Wat is Procescapabiliteitsindex (Cpk)?

Maat voor hoeveel marge de procesvariatie en de afwijking van het gemiddelde laten ten opzichte van de specificatiegrenzen. Een waarde van 1,33 of hoger geldt als richtlijn.

Japanse benaming: 工程能力指数(Cpk)

“Procescapabiliteitsindex (Cpk)” komt voor in 6 oefenvragen uit 3 onderwerpen, bijv. Opbrengst en kwaliteitsbeheersing, Packaging en montage, Geavanceerde technologieën (3D-integratie, chiplets).

Vakgebied: Opbrengst en kwaliteitsbeheersing

Formules voor Cp en Cpk

De procescapabiliteitsindex Cp vergelijkt de breedte van de specificatie met de natuurlijke spreiding van het proces: Cp = (USL − LSL)/6σ, waarbij USL en LSL de bovenste en onderste specificatiegrens zijn en σ de standaarddeviatie van het proces. Cp gaat ervan uit dat het procesgemiddelde precies in het midden van de specificatie ligt. Cpk laat die aanname los door de afstand van het gemiddelde tot de dichtstbijzijnde grens te meten in eenheden van 3σ: Cpk = min(USL − μ, μ − LSL)/3σ. Als het gemiddelde gecentreerd is, is Cpk gelijk aan Cp; elke verschuiving maakt Cpk kleiner.

Rekenvoorbeeld en gangbare streefwaarden

Stel dat de specificatie ±6 rond een streefwaarde is en σ = 1. Dan is Cp = 12/6 = 2. Als het gemiddelde 3 eenheden uit het midden verschuift, ligt de dichtstbijzijnde grens nog maar 3 eenheden weg, dus Cpk = 3/3 = 1, ook al is Cp ongewijzigd. Cpk = 1 betekent dat de dichtstbijzijnde grens op 3σ van het gemiddelde ligt, met ongeveer 0,135% van een normale verdeling daarbuiten. Een gebruikelijk minimum is Cpk ≥ 1,33, waarmee de dichtstbijzijnde grens op 4σ ligt en er slechts enkele tientallen ppm buiten vallen. Voor kritische parameters kan 1,67 of meer vereist zijn.

Controlegrenzen versus specificatiegrenzen

Specificatiegrenzen komen voort uit eisen van de klant of het ontwerp en bepalen wat acceptabel product is. Controlegrenzen op een regelkaart volgen uit het eigen gemiddelde en de eigen variatie van het proces en signaleren wanneer er iets ongebruikelijks is gebeurd. Een proces kan statistisch beheerst zijn en toch producten buiten specificatie leveren als het te veel varieert, of binnen specificatie blijven terwijl het na een plotselinge verschuiving niet meer beheerst is. Cp en Cpk verbinden die twee werelden, en ze zijn alleen zinvol als het proces stabiel is; een Cpk berekend uit instabiele data voorspelt niets over toekomstige output.

Praktische kanttekeningen

De interpretaties in ppm veronderstellen een ongeveer normale verdeling, wat niet altijd opgaat voor grootheden zoals deeltjesaantallen of lekstroom. Bij eenzijdige specificaties wordt alleen de relevante helft gebruikt, bijvoorbeeld (USL − μ)/3σ als er alleen een bovengrens is. Veel kwaliteitssystemen onderscheiden Cpk, berekend uit de kortetermijnvariatie binnen subgroepen, van Ppk, berekend uit de totale standaarddeviatie op lange termijn; Ppk is meestal lager. In fabs worden deze indices bijgehouden voor parameters zoals critical dimension, laagdikte, overlay en elektrische testresultaten.

Nu oefenen: vragen over Procescapabiliteitsindex (Cpk)

Welke formule geeft de procescapabiliteitsindex Cp (wanneer het midden van de specificatie samenvalt met het procesgemiddelde)? (σ: standaardafwijking van het proces)

  1. A(bovenste specificatiegrens − onderste specificatiegrens) ÷ 6σ
  2. Bgemiddelde ÷ σ
  3. Cσ ÷ gemiddelde
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. (bovenste specificatiegrens − onderste specificatiegrens) ÷ 6σ

Cp is de breedte van de specificatie gedeeld door de processpreiding (6σ) en geeft aan met hoeveel marge het proces aan de specificatie voldoet. Bij Cp = 1 is de specificatiebreedte precies ±3σ en valt circa 0,27 % buiten de specificatie. In het algemeen wordt de procescapabiliteit als voldoende beschouwd bij Cp ≥ 1,33 (±4σ tot de specificatiegrens). Gemiddelde ÷ σ en het omgekeerde daarvan zijn andere grootheden die de relatieve grootte van de spreiding aangeven.

Welke procescapabiliteitsindex wordt gebruikt wanneer het procesgemiddelde van het midden van de specificatie is verschoven?

  1. ACp
  2. BCpk
  3. CMTTR
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: B. Cpk

Cp is een index die ervan uitgaat dat het gemiddelde in het midden van de specificatie ligt, terwijl Cpk wordt berekend door de afstand van het gemiddelde tot de dichtstbijzijnde specificatiegrens door 3σ te delen, zodat ook de verschuiving van het gemiddelde wordt meegenomen. Bij een specificatie van ±6 en σ = 1 is bijvoorbeeld Cp = 2, maar als het gemiddelde 3 van het midden van de specificatie ligt, daalt Cpk tot (6 − 3)/3 = 1. Ligt het gemiddelde in het midden, dan zijn Cp en Cpk gelijk. MTTR is de gemiddelde hersteltijd en een maat voor onderhoud.

Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen Cp en Cpk?

Cp vergelijkt de specificatiebreedte met de procesvariatie van 6σ en gaat uit van een gecentreerd gemiddelde. Cpk gebruikt de afstand van het werkelijke gemiddelde tot de dichtstbijzijnde specificatiegrens en straft dus ook een niet-gecentreerd proces af.

Welke Cpk-waarde geldt als goed?

Een Cpk van 1,33 of hoger, wat betekent dat de dichtstbijzijnde specificatiegrens minstens 4σ van het gemiddelde ligt, is een veelgebruikt minimum; voor kritische kenmerken wordt vaak 1,67 of hoger geëist.

Kan Cpk hoger zijn dan Cp?

Nee. Cpk is gelijk aan Cp als het gemiddelde precies gecentreerd is, en kleiner zodra het gemiddelde naar een van de grenzen is verschoven.

“Procescapabiliteitsindex (Cpk)” in de toelichting

Vragen met “Procescapabiliteitsindex (Cpk)” (6)

  1. Welke formule geeft de procescapabiliteitsindex Cp (wanneer het midden van de specificatie samenvalt met het procesgemiddelde)? (σ: standaardafwijking van het proces)
  2. Welke procescapabiliteitsindex wordt gebruikt wanneer het procesgemiddelde van het midden van de specificatie is verschoven?
  3. Welk symbool geeft de warmteweerstand weer van de overgang van de chip tot de omringende lucht, een maat voor de warmteafvoer van een behuizing?
  4. Welke classificatie voor vochtopname legt onder meer vast hoe lang een oppervlaktemontagebehuizing na het openen van de vochtdichte verpakking tot reflow mag blijven liggen?
  5. Welk verschil tussen de regelgrenzen van een regelkaart en de specificatiegrenzen van een product is juist?
  6. Hoe heet de grootheid die vooral wordt gebruikt als prestatiemaat voor de verbinding tussen chiplets en die aangeeft hoeveel datatransfer per lengte van de chiprand mogelijk is?

Verwante termen

FIT Numerieke apertuur (NA) MSL (vochtgevoeligheidsniveau) Regelkaart (control chart) Via APC (advanced process control) FMEA (failure mode and effects analysis) Killer defect Oorzaak-gevolgdiagram Opbrengst (yield)

Naar de woordenlijst