STATISTICAL DESIGN OF EXPERIMENT FOR SOLDER JOINTS QUALITY EVALUATION STATISTICKÉ PLÁNOVÁNÍ EXPERIMENTŮ PRO ÚČELY VYHODNOCOVÁNÍ KVALITY PÁJENÝCH SPOJŮ



Podobné dokumenty
Design of Experiment (DOE) Petr Misák. Brno 2017

Návrh a vyhodnocení experimentu

Optimalizace provozních podmínek. Eva Jarošová

STATISTICKÉ PLÁNOVÁNÍ EXPERIMENTŮ PRO ÚČELY OPTIMALIZACE KVALITY DESIGN OF EXPERIMENTS FOR QUALITY OPTIMIZATION

Způsobilost systému měření podle normy ČSN ISO doc. Ing. Eva Jarošová, CSc.

Navrhování experimentů a jejich analýza. Eva Jarošová

Plánování experimentu

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Základy navrhování průmyslových experimentů DOE

Design of experiment Návrh experimentu

Plánování experimentu

Regresní analýza. Eva Jarošová

Průběh řešení a dosažené výsledky v oblasti návrhu a měření spolehlivosti mikroelektronických 3D struktur

Národní informační středisko pro podporu jakosti

Tématické okruhy pro státní závěrečné zkoušky. Navazující magisterské studium. studijní obor "Management kvality"

Univerzita Pardubice Chemicko-technologická fakulta Katedra analytické chemie

APLIKACE SIMULAČNÍHO PROGRAMU ANSYS PRO VÝUKU MIKROELEKTROTECHNICKÝCH TECHNOLOGIÍ

Tématické okruhy pro státní závěrečné zkoušky. Navazující magisterské studium. studijní obor "Management jakosti"

SEMESTRÁLNÍ PRÁCE. Leptání plasmou. Ing. Pavel Bouchalík

Design of experiment Návrh experimentu

Návrh a vyhodnocení experimentu

SOFTWARE STAT1 A R. Literatura 4. kontrolní skupině (viz obr. 4). Proto budeme testovat shodu středních hodnot µ 1 = µ 2 proti alternativní

přesnost (reprodukovatelnost) správnost (skutečná hodnota)? Skutečná hodnota použití různých metod

Zpracování studie týkající se průzkumu vlastností statistických proměnných a vztahů mezi nimi.

Analýza rozptylu. PSY117/454 Statistická analýza dat v psychologii Přednáška 12. Srovnávání více než dvou průměrů

Genetické programování 3. část

Zadání Vypracujte písemně s využitím paketu ADSTAT a vyřešte 3 příklady. Příklady postavte z dat vašeho pracoviště nebo nalezněte v literatuře. Každý

ANOVA. Semestrální práce UNIVERZITA PARDUBICE. Fakulta chemicko-technologická Katedra analytické chemie

Korelační a regresní analýza. 1. Pearsonův korelační koeficient 2. jednoduchá regresní analýza 3. vícenásobná regresní analýza

ÚVOD D OPTIMÁLNÍ PLÁNY

Statistická analýza dat

Ing. Michael Rost, Ph.D.

Univerzita Pardubice Fakulta chemicko-technologická Katedra analytické chemie

Analytické metody v motorsportu

Univerzita Pardubice Fakulta chemicko technologická Katedra analytické chemie Licenční studium Management systému jakosti

VYUŽITÍ MATLAB WEB SERVERU PRO INTERNETOVOU VÝUKU ANALÝZY DAT A ŘÍZENÍ JAKOSTI

4EK211 Základy ekonometrie

Pořízení licencí statistického SW

Lean Six Sigma - DMAIC

UNIVERZITA PARDUBICE

Rozdíl rizik zbytečného signálu v regulačním diagramu (I,MR) a (xbar,r)

Národní informační středisko pro podporu kvality

Karta předmětu prezenční studium

Uni- and multi-dimensional parametric tests for comparison of sample results

Regresní analýza 1. Regresní analýza

Provozní pevnost a životnost dopravní techniky. - úvod do předmětu

(motto: An unsophisticated forecaster uses statistics as a drunken man uses lamp-posts - for support rather than for illumination.

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA METALURGIE A MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ KATEDRA KONTROLY A ŘÍZENÍ JAKOSTI

STATISTIKA. Inovace předmětu. Obsah. 1. Inovace předmětu STATISTIKA Sylabus pro předmět STATISTIKA Pomůcky... 7

Interpolační funkce. Lineární interpolace

IDENTIFIKACE ZBYTKOVÝCH NAPETÍ ODVRTÁVACÍM PRINCIPEM RESIDUAL STRESS IDENTIFICATION USING THE HOLE DRILLING PRINCIPLE

LINEÁRNÍ REGRESE. Lineární regresní model

DOE (Design of Experiments)

Cvičení 9. Posudek únosnosti ohýbaného prutu metodou LHS v programu FREET. Software FREET Simulace metodou LHS

KALIBRACE. Definice kalibrace: mezinárodní metrologický slovník (VIM 3)

Abyste mohli dělat věci jinak, musíte je jinak i vidět Paul Allaire

UNIVERZITA PARDUBICE Fakulta chemicko-technologická Katedra analytické chemie. Nám. Čs. Legií 565, Pardubice. Semestrální práce ANOVA 2015

Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem na disciplíny společného základu (AKADEMIE)

Cvičení 3. Posudek únosnosti ohýbaného prutu. Software FREET Simulace metodou Monte Carlo Simulace metodou LHS

Kalibrace a limity její přesnosti

Semestrální práce. 3.3 Tvorba nelineárních regresních modelů v analýze dat

Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - Kolokvium Božek 2010, Praha

Otázky k měření centrální tendence. 1. Je dáno rozložení, ve kterém průměr = medián. Co musí být pravdivé o tvaru tohoto rozložení?

Pokud data zadáme přes "Commands" okno: SDF1$X1<-c(1:15) //vytvoření řady čísel od 1 do 15 SDF1$Y1<-c(1.5,3,4.5,5,6,8,9,11,13,14,15,16,18.

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - 7. GSŘ 2015, Herbertov 6. a

STATISTIKA LS Garant předmětu: Ing. Martina Litschmannová, Ph.D. Přednášející: Ing. Martina Litschmannová, Ph.D.

Nadstavba pro statistické výpočty Statistics ToolBox obsahuje více než 200 m-souborů které podporují výpočty v následujících oblastech.

1. Vývojový pracovník specialista na CAD SW pro návrh elektronických zařízení (Mentor Graphics, OrCad) (popis pozice viz příloha č.

Využití software ITEMAN k položkové analýze a analýze výsledků testů

Analytické znaky laboratorní metody Interní kontrola kvality Externí kontrola kvality

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ Ústav materiálového inženýrství - odbor slévárenství

Statgraphics v. 5.0 STATISTICKÁ INDUKCE PRO JEDNOROZMĚRNÁ DATA. Martina Litschmannová 1. Typ proměnné. Požadovaný typ analýzy

2 Zpracování naměřených dat. 2.1 Gaussův zákon chyb. 2.2 Náhodná veličina a její rozdělení

Matematický ústav v Opavě. Studijní text k předmětu. Softwarová podpora matematických metod v ekonomice

UNIVERZITA PARDUBICE Fakulta chemicko-technologická Katedra analytické chemie Nám. Čs. Legií 565, Pardubice

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

Pravděpodobnost a matematická statistika Doc. RNDr. Gejza Dohnal, CSc.

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2009, ročník IX, řada stavební článek č.3

Tématické okruhy pro státní závěrečné zkoušky. bakalářské studium. studijní obor "Management jakosti"

STATISTICKÉ PROGRAMY

Tématické okruhy pro státní závěrečné zkoušky. bakalářské studium. studijní obor "Management jakosti"

DESIGN HALOGENOVÝCH VÝBOJEK

Vysoká škola báňská technická univerzita Ostrava. Fakulta elektrotechniky a informatiky

Certifikace PR. Ivan Petružela LS X15PES Certifikace PR 1

Pravděpodobnost a matematická statistika Doc. RNDr. Gejza Dohnal, CSc.

Statistická zpráva zkoušek leteckých motorů

Tvorba nelineárních regresních modelů v analýze dat

Regrese. používáme tehdy, jestliže je vysvětlující proměnná kontinuální pokud je kategoriální, jde o ANOVA

ANOVA PSY252 Statistická analýza dat II

Měření závislosti statistických dat

MÍRY ZÁVISLOSTI (KORELACE A REGRESE)

EXPERIMETÁLNÍ OVĚŘENÍ ÚNOSNOSTI DŘEVOBETONOVÝCH SPŘAŽENÝCH TRÁMŮ ZESÍLENÝCH CFRP LAMELAMI

O MOŽNOSTI ADJUSTACE IMISNÍCH KONCENTRACÍ NA METEOROLOGICKÉ PODMÍNKY. RNDr. Josef Keder, CSc.

4EK211 Základy ekonometrie

Pravděpodobnost a matematická statistika Doc. RNDr. Gejza Dohnal, CSc. dohnal@nipax.cz

Statistika. cílem je zjednodušit nějaká data tak, abychom se v nich lépe vyznali důsledkem je ztráta informací!

Obsah. Předmluva 9 Poděkování 10. Statistické pojmy

MSA-Analýza systému měření

Tématické okruhy pro státní závěrečné zkoušky. bakalářské studium. studijní obor "Management jakosti"

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - Kolokvium Božek 2012, Roztoky -

Transkript:

STATISTICAL DESIGN OF EXPERIMENT FOR SOLDER JOINTS QUALITY EVALUATION STATISTICKÉ PLÁNOVÁNÍ EXPERIMENTŮ PRO ÚČELY VYHODNOCOVÁNÍ KVALITY PÁJENÝCH SPOJŮ Bc. Radim Havlásek Magisterský studijní program, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Vysoké učení technické v Brně E-mail: xhavla02@stud.feec.vutbr.cz Odborný vedoucí práce: Ing. Radovan Novotný, Ph.D. E-mail: novotnyr@feec.vutbr.cz 1. ÚVOD Statistické plánování experimentů (DOE) je přístup využívaný zejména v předvýrobních etapách projektů, zvláště při prototypových zkouškách, analytických simulacích a testování. Své zastoupení má však i ve výrobních fázích, například pro zvyšování způsobilosti procesu a efektivnější používání statistické regulace procesů. Příspěvek se zabývá použitím DOE pro experimenty založené na simulacích využívajících metodu MKP, pomocí nichž je vyhodnocována kvalita pájených spojů z hlediska termomechanického namáhání. 2. ROZBOR Koncepce DOE je založena na použití detailně popsaných plánů zkoušek, jejichž ovlivňující faktory jsou systematicky studovány. Úsilím je dosáhnout požadovaných či specifikovaných jakostních parametrů nastavením těchto faktorů. Oproti metodě multi-vari analýzy využívá DOE cílených změn vstupních faktorů a efektivně tak umožňuje dosáhnout odhadu odezvy pomocí dalších statistických metod. 2.1. FAKTOR Faktorem je myšlena proměnná ovlivňující studovaný systém, jejíž úrovně jsou v průběhu experimentu nastavovány. V tomto případě hovoříme o řiditelných faktorech. Druhým typem faktorů mohou být parazitní faktory, které jsou neřiditelné (šumové). 2.2. ODEZVA EXPERIMENTU Odezva je veličina, pomocí které vyjadřujeme výsledky experimentu. Odezva je závislou proměnnou na vstupních proměnných (faktorech) a může obsahovat jednu nebo více jakostních charakteristik, které jsou středem pozornosti z technologického hlediska.

2.3. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST V experimentální části byla vyhodnocována kvalita pájených spojů z hlediska termomechanického namáhání pomocí metody MKP. Jelikož nebyl experiment zaměřen na vyhodnocování a předpovídání spolehlivosti pájených spojů, nebylo zapotřebí do simulací zahrnout vliv tečení materiálu (creep), který tuto spolehlivost v delším časovém měřítku a během teplotního cyklování výrazně ovlivňuje. S ohledem na omezení variability vnášené do experimentu byly zkoušky prováděny v programu ANSYS Workbench, který byl zvolen pro svou efektivní metodu sběru hodnot.. Jelikož má však systém omezenější možnosti než systém ANSYS, musely být provedeny srovnávací zkoušky. Pro experiment byl vybrán sekvenční přístup využívající použití plného faktorového plánu a analýza pomocí responzní plochy použitím faktorového plánu vyššího řádu (centrálně složeného). Tabulka 1: Vybrané vstupní faktory a jejich nastavované úrovně Faktor Úroveň +1 Úroveň -1 Výška součástky nad substrátem - A 200 μm 100 μm Materiál substrátu - B FR-4 Al 2 O 3 Velikost pájecí plošky - C 1,65x2,05mm 1,85x2,25mm Obrázek 1: Ukázka simulace pájeného spoje (kondenzátor v pouzdře 1206) Po provedení experimentu podle faktorového plánu a po vyhodnocení byl jako faktor nejvýznamněji ovlivňující odezvu určen faktor A. (viz. obr. 2), což je v souladu s rovnicí [1]: Δχ = L h Δα Δϑ E p Faktor B (materiál substrátu) nebyl označen jako významný, do experimentu byly však zahrnuty pouze dva materiály (FR-4 a Al 2 O 3 ), které mají TCE blízké TCE baryum titanátu. Tento faktor se výrazněji projevil spíše v rozložení termomechanického namáhání. Dále byl sestaven lineární model experimentu pomocí lineární regrese. Model experimentu je uveden níže: Y = 298 71,75A 22,25B 22, 25C [MPa] (2) (1)

Provedena byla i analýza na základě zkoušek získaných pomocí plánu vyššího řádu (centrálně složeného plánu) a byla vytvořena responzní plocha, která zobrazuje odhad odezvy v daném intervalu hodnot. Tabulka 2: Centrálně-složený plán experimentu Pořadí při zkoušce Blok Faktor A Faktor B Odezva Y [MPa] 1 1-1 -1 358 2 1 1-1 246 3 1-1 1 343 4 1 1 1 174 5 1-1,41 0 246 6 1 1,41 0 219 7 1 0-1,41 249 8 1 0 1,41 220 9 1 0 0 255 10 1 0 0 255 11 1 0 0 255 12 1 0 0 255 13 1 0 0 255 99 95 90 Normálně-pravděpodobnostní graf efektů Alfa = 5% Typ efektu Nevýznamný Významný Percentil 80 70 60 50 40 30 20 10 5 A 1-150 -100-50 Efekt Lenthsova směrodatná odchylka = 23,25 0 50 Obrázek 2: Normálně pravděpodobnostní graf efektů Níže je uvedena tabulka ANOVA získaná analýzou responzní plochy v programu MINITAB. Protože centrálně-složený plán neobsahoval opakované zkoušky odezvy (jelikož se neprojevovala experimentální variabilita), nemohl být proveden test Lack of Fit, pomocí kterého bychom ověřili adekvátnost lineárního modelu.

Tabulka 3: Tabulka ANOVA pro nelineární model Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P Regression 5 15610,2 15610,2 3122,05 1,82 0,228 Linear 2 14783,2 14783,2 7391,59 4,31 0,06 Square 2 14,8 14,8 7,41 0 0,996 Interaction 1 812,3 812,3 812,25 0,47 0,513 Residual Error 7 12005,5 12005,5 1715,06 Lack-of-Fit 3 12005,5 12005,5 4001,82 * * Pure Error 4 0 0 0 Total 12 27615,7 Dále byl kvadratickou regresí sestaven model experimentu 2. řádu ve tvaru: 2 2 Y = 255 39,9A 16,0B + 0,4A + 1,4 B 14, 25AB [MPa] (3) Konturový graf 1,0 0,5 C7 < 160 160-200 200-240 240-280 280-320 > 320 B 0,0-0,5-1,0-1,0-0,5 0,0 A 0,5 1,0 Obrázek 3: Konturový graf Responzní plocha 350 300 Y 250 200-1 -1 0 0 A B 1 1 Obrázek 4: 3D graf responzní plochy

3. ZÁVĚR Přestože u experimentů založených na analytických simulacích nelze plně využít všechny nástroje metodiky DOE, jako jsou např. některé statistické testy využívající experimentální variabilitu (která se u tohoto typu simulací neprojevuje), má metoda značný přínos pro efektivní návrhy a provádění experimentů, které vede ke snižování počtu potřebných zkoušek, které může vést k obrovským úsporám zejména v předvýrobní fázi. LITERATURA [1] Russkikh O.: Reliability of lead-free solder joint in SMT assembly. Sborník konference EEICT 2007, magisterské projekty. [online]. Volně dostupné z: http://www.feec.vutbr.cz/eeict/2007/sbornik/02-magisterske_projekty/06- mikroelektronika_a_technologie/14-rolya.pdf [2] BOX G. E. P., HUNTER J. S., HUNTER W. G.: Statistics for experimenters. Wiley Series in Probability and Statistics, Second edition. Hoboken, New Yersey, USA 2005, 640 stran. ISBN 0-471-71813-0 [3] DEAN A.,VOSS D.: Design and analysis of experiments. Springer texts in statistics. Springer Science + Business Media, Inc. USA 1999. ISBN 0-387-98561-1. 741 stran. [4] BEEX L.A.A.: Warpage of printed circuit boards [online]. Dostupné z WWW: www.mate.tue.nl/mate/publications Oznámení Příspěvek vznikl v návaznosti na řešení projektu Grantové agentury ČR 102/07/P493 Development in the Area of Technological Procedures Characterization Lektoroval: Prof. RNDr. Josef Tošenovský, CSc.