效模式其效

應的影響與形成的原因並不是很明顯可以看出有必要起始端與末端

一併檢視最好可以分階分層來確認

(3) 失效管制方法

分析每一個失效模式發生時的偵測可能性及應該使用的驗證方

法例如容差分析最惡狀況分析敏感度分析模擬分析應力分

析有限元素分析干涉分析機率分析目視檢驗目視警告裝置

自動感應器偵測儀器其它偵測器或無法偵測等

4 執行 FMECA 方案

根據所蒐集的相關資料由團隊成員依據專業完成 FMECA 表

格基本表格型式如下表 21 所示表格沒有固定格式可視分析目

標或團隊需求進行調整修正

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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439 John Wiley amp Sons New York NY

14

表 21 失效模式效應與關鍵性分析表格

資料來源可靠度分析手冊[17]

5 決定關鍵失效模式

找出所有可能造成失效的原因並依據表格資料計算關鍵性因

子權重數值依照權重決定失效模式優先處理權重在進行關鍵性分

析時主要是基於安全性與發生機率因素的考慮由於各種應用場合

其重要性不儘相同因此在實務上優先處理順序選擇會因為使用場合

而有所差異

6 失效補救措施

針對個別失效模式由設計者或操作者進行討論找出有效修正

或預防措施避免或降低此失效模式的發生機率降低其發生時所產

生的影響之嚴重程度提高其失效偵測能力建立失效改善方式提

昇整體品質良率

7 失效模式與關鍵性分析報告

FMECA與其相關分析完成後應寫成報告內容應配合設計審

查提供設計修改前後的資料以資比較並重點提示嚴重性高之失

效模式潛在之單點失效與設計修正之建議並提供尚未有設計方法

修正之嚴重高失效模式與單點失效以利後續設計者及新進人員參考

與訓練

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

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28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

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33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

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34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

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英文文獻

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44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

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45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

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2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

15

234 關鍵性分析

關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及所有的

資訊根據嚴重性分類其發生機率及管制難易程度的綜合影響[7]

進行分析時依據每一項失效模式影響程度計算其關鍵權重順序決

定物件關鍵程度常見的關鍵性分析技術可分為以美國軍方

MIL-STD-1629A[44]文件為基礎分析法與製造業及車輛業所使用的

AIGA評點方式[35]

1 美國汽車工業策進會(Automotive Industry Action Group AIGA)

關鍵性指數分析乃是根據上述失效分析過程所得到的失效應嚴

重等級(嚴重度S)失效模式發生機率(發生度O)及檢測難易程度(難

檢度D)的結果分別依照評點準則加以評點然後計算三者相乘積

所得到之數值即為每一失效模式之關鍵性指數(Criticality Index

CI)又稱為風險優先數(Risk Priority Number RPN)

RPN = S x O x D

根據此一指數可以決定所有失效模式的優先順序依此可決定

應加強管制的重點項目一般而言關鍵性指數越高表示該失效模

式越重要需要優先處理

2 MIL-STD-1629A

考量物品失效模式對於系統的影響嚴重程度亦即失效效應機率

(β)以此機率值乘以物品失效模式的固有失效發生機率(αλpt)得到

每一個失效模式的固有發生及影響程度機率值稱為關鍵性值(Cm )

即 tij ij i iCm β α λ

αij表 i分項之 j失效模式發生之頻率

βij表 i分項之 j失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i分項之失效率

ti表 i分項之操作時間

分析的目的在於評估失效模式之關鍵性時其數值為失效模式關

鍵性值(Cm )若是執行FMECA 的目的是在評估或確定關鍵性時

則其數值為物品關鍵性值(Cr)其計算方式為取各失效模式中相同之

16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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16

嚴重等級的失效模式關鍵性值相加得到Cm 值假設所分析的同一嚴

重等級的失效模式有n個其物件關鍵性值之計算式如下

1

n

r m

i i

C C

分析團隊可依據失效模式關鍵性權重計算結果決定管制重點對

象

235 FMECA應用

本研究針對近年來整理蒐集失效模式效應與關鍵性分析應用與

各領域中相關文獻如表 22

表 22 失效模式效應與關鍵性分析文獻整理表

作者年代 題目 主要貢獻

蕭朝銘[30]

(2001)

半導體晶圓廠

建廠計畫管理

之研究

利用失效模式效應與關鍵性分析為

基礎探討晶圓廠建廠擴廠工程問

題運轉失效原因及所造成之重大影

響發展出適合晶圓廠建廠及運轉之

異常改善分析模式

許盛堡[12]

(2002)

建構一個 QFD

與FMEA之整合

架構

利用FMEA的方法建構產品的失效

及效應分析表將評估之風險優先數

值（Risk Priority Number RPN）利用

管理上條件P值與k值得定義及調整

經計算後得到FMEA之權重指數(Fi)

值並予以直接回饋至QFD中

許隆昌[13]

(2002)

設備保養之失

效模式與效應

分析

將失效分析技術應用於工廠生產系統

之設備保養中評估設備之失效模

式評定其對整個系統之影響並計算

風險等級提供設備保養人事先預防

措施以確實對生產活動之時程品

質成本及安全等關鍵因素加以掌

握以達成設備保養之預定目標

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

17

作者年代 題目 主要貢獻

趙立隆[20]

(2003)

失效模式與效

應分析在全面

生產管理之初

期管理的應用

以台灣愛普生

工業公司為例

將FMEA的技術應用於全面生產管理

之初期管理中用來事先評估新產

品新技術或新設備之失效模式 以

評定其對整個系統之影響有效改

進生產系統整體績效以達成公司再

引進新的產品技術及設備之預定目

標

李 浩 氶 [4]

(2004)

失效模式與效

應分析（FMEA）

應用於營造業

品質管理系統

之研究

運用失效模式與效應分析（FMEA）

評估手法以辨識潛在的失效模式

分析失效風險的特性在施工規劃階

段即進行品質管理的事前改進重視

源頭的管理概念

陳道宏[26]

(2004)

檢 測 PCBA 之

FMEA系統建立

探討印刷電路組裝板在工廠端測詴開

發的流程改善及FMEA系統建立

方勇盛[2]

(2006)

以失效模式與

效應分析為基

的製程問題分

析模式-以奈米

碳管背光模組

為例

以失效模式與效應分析理論為基本流

程結合故障樹分析特性要因圖

模糊德菲法模糊推論的觀念與分析

手法以奈米碳管背光模組為例建

構一個製程問題分析模式

羅清福[30]

(2006)

失效模式與效

應分析應用在

晶 圓 的 DRAM

製程開發階段

之改善以台灣

某一電子公司

為例

藉由找出失效模式研究失效模式及

發生的原因其對於晶圓製程開發過程

影響作為新製程開發的管理原則

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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439 John Wiley amp Sons New York NY

18

作者年代 題目 主要貢獻

徐奕鴻[11]

(2009)

運用FMEA變更

起落架系修護

模式之可行性

研究

運用失效模式與效應分析循序推擬修

訂使用者維護項目檢測頻率重置

預防性修護作為之可行性以獲取機

隊持恆管理之安全最佳化目標

曾耀群[18]

(2009)

應用醫療照護

之失效模式與

效應分析於醫

療流程之改善

發展出以醫療照護失效模式與效應分

析作為改善方法藉由跨部門小組使

用流程圖危害評估矩陣 和醫療照護

失效模式與效應分析決策樹以辨識

及評估流程中潛在之失效點

由獻探討整理可得知失效模式分析現已被廣泛運用於不同產業

中並可得知失效模式分析不僅可作為各產業中分析失效工具也可

結合其他分析或管制工具建構出方法論其中以科技業為分析目標相

關文獻有應用於PBC產業―檢測PCBA之FMEA系統建立[24]應用

於半導體產業之―半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究與―失效模式與

效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善以台灣某一電

子公司為例[30]顯示器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程

問題分析模式-以奈米碳管背光模組為例[2]

在陳道宏所提出―檢測PCBA之FMEA系統建立以失效模式分

析導入PBC產業中並分析改善前後結果比較證明失效模式導入

之效應在另外三篇文獻中(蕭朝銘所提出―半導體晶圓廠建廠計畫管

理之研究羅清福所提出―失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM

製程開發階段之改善以台灣某一電子公司為例方勇盛所提出顯示

器產業之―以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米

碳管背光模組為例)均以失效模式分析導入該科技產業新廠或是新

製程建構中所面對的問題進行分析並提出對於新製程之問題分析建

議藉以證明新製程問題分析導入失效模式分析之合理性

此外由許隆昌所提出―設備保養之失效模式與效應分析[13]及徐

奕鴻所提出―運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究[11]也

可說明藉由失效模式分析進行系統問題之改善管制等預防失效措

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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工研院顯示中心

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44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

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46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

19

施

由上述文獻探討可得知失效模式分析可結合其他分析管制工具

建構新製程問題分析模式也可根據分析結果進一步加以管制改善

連續式卷對卷製程應用於軟性顯示器尚在導入階段並無一套系統化

製程問題分析模式加以管制其製程品質因此若以失效模式分析為基

礎輔助其他管制工具建構一套製程品質監控系統對於軟性顯示器

導入卷對卷之大量生產方式將有其貢獻

24 統計製程管制

241 基本概念

統計製程管制是一種用來分析資料的科學方法並利用分析資料

來解決實際問題由 Dr Shewhart 於 1920s 所提出透過管制圖監控製

程變異的有效方法管制圖又稱 Shewhart charts主要是用來確認製

造或是商業流程是否有在統計控制之內[46]Shewhart 認為製程變異

可以區分為可歸類變異因素與不可歸類因素之變因不可歸類之變異

因素是製程中隨時都會影響變異因素但仍在管制範圍中可視為穩

定製程管制圖可判斷製程是否穩定或是區分製程究竟是被不可歸

類變異因素或可歸類變異因素所影響的一種統計技術統計製程管制

主要是能快速的找出製程中不可歸類之變因在更多不良品產出前及

時診斷並修正製程變因

242 統計製程管制步驟

設立統計製程管制有以下步驟整理如下[9] [27]

1 選定關鍵製程與特徵

進行統計製程管制前需針對產品或製程影響嚴重程度因素進行

辨別決定出優先管制對象

2 制定製程控制計畫與標準

根據診斷問題資料將屬性資料綜合成資訊附加資料以診斷原

因與決定適當的管制圖型式

3 資料蒐集與整理

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

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愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

20

4 製程能力分析

分析製程是否受控和穩定如有失控或穩定性差等製程能力不足

狀況則應修正製程能力與管制確保後續管制圖監控是在製程穩定

受控的狀態

5 監控診斷改進

根據擇定管制法則監控管制圖形當異常產生時需即時分析原

因採取修正措施使製程恢復穩定而受控穩定的製程也需不斷改

進減少變異以降低成本與提高製程品質

243 管制判讀法則

管制區域檢定劃分標準為管制圖的兩側各分割為三個區域每個

區域之寬度為一個標準差[9]區間 A 在 2σ 和 3σ 之間區間 B 在 2σ

和 σ 之間區間 C 在在 σ 和中心線之間如圖 25 所示

圖25 管制界限

管制圖會因為外在原因如原物料人事機器設置工具耗損

溫度或振動而有所變異管制法則目的則是要分辨製程是否穩定並

偵測製程非隨機變異原因加以消除以得到穩定的製程環境本研

究將常見管制圖偵測非隨機模式與異常狀態的判讀準則整理如下

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

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439 John Wiley amp Sons New York NY

21

1 修華特準則

(1)沒有任何一點超出管制界限

(2)樣本點隨機散佈在管制界限內也沒任何趨勢或週期循環現象

2 經驗法則（Rule of Thumb）

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續7 點有上升或下降趨勢

(3) 連續3 點中有2 點落在A 區

(4) 連續8 點交叉出現於C 區

(5) 連續 7 點落在中心線的上方或下方

3 ATampT rules

(1) 有一點在A 區以外

(2) 3 點中有2 點在A 區或A 區以外

(3) 5 點中有4 點在B 區或B 區以外

(4) 連續9 點在C 區或C 區以外

(5) 連續6 點持續上升或下降

(6) 連續15 點在中心線上下兩側之C 區

(7) 有8 點在中心線兩側但C 區並無點

(8) 連續 14 點交互著一升一降

4 Nelson 法則

(1) 一個點超出 A 區

(2) 九個點在 C 區

(3) 六點穩定的增加或減少

(4) 十四個點交替上下移動

(5) 每三個點有兩點在 A 區

(6) 每五個點中有四點在 B 區或以外

(7) 十五個點同在 C 區

(8) 八個點在兩側但均在 C 區外

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

22

5 WECO 管制準則是由美國西方電子公司在1958 年所訂定其準

則有

(1) 單點超出管制界限

(2) 連續3 點中有2 點落在A 區

(3) 連續5 點中有4 點落在B 區或B 區外

(4) 連續8 點落在中心線的單側

(5) 連續15 點在C 區出現

(6) 連續8 點中沒有一點在C 區出現

上述每一個準則發生皆代表製程可能發生不良的因素並且需

通報人員排除異常因素每個企業或製程單位使用管制準則時需依

照本身狀況擇定適當個數的管制準則過多管制準則雖然可使預警

敏感度增加但也會造成假警報的機率增加而太多的預警通報也會

造成人員處理的困擾

244 統計製程管制應用

本研究針對近年應用統計製程管制之相關研究整理如表 23

表 23 統計製程管制應用

作者年代 題目 主要貢獻

林悅慈 [6]

(1999)

以統計方法分析

與設計半導體生

產製造系統

建立可預測生產績效指標的時間序列模

型並藉由 SPC 觀念使用管制圖來進

行動態生產系統績效表現的監控與診

斷

黃大倫[21]

(2001)

半導體製程良率

提升專家系統之

失效模式與效應

amp晶圓允收測詴

異常分析

結合 FMEAFTA 與 SPC 協助半導體製

程整合工程師找出產品失效的原因或發

生異常的機台掌握住最具關鍵的步驟

和機器設備

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

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16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

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27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

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29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

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33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

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34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

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44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

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45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

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439 John Wiley amp Sons New York NY

23

作者年代 題目 主要貢獻

李柎梓 [5]

(2002)

整合 SPC 與 EPC

之研究應用類

神經網路於製程

帄均值變化之偵

測

發展兩個類神經網路來整合 SPC 與

EPC第一個類神經網路是用來建立具有

自我相關性之結構以去除製程中之干

擾接著以第二個類神經網路來做為監

控製程之工具

柳永偉 [10]

(2003)

SPC 在半導體機

台微粒數的運用

提出結合資料轉換和 Neyman 分配的方

法來構建一個快速方便的管制流程藉

以降低假警報率並使現場人員能快速的

監控機台

賴穎威[30]

(2003)

供應商監控系統

-運用管制圖的

概念

探討在B2B 電子商務交易中供應商表現

的監控系統讓企業使用者在最快的時

間內決定如何處置該供應商以達到

供應商監控與最佳化採購決策的目的

張建帄 [14]

(2005)

統計製程管制圖

應用於高頻石英

晶體振盪器之品

質 管 理 mdash 以

125MHz 石英晶

體振盪器為例

利用 SPC 製程管制找出影響產品特性

參數的重要製程在製程中利用 SPC 加

以監控當發生異常時將問題反饋

找出真因並立即改善並針對生產製

程進行全面性有效管理提升製程的

穩定性及產品品質

在黃大倫所提出―半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效

應amp晶圓允收測詴異常分析―[21]結合製程分析工具與管制工具建

構輔助專家系統也可證明製程失效分析後結合統計製程管制之可

行性

由整理之文獻可得知統計製程管制被廣泛運用在建構製程品質

異常監控模式並藉由早期發覺製程異常不穩定工程師對於製程

進行分析消除異常狀態與製程不穩定因素減少製程異常所產生浪

費提昇整體製程品質良率

25 本章結語

經過本章對於軟性顯示器連續式卷對卷製程失效模式與效應關

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

24

鍵性分析及統計製程管制進行深入瞭解與探討後我們可發現失效模

式與效應關鍵性分析可適用於研發中的產品或製程而統計製程管制

也可藉由失效模式分析後針對其失效關鍵性進行後續管制與監控

作為早期預警與維修之依據

25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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25

第三章 建構製程異常監控系統模式

本研究引用失效模式與效應關鍵性分析之關鍵值計算分析連續

性卷對卷製程中造成製程品質異常關鍵性因子結合統計製程管制的

觀念與管制方法建構軟性顯示器連續性卷對卷製程關鍵品質因子監

控系統本研究以工研院顯示中心為訪談對象對於軟性顯示器製程

進行訪談與文獻整理以下各節首先簡介訪談對象並針對軟性顯示

器卷對卷製程特性及此監控系統模式與其運作機制詳加說明

31 簡介訪談對象

工研院從 1987 年在電子所(ERSO)開始執行帄面顯示器技術開發

計畫1997 年國內 TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)

產業之廠商如雨後春筍般陸續成立啟動了國內帄面顯示器相關產業

蓬勃的開展2002 年在政府推動「兩兆雙星」計畫後即進入快速

成長期同時在產官 學研的共同努力下台灣影像顯示產業

創造出比半導體產業更驚人的成長並已於 2006 年年底前產值破兆

工研院秉持著顯示產業的領航者角色於 2006 年初將電子所

(ERSO)執行的帄面顯示器技術開發計畫重整正式成立影像顯示科

技中心(Display Technology Center DTC)不但負責整合工研院內各

影像顯示計畫之相關資源更領先業界將發展重點放在新世代軟性顯

示技術開發

32 軟性顯示器卷對卷製程特性

由文獻探討與工研院及各大研發單位可得知軟性顯示器的製程

技術目前尚未成熟統一但各研發單位最大的共同目標都是如何讓實

驗階段的製程技術轉換成商業化大量製造

從實驗階段轉換成大量製造利用軟性電子可曲撓特性可將生產

型式由原本的單片式面板製造方式改成便於大量式生產的連續式卷

對卷製程下列針對連續卷對卷製程原理與特性加以分析歸納

321 軟性顯示器卷對卷製程原理

軟性電子技術目前蓬勃發展軟性顯示器也成為引領流行的新產

品軟性顯示技術更成為台灣重點發展產業由於軟性顯示技術目前

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

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439 John Wiley amp Sons New York NY

26

依照各家廠商或是研發單位研發方向不同因此顯示技術尚未有成熟

統一的主流方式軟性基板的耐衝擊可曲撓特性使軟性電子可使

用連續式卷對卷製程(Roll to rollR2R)進行生產軟性顯示器卷對卷製

程是指一種利用薄金屬基板玻璃基板或塑膠軟性基板等軟性基板進

行加工高效率低成本之製程方法軟性顯示器卷對卷製程就如同鋼

卷壓製或印刷加工的原理將軟性基板從圓筒狀料卷捲出在軟性基

板上依照不同軟性顯示技術採取不同加工程序加上特定用途的功能

或在軟性基板表面進行加工完成後再將軟性基板捲回或裁切雖然

加工技術會因為各家廠商或研發單位所選擇的顯示技術不同而有所

差異但總歸連續式卷對卷製程可簡化為「捲出(Unwind)rarr加工

(Process)rarr捲取(Rewind)裁切(Cutting)」

322 卷對卷製程特性

軟性顯示器近年來雖然有產品雛型開始進入商業市場但是基於

商業化追求高效率低成本與卷對卷生產方式勢必逐漸導入生產過程

中因此卷對卷製程便成為軟性顯示器製程所追求的生產方式但由

於軟性顯示器卷對卷製程尚在實驗室階段製程中加工方式也會因應

顯示技術不同而有所改變因此卷對卷製程的設備參數與材料也會

隨著所需功能不同而有所改變因製程中影響良率的人為操作因素

可藉由教育訓練降低影響且無法由系統事先預知人為錯誤因此本

研究只針對卷對卷製程設備問題參數與材料特性進行整理如下

1機械設備與參數問題

(1) 在卷對卷製程中傳送基板滾輪軸可能會產生橫向偏移問題點是

滾輪軸之間尺寸公差導致水帄不一若要達到尺寸零公差需耗費

極高成本但若不予以適時校正將會導致軟性基板產生皺摺波

紋甚至產生重疊造成材料與加工浪費更嚴重時會造成機械卡

死故障

(2) 卷對卷製程設備與單片式製程在加工部份由於大量生產而有所差

異卷對卷製程需要精準對位且每個加工區段所需要的張力有

所不同為避免因為軟性基板位移而產生製造不良或浪費因此

製程中捲軸移動速度與張力控制也是值得重視的課題

27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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27

2材料特性

(1) 可撓曲軟性基板相較於玻璃基板外型穩定性較為不足容易在加

工過程中因為機械或是外力而產生基板形變問題導致產出產品

尺寸外型與先前規劃有所差異

(2) 軟性基板的玻璃移轉溫度最多可承受 250～300耐熱程度無法

與玻璃基板相較如果製程溫度高過於可承受溫度會造成軟性

基板產生不可回復之形變

由製程中機械與材料特性得知在卷對卷製程中可將機械特性與

材料特性視為子製程進行個別失效分析而整個卷對卷製程可以視

為整體母系統可進行全面製程失效分析

從機械或材料特性可得知某個加工或是機械失誤均會造成後續

製程產生不良由於加工產生不良時無法及時清楚確定是由機械位

移張力不足或是軟性基板因高溫所產成形變所導致因此藉由系

統性分析可以找出導致形變或位移等問題的關鍵因素快速找出問

題點並加以處理解決與監控減少問題發生時工程師尋找問題因素的

時間也可及時排除問題降低進一步的浪費

以上特點可以得知無論機械或是材料特性所注重的特點均為製

程中在軟性基板上所作加工功能或圖案之精準度因為卷對卷製程是

屬於連續性大量製造若在完成所有製程時才檢驗出製程不良將會

造成材料與人工大量浪費所以若可以找出導致製程不良的關鍵因

素並加以即時監控在發生異常時工程師可以迅速排除問題降低

整體不良的發生率

28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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28

33 關鍵品質因子監控系統

1定義製程問題

2召開群組會議

列出失效效應 列出失效因子 失效解決方法

關鍵失效模式之失效率

分項失效模式之失效率

分項失效模式之系統損壞率

4系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

5計算失效因子關鍵性權重

6依據權重擇定監控因子

7依據檢測資料型態決定SPC監控方法

製程失效因子檢測資料

8SPC管制法則9監控圖形是否異常

10設備維修與問題處理

YES

12定期自動執行關鍵性計算

NO

11將問題案例收納至資料庫

問題案例分析資料庫

卷對卷製程數據資料庫

圖31 卷對卷製程關鍵品質因子監控系統模型

29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

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29

本研究系統模式設計以失效模式與效應關鍵性分析為基礎並以

統計製程管制對於關鍵失效因子進行管制監控失效關鍵性分析大致

上可分為點評法與關鍵性分析法點評法操作簡易但日後重新評估

時需要小組成員重新計算評點費時費工因此本研究選定可以量化

型式的關鍵性分析法作為關鍵品質因子權重評比方法配合適當管制

模式建構出自動更新計算關鍵權重因子之品質監控系統

本研究所提出軟性顯示器連續性卷對卷製程品質不良因子監控

模式共分成兩個階段第一階段為團隊分析階段針對製程問題進行

明確定義蒐集製程問題相關資料並組成專業團隊分析整理造成製

程失效相關因素且加以定義失效因子對於系統損害程度第二階段

為系統分析與監控回饋階段根據先前團隊設定之失效因子與系統損

傷率以及先前蒐集之製程資料計算出失效關鍵性權重根據需求擇

定關鍵性因子管制數目針對關鍵因子進行監控改善並回饋系統製

程資料庫定時自我執行計算關鍵因子權重達成關鍵製程不良率自我

監控系統模式以下就以各階段步驟進行說明

第一階段 團隊分析階段

步驟 1 定義製程問題

現場操作人員在發現製程問題點時針對問題發生點詳實紀錄

包括發生時間地點及步驟等目的是為了使後續分析或管理人員可

以準確掌握現場問題狀況有助於後續處理之參考資料表單內容如

以下表 31 所示各項目說明如下

本步驟以製程機台滾輪軸水帄位移問題進行簡要說明此問題

發生時間為民國 98 年 11 月 14 日上午 10 點 30 分由操作員 M001

在執行軟性基板圖形加工中在執行滾輪軸輸送軟性基板時在放捲

軸處察覺滾輪軸產生水帄位移

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

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439 John Wiley amp Sons New York NY

30

表 31 卷對卷製程問題說明表

卷對卷製程問題說明表

問題現象(a)機台滾輪軸水帄位移

製程(b) 步驟(c) 參數(d) 操作人員(e)

軟性基板

圖形加工

滾輪軸輸送

軟性基板

10RPM M001

發生地點(f) 發生時間(g)

軟性基板放捲軸 9811141030

備註(h)

(a) 問題現象

工作人員在察覺問題點時以圖片或文字描述問題發生現象如

加工圖案產生形變

(b) 製程

依照問題點所發生之製程點進行簡要標注

(c) 步驟

敘述問題點發生時該製程進行之步驟如放卷

(d) 參數

問題點發生時製程所設定的各項相關參數資料如滾輪軸轉速

(e) 操作人員

問題點發生時該站現場操作人員在此空格填寫操作人員或團

隊成員的名字

(f) 發生地點

敘述問題點發生位置如滾輪軸

31

(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

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(g) 發生時間

敘述問題點發生時間格式以年月日時分為主如 9811141030

所代表的便是民國 98 年 11 月 14 日 10 點 30 分

(h) 備註

所有生產現場該留意事項但表格內無法註明者皆可填寫以便

分析者有更多相關依據

步驟 2 召開小組會議

依據產品製程功能特性成立專案小組並選擇適當人員加入

由專案負責人居中協調整合各製程單站操作人員或製程設計人員

藉由專案會議與訓練交流瞭解製造程序與特性工作原理檢驗及

測詴方式讓所有人員對於製程各項目有一定程度瞭解

步驟 3 執行 FMECA 方案

1 專案小組依據整合與蒐集而得資訊將所有失效原因之間相互關

係以故障樹型式表現如圖 32

卷對卷製程對位問題

機械特性 材料特性

滾輪軸水帄位移

滾輪軸轉速不均

滾輪軸輸送

張力不均

軟性基板高溫形變

軟性基板受壓形變

圖32卷對卷製程故障樹

2 列出造成製程失效的失效效應原因繪製成魚骨圖如下圖 33

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

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34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

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46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

32

所示以便分析人員清楚瞭解造成失效原因

卷對卷製程對位問題

材料特性

機械特性

軟板高溫形變

轉速不均

軟板受壓形變

轉軸水帄位移

轉軸輸送張力不均

圖33卷對卷製程失效原因魚骨圖

3 專案小組依據經驗定義出各失效原因對於製程系統影響嚴重程度

(β)並建立資料庫以供後續系統分析系統損傷機率 β 根據美軍

標準 MIL-STD-1629A 定義如下表 32

表 32 失效效應機率（β）

系統受損程度 失效效應機率 β

系統完全喪失 β= 10

極可能喪失 02leβlt1

可能喪失 01leβlt02

幾乎不可能喪失 001leβlt01

對系統無影響 0001leβlt001

(資料來源MIL-STD-1629A[44])

4 專案團隊根據製程失效問題點定義後續所需要監控的製程資

料以達到預警目的對應監控因子如表 33 所示

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

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究所碩士論文

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34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

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46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

33

表 33 製程問題監控因子

問題點 監控因子

軟性基板高溫形變 製程溫度

軟性基板受壓形變 製程張力

滾輪軸水帄位移 水帄偏移量

滾輪軸輸送張力不均 滾輪軸輸出張力

滾輪軸轉速不均 滾輪軸轉速

5 根據所列出失效效應相關失效因子及解決辦法彙整成連續式卷

對卷製程問題 FMECA 表格

第二階段 系統分析階段

步驟 4 系統依據各失效因子完成失效模式與效應關鍵性分析

將所有列出之失效效應失效原因失效效應機率（β）及相對

應的解決方法依照 FMECA 表格型式依序設定以利系統計算各失

效因子關鍵性權重FMECA 表格型式如表 34 所示

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

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5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

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11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

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32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

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33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

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34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

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53

英文文獻

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44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

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45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

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2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

34

表 34 卷對卷製程失效分析表

產品可撓曲電子紙 日期990513 負責小組 卷對卷製程小組

問題名稱軟性基板加工對位不佳 分析者 卷對卷製程問題分析團隊

製程名稱 製程目的 失效效應 失效主因 失效子原因 解決方法 失效

機 率 分

佈 β

固有失效

發生機率

αλpt

失效

關鍵性

Cm

物件

關鍵性

Cr

備註

電子紙卷

對卷製程

軟性基板

圖形加工

軟性基板

加工對位

不佳

機械特性 滾輪軸輸送

張力不均

校正張力輸出

滾輪軸

轉速不均

校正滾輪轉速

滾輪軸

水帄位移

位移校正

材料特性 軟性基板

高溫形變

調校製程溫度

軟性基板

受壓形變

調校製程基板壓力

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

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究所碩士論文

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125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

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愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

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29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

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30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

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31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

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32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

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33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

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53

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45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

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46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

35

步驟 5 計算失效因子關鍵性權重

系統依據製程資料庫中關鍵失效模式失效率分項失效模式失效率與

步驟 3 所定義失效機率分佈(β)資料庫依據下列失效因子關鍵性公式計算

出失效因子關鍵性權重關鍵性因子計算公式如下

(Cm)ij =αijβijλiti

αij表 i 分項之 j 失效模式發生之頻率

βij表 i 分項之 j 失效模式發生導致系統損壞之機率

λi表 i 分項之失效率

ti表 i 分項之操作時間

步驟 6 依據權重擇定監控因子

依據上表所計算出來關鍵性權重進行由大到小排序即可得到影響卷

對卷製程軟性基板加工對位不佳的關鍵性因子

步驟 7 依據檢測資料型態決定 SPC 監控方法

監控因子因關鍵性分析權重計算而得根據產出資料型態不同設定

不同的管制圖可分為帄均值全距不良率與缺點數其中全距標準差

公式中 d2為統計係數和每組之樣本大小有關需確認樣本大小並藉由查

表得到數值計算出標準差各管制界限中心設定與標準差公式如表 35

所示

表 35 管制圖界限

圖別 中心線 CL 標準差

帄均值 x

全距 R R 2

R

R

dσ

不良率 p p

p

1p p

n

σ

缺點數 c c c cσ

2

x

( )

1

ix x

n

σ

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

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44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

36

步驟 8 設定管制敏感法則

本研究依據失效模式效應關鍵性分析計算得到關鍵性因子並加以管

制但每個管制異常狀態產生所代表的製程失效程度有所不同並非每個

異常產生都會對於製程造成嚴重影響因此針對每個管制異常狀態所應採

取的處理措施也有所不同以減少管制人員監控處理負擔本研究根據軟

性顯示器研發廠商所提供之問題分析報告與實地訪談研發製程單位對於

製程問題發生後所進行的改善監控措施進行整理如下

1 停機檢查製程發生重大失誤強烈影響整體製程系統運作甚至造成

系統設備損壞需緊急停機檢查以防損失擴大

2 參數與機械重新校正參數與機械因為製造過程產生誤差或偏移需將

參數與機械設備調整回正確數值與位置

3 更改參數或設備設定參數設備設定不準確造成製程不穩定需調

整製程參數設備設定消除製程不穩定狀態

4 聯絡原廠維修設備與軟體在進行功能修改時需與原廠討論改進方

式要求原廠修改或開放修改權限自行修改

上述四點是研發廠商對於軟性顯示器製程問題常用的處理措施本研

究將這些處理方式當作管制異常時採用的措施並以管制法則中的經驗

法則為基礎針對失效關鍵因子進行管制敏感法則設定以提供管制分析

人員參考在最短時間內排除異常問題本研究根據訪談與卷對卷製程特

性文獻將系統管制敏感法則與建議措施設定整理如表 36

表 36 管制敏感法則與建議措施預設值

敏感法則 建議措施

1單點超出管制界限 停機檢查

2連續 7 點有上升或下降趨勢 參數與機械重新校正

3連續 3 點中有 2 點落在 A 區 更改參數或設備設定

4連續 8 點交叉出現於 C 區 更改參數設備設定

5連續 7 點落在中心線的上方或下方 參數與機械重新校正

由上述設定規則本研究將在系統雛形開發時將其納入系統規則設

定預設值並提供管制人員其他處理措施讓使用者設定符合製程失效因

子特性的管制與處理措施以達到監控與消除異常之目的

步驟 9 判定管制圖形是否異常

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

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7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

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11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

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12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

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17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

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21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

37

系統藉由規則庫設定管制敏感法則監控管制圖形是否有異常狀態產生

步驟 10 異常通報與處理

管制圖形異常產生系統發出異常警報通知管制人員並根據建議處

理措施排除異常狀態

步驟 11 將問題案例納入資料庫

將FMECA與監控改善結果納入問題案例資料庫在設計或進行新製程

時可成為參考分析資料避免採用失效率或不良率過高之製程設計將

分析監控結果回饋給工程師也可讓工程師瞭解在實際進入製程所可能產

生的問題將問題分析案例建立資料庫可提供健全的失效資訊基礎作

為建立製程檢驗測詴標準檢驗程序檢詴規範及其他品質管制措施之

參考

步驟 12 定期自動執行關鍵性計算

定期更新失效模式失效率失效因子失效率等資料庫藉由系統自動

根據關鍵性權重公式計算找出新的關鍵性因子加以監控形成一個自我

回饋之製程品質問題監控系統

34 本章小結

經過文獻探討與訪談內容整理出卷對卷製程中影響製程品質之材料

與機械設備特性並根據這些特性進行失效模式效應與關鍵性分析卷對

卷製程失效因子均可運用變動樣本大小下的標準化管制圖作為監控系統的

管制圖監控管制圖形有許多管制準則本研究藉由訪談與製程特性文獻

整理並利用經驗法則整理出卷對卷關鍵失效因子管制判讀依據透過管

制法則判讀製程異常狀態並由系統發出警告給管制人員採取適當的處

理措施來消除製程異常狀況

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

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5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

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程研究所碩士論文

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11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

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25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

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29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

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31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

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32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

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以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

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43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

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44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

38

第四章 系統分析與驗證

本章中進一步針對監控系統所需要的功能與介面建立監控預警雛型

系統在雛型系統建構過程中首先針對系統開發工具評估介紹其次依

據系統模式架構功能需求建立系統雛型架構最後實地建構系統說明與驗

證

41 系統開發工具

本系統雛型開發工具藉由資料庫型態與使用者介面兩方面來進行討論

與介紹下列分別就資料庫型態與使用者介面選用進行說明

411 使用者介面

本研究之雛形系統是以瀏覽器作為使用者介面系統將文字資料圖

形超連結等資訊以網頁顯示並且連接後端資料庫進行資料交換遞送

因此本系統在網頁設計部分是以Microsoft office SharePoint Designer 以及

動態伺服網頁(Active Server Page ASPNET)來設計使用者介面後端的資

料庫則選擇Microsoft Access 2007 作為伺服器(Server)端的伺服器資料庫

主機則是架構在Microsoft Windows 2000 作業系統下並以IIS 50(Internet

Information Server IIS)作為網路的Web Server

412 資料庫選用

資料庫管理系統依其資料模式不同可分為階層式資料庫管理系統

(Hierarchical Database Management System HDMS)網路式資料庫管理系

統(Network Database Management System NDMS)關聯式資料庫管理系統

(Relational Database Management System RDMS)及物件導向式資料庫管

理系統(Object-Oriented Database Management System OODM)等

其中關聯式資料庫管理系統出現於1980年代目前市面上大多數資料

庫軟體都是關聯式資料庫簡單的關聯式資料庫定義需滿足下列兩個條件

[15]

1 使用者看到的資料以資料表(table)呈現

2 使用者可以使用運算功能並藉由舊資料表間的關聯性產生新資料

表稱之為檢視(view)

若與層級結構或網狀結構比較關聯式資料庫有下列優點[28]

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

39

1 資料獨立性使用者對資料庫的邏輯觀點獨立於實體儲存觀點

2 關聯式表格容易使用使新手使用者易於學會查詢指令

3 易於修改結構及執行整個系統

由於關聯式資料庫容易表達且可以用數學與邏輯基礎建立關聯性理

論模型藉以解釋資料庫中資料的行為讓使用者可以縮短熟悉時間因

此根據系統功能需求在資料庫軟體選擇上本研究系統雛形選擇以選擇

Office 2007中的資料庫管理程式即是ACCESS 2007作為雛形系統建構後

端資料庫的工具

42 監控系統雛型介面

本研究雛型系統設計根據系統功能需求主要可分為系統輸入介面與

系統輸出介面兩大構面以下便針對系統輸入與輸出介面進行說明

421 系統輸入介面

根據前章模型架構本系統輸入介面可分為登入管理關鍵分析與管

制監控三大部份登入管理介面包括專案團隊成員進入系統系統要求

其輸入密碼及名稱以通過使用者認證進入系統關鍵性分析介面包1

團隊設定製程問題所有關鍵失效因子2設定各關鍵失效因子對系統損

傷機率監控管制設定包括1設定管制圖上下界設定修改各管制圖界

限數值系統要求其輸入管制圖界限數值2進行管制圖管制敏感法則設

定來修改各指標敏感法則設定系統要求其輸入敏感法則選定3 設定

功能中的建議決策設定來修改各指標建議決策系統要求其輸入建議決

策

422 系統輸出介面

系統輸出資料介面對應於系統輸入介面所產出之網頁介面分別是1

專案成員通過認證後進入系統畫面2建議決策修改後所輸出的修改畫

面3關鍵失效因子與系統損傷機率修改確認畫面4失效關鍵因子權重計

算結果與排序輸出畫面5管制圖界限修改後所輸出的修改畫面6敏感法

則選定修改後所輸出的修改畫面7依據管制敏感法則系統計算出符合

管制敏感法則的製程異常的結果畫面8各個關鍵失效因子在符合某項敏

感法則後系統繪製出該製程異常的管制圖結果畫面

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

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7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

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8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

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9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

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11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

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12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

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14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

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24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

40

43系統功能介紹

製程品質監控系統雛型主要包括四大功能分別為登入管理系統規

則設定關鍵分析管制監控其中系統規則設定又分為關鍵失效因子設

定關鍵失效因子系統損傷定義設定管制上下界設定管制敏感法則設

定與建議處理措施設定

431 登入功能

為了限制專案團隊成員以外的人任意修改系統設定系統登入需輸

入帳號密碼確認身份如圖41確認無誤後使用者可登入主畫面執行

系統規則設定關鍵分析與監控功能如圖42

圖41 登入畫面

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

41

圖42 系統主畫面

432 系統規則設定功能

系統規則設定的主畫面圖43分為關鍵失效因子系統損傷機率管

制敏感法則建議措施管制界限等五大功能設定其中關鍵失效因子與

系統損傷程度機率定義如圖44使用者可以依據製程問題分析將所有關鍵

失效因子與相對應的因子對於系統損傷機率可於欄位輸入直接進行設定

以便系統計算關鍵因子之關鍵性順序找出權重進行重點管制

管制敏感法則如圖45主要是用來設定管制監控因子所適用的判讀法

則系統內定的五項敏感法則包含單點超出管制界限連續7 點有上升或

下降趨勢連續3 點中有2 點落在A 區連續8 點交叉出現於C區連續7

點落在中心線的上方或下方使用者可於下拉式選單中選取欲監控之因

子並勾選適當與適量之判讀法則

建議措施設定功能如圖46設定製程狀況符合判讀管制法則時使用者

或管制人員所應採取之處理措施以排除製程異常系統提供數項建議處

理措施以供使用者選擇選擇完成後將建議措施設定儲存至資料庫以供

參考

管制界限設定如圖47提供使用者設定製程管制上下限或帄均值變

異數等資料將設定儲存以供往後製程監控因子繪製管制圖之參照資料

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

42

圖43 設定系統規則主畫面

圖44 關鍵失效因子與系統損傷機率設定

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

43

圖 45 管制敏感法則設定

圖46 建議處理措施設定

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

44

圖47管制界限設定

433 關鍵分析功能

關鍵分析介面可分為關鍵失效因子關鍵值與關鍵失效因子排序兩項輸

出畫面關鍵失效因子關鍵值計算輸出畫面如圖48根據系統規則設定所

設定之失效因子與機率並由系統抓取資料庫中製程固有失效機率資料

計算出失效因子關鍵值並以報表型式呈現關鍵失效因子排序輸出畫面

如圖49主要是避免因關鍵失效因子過多無法輕易分辨關鍵失效因子關

鍵性權重順序因此將權重排序以報表型式輸出於另一個畫面方便使用

者分辨關鍵失效因子之重要性順序

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

45

圖 48 關鍵失效因子關鍵值

圖 49 關鍵失效因子排序

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

46

434 監控管制功能

監控管制功能主要是經過系統關鍵失效分析後擇定重點監控管制因

子系統依據監控因子讀取資料庫製程資料並計算符合管制敏感法則之

製程異常狀況時間點將其顯示在網頁上若使用者在規則設定時監控

因子無勾選之判讀管制敏感法則則該法則不會出現於預警事件畫面使

用者可以藉由下拉式選單切換重點監控因子之預警狀態如圖410與圖

411各監控因子異常預警事件以超連結設定使用者可點選預警事件名稱

與時間產生該項異常管制圖形如圖412

圖410 滾輪水帄位移預警畫面

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

47

圖411 製程溫度預警畫面

圖 412管制圖畫面

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

48

44 雛型系統與現行系統比較

本小節將現行監控系統與研究所提出之系統雛型功能進行比較其差異

性並整理如表 41

表 41 雛型系統與現行監控系統比較

功能 雛型系統 現行監控系統

關鍵監控因子計算

重新計算關鍵權重

異常判斷點設定

管制因子設定

圖形輸出

異常警報

建議處理措施

現行市面上有許多監控系統套裝軟體其功能性大致相同本雛型系

統由失效模式效應與關鍵性分析結合統計製程管制提出整合系統藉由失

效分析找出重點因子進行管理監控並針對廠商常用之異常處理措施提出

判讀異常建議措施協助使用者在第一時間採取適當措施雖然市面上也

有結合失效分析與統計製程管制之監控系統該系統採取評點式失效分

析需要由使用者設定評點本研究採取關鍵性計算由資料庫之製程因

子失效率輸出使用公式計算關鍵因子權重可定時計算關鍵因子重要性

無頇重新評點設定減少重新分析所需時間與消除評點時使用者主觀性

增加失效關鍵因子計算信度

45 系統驗證

本研究為驗證卷對卷製程異常監控預警系統之可行性與完整性使用

系統雛型法希望以最經濟而快速的方法開發出系統的原型以便即早澄

清或驗證不明確的系統需求依據所本研究提出來之製程監控預警系統模

型架構建立一實際雛型系統以實地運作方式來驗證本研究系統架構之

可行性在驗證廠商方面選擇某軟性顯示器研發廠商單位因為該廠商

單位具有實際軟性顯示器卷對卷生產線

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

49

驗證廠商卷對卷製程仍屬於實驗推廣階段缺乏實際完整品質異常問

題與監控預警系統本系統設計提出系統化製程問題分析並結合統計製

程管制概念建立符合實際品質監控功能需求之雛型系統並依據訪談建議

進行系統設計修正使卷對卷製程監控預警系統能夠達到更完整性的建構

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

院飛機系統工程研究所碩士論文

12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

125MHz 石英晶體振盪器為例」中原大學工業工程研究所研究所碩士論文

15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

大學工業工程與工程研究所碩士論文

19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

20 趙立隆(2003)「失效模式與效應分析在全面生產管理之初期管理的應用以台灣

愛普生工業公司為例」朝陽科技大學工業工程與管理研究所碩士論文

21 黃大倫(2001)「半導體製程良率提升專家系統之失效模式與效應amp晶圓允收測詴

52

異常分析」清華大學工程與系統科學研究所碩士論文

22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

29 劉錦龍柯志諭(2009)「Roll-to-Roll設備設計技術探討」機械工業雜誌315

期pp11-21

30 賴穎威(2003)「供應商監控系統-運用管制圖的概念」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

31 蕭朝銘(2001)「半導體晶圓廠建廠計畫管理之研究」元智大學工業工程研究所

碩士論文

32 鄭君丞葉永輝(2005)「軟性顯示器發展現況」自動化雜誌第 12 期10-17

頁

33 羅清福(2006)「失效模式與效應分析應用在晶圓的DRAM製程開發階段之改善

以台灣某一電子公司為例」中興大學企業管理研究所碩士論文

34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

53

英文文獻

35 AIAG httpswwwaiagorgscriptcontent

36 ASQ httpwwwasqorg FMEA

37 DisplaySearch httpwwwdisplaysearchcom

38 Epapercentral httpwwwepapercentralcom

39 E-ink httpwwweinkcom

40 Nemoptic httpwwwnemopticcom

41 QAI httpwwwquality-onecom

42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

Analysis (FMECA) Reliability Analysis Center

43 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis US

Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

50

第五章 結論與建議

51 結論

軟性顯示器被視為台灣未來重點發展產業製程品質穩定與否成為

廠商將軟性顯示器商業化的重點課題若軟性顯示器卷對卷製程品質穩

定廠商便可大量生產降低生產成本有助於軟性顯示器推廣上市增

加廠商競爭力因此本研究將主題放在卷對卷製程品質異常監控預警以

消除卷對卷製程不穩定因子提昇整體效益

藉由文獻探討與實地訪談結合系統化問題分析模式與管制概念提

出監控系統架構協助廠商對於卷對卷製程問題之分析與管制行為透過

訪談與文獻本研究找出適合之問題流程並整理符合管制法則之建議處

理措施以供廠商與後續研究參考依據系統架構建立一雛型系統並藉由

訪談修正需求設計以貼近實際系統需求確認系統可實際應用於卷對卷

製程品質異常分析監控

就學術研究方面本研究有以下貢獻

1 透過文獻與訪談建構軟性顯示器卷對卷製程問題分析模式並以軟性

顯示器卷對卷製程為主要研究範圍

2 透過文獻資料收集及實地訪談廠商整理出卷對卷監控廠商對製程異常

時的處理方式提供學者作進一步研究

3 實際建構卷對卷製程品質監控預警系統之雛型系統提供後續研究軟性

顯示器品質監控參考之範例

52 未來建議

本研究基於保密資料與時間等因素研究尚有不完備之處以下對於

未來研究方向提出建議以供參考

1 本研究針對軟性顯示器卷對卷製程機械設備與材料特性問題進行研究

探討並未對詳細顯示技術進行深入研究未來若能發展顯示技術結合

製程之問題分析模式將對於軟性顯示器製程問題分析更具效益

2 本研究所整理之製程異常問題處理方式只針對卷對卷製程未來可將顯

示技術問題納入探討提出對於整體軟性顯示器製程之建議

51

參考文獻

中文文獻

1 工研院影像顯示技術中心httpwwwitriorgtwchidtc

2 方勇盛(2006)「以失效模式與效應分析為基的製程問題分析模式-以奈米碳管背光

模組為例」東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

3 李敏鴻(2007)軟性顯示器的開發與進展奈米通訊14期39頁

4 李浩氶(2004)「失效模式與效應分析（FMEA）應用於營造業品質管理系統之研

究」國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文

5 李柎梓(2002)「整合SPC與EPC之研究應用類神經網路於製程帄均值變化之偵

測」元智大學工業工程與管理研究所碩士論文

6 林悅慈(1999)「以統計方法分析與設計半導體生產製造系統」臺灣大學工業工

程研究所碩士論文

7 林玠昀(2009)「研發與製程知識整合管理系統架構 應用於軟性顯示器之研究」

東海大學工業工程與經營資訊所碩士論文

8 周錫英張起明(1994)「實施失效模式效應與關鍵性分析之功能需求與步驟」

品質管制月刊第三十卷第12 期75-83頁

9 品質管理(陳建帄等編譯)(1999)臺北市美商麥格羅(原著出版年1993年)

10 柳永偉(2003)「SPC 在半導體機台微粒數的運用」交通大學工業工程與管理研

究所碩士論文

11 徐奕鴻(2009)「運用FMEA變更起落架系修護模式之可行性研究」中華技術學

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12 許盛堡(2002)「建構一個QFD與FMEA之整合架構」元智大學工業工程研究所

碩士論文

13 許隆昌(2002)「設備保養之失效模式與效應分析」中華大學工業工程與管理研

究所碩士論文

14 張建帄(2005)「統計製程管制圖應用於高頻石英晶體振盪器之品質管理mdash以

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15 范士展(2004)關聯式資料庫觀念解析+實務大全台北市五南

16 范珈綸(2009)「軟性顯示器生產線品質績效指標初探」東海大學工業工程與經

營資訊所碩士論文

17 彭鴻霖(2000)可靠度技術手冊品質學會可靠度工程講義

18 曾耀群(2009)「應用醫療照護之失效模式與效應分析於醫療流程之改善」清華

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19 電子工程專輯httpwwweettaiwancom

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52

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22 經濟部(2009)產業技術白皮書httpdoitmoeagovtwi-techindexhtm

23 陳相如吳貴彬「失效模式與效應分析（FMEA）mdashQS9000 之預防分析工具」

品質管制月刊38pp87-90

24 陳麒麟張榮芳張加強(2004)「軟性顯示器發展及關鍵技術現況」機械工業

雜誌258 期 pp110-121

25 陳克昌莊佳橙陳信卲(2005)Roll-to-Roll捲送設備技術分析機械工業雜誌

Vol270122-136

26 陳道宏(2004)「檢測PCBA之FMEA系統建立」元智大學工業工程與管理研究所

碩士論文

27 陳佑和(2007)品質管制手法(初版)臺北市憲業企管

28 榮泰生(2006)管理資訊系統台北市五南

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34 羅國隆鄭惟元（2008）電濕潤顯示器(electrowetting display)技術之近況發展

工研院顯示中心

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英文文獻

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42 Borgovini Robert Pemberton S Rossi M ―Failure Mode Effects and Criticality

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Department of Defense 1949 MILndashPndash1629

44 Procedures for Performing a Failure Mode Effects and Criticality Analysis

Washington DC US Department of Defense1980 MIL-STD-1629A

45 Massimo Bertolini Maurizio Bevilacqua Roberto Massini ―FMECA approach to

product traceability in the food industry Food Control Volume 17 Issue 2 February

2006 Pages 137-145

46 Montgomery D C (2001) Introduction to Statistical Quality Control 4th Ed 206-210

439 John Wiley amp Sons New York NY

51

參考文獻

中文文獻

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