凌 勇，涂繼云

（中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

1 引言

抽樣檢驗又叫統(tǒng)計抽檢檢驗，是指從交驗的一批產(chǎn)品中，隨機抽取若干單位產(chǎn)品組成樣本進行檢驗，通過對樣本的檢驗結(jié)果對整批產(chǎn)品做出質(zhì)量判定的過程。

抽樣檢驗按照檢驗特性值的屬性可劃分為計量抽樣檢驗和計數(shù)抽樣檢驗。兩種抽樣檢驗方法各有優(yōu)缺點，計量抽樣檢驗抽樣量小但計算復(fù)雜，而計數(shù)抽樣檢驗抽樣量大但使用較為方便，因此在抽樣檢驗的實踐中，更廣泛地采用計數(shù)抽樣檢驗。在計數(shù)抽樣檢驗中，根據(jù)抽樣方案不同，又分為一次抽樣方案、二次抽樣方案和多次抽樣方案[1]。本文僅對一次抽樣方案進行討論。

一次抽樣方案包括三個表征參數(shù)：樣本量n、接收數(shù)Ac和拒收數(shù)Re，簡記為（n︱Ac，Re）。典型的一次抽樣檢驗方案如圖1所示。

圖1 一次抽樣方案示意圖

假設(shè)產(chǎn)品批量為N，采用抽樣方案（n︱Ac，Re）進行抽樣檢驗，隨機變量X表示樣本中包含不合格品數(shù)，Pa(p)表示當批不合格率為p時抽樣方案的接收概率，則有：

通常稱公式（1）所給定的函數(shù)Pa(p)為抽樣方案（n︱Ac，Re）的抽樣特性函數(shù)，簡稱OC函數(shù)。在實際應(yīng)用中，OC函數(shù)可進一步轉(zhuǎn)化。

當N＜10n時，Pa(p)服從超幾何分布：

當N≥10n，且n＜Np時，Pa(p)服從二項分布：

當N≥10n，且n≥Np時，Pa(p)服從泊松分布：

根據(jù)公式（1）～（4）繪制的曲線稱為OC函數(shù)曲線。典型的OC函數(shù)曲線如圖2所示。

圖2 典型OC函數(shù)曲線示意圖

如果生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)已經(jīng)達到生產(chǎn)方要求的允收質(zhì)量水平（即p≤AQL）時，生產(chǎn)方以高概率（通常為95%）接收；如果產(chǎn)品的不良率超過使用方最低允收水平（即p≥LTPD）時，用戶方以低概率（通常為10%）接收。由于任何統(tǒng)計抽樣都有一定的風險，通常使用辨別率OR指標定量衡量抽樣方案的辨別力：

公式（5）中P0.1是接收概率為0.1時對應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量水平，P0.95是接收概率為0.95時對應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量水平。OR數(shù)值越小，越有利于保護生產(chǎn)方；OR數(shù)值越大，越有利于保護用戶方。

2 AQL抽樣檢驗

A Q L抽樣檢驗規(guī)定了以可接收質(zhì)量水平（Acceptable Quality Level）為質(zhì)量指標的抽樣方案和實施程序。在GJB179A《計數(shù)抽樣檢驗程序及表》（該標準等效采用美軍標MIL-STD-105E）中將產(chǎn)品批量劃分為15檔，將檢驗水平（IL）劃分為7個等級，并規(guī)定了不同檢驗水平和AQL條件下產(chǎn)品批量N與樣本n的對應(yīng)關(guān)系表。AQL抽樣方案類型可分為一次抽樣、二次抽樣以及多次抽樣[2]。

GJB197A規(guī)定：在對一系列連續(xù)提交批的抽樣檢驗中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的變化情況，按照轉(zhuǎn)移規(guī)則（如圖3）進行抽樣方案調(diào)整。

圖3 AQL抽樣檢驗轉(zhuǎn)移規(guī)則圖

例1：假設(shè)某型號半導(dǎo)體集成電路陶瓷外殼批量N=150，AQL=1，IL=II，采用GJB179A，查表得：

（1）一次正常檢驗n=13，Ac=0，Re=1；

（2）一次加嚴檢驗n=20，Ac=0，Re=1；

（3）一次放寬檢驗n=5，Ac=0，Re=1。

依據(jù)公式（2）～（4）分別繪制OC函數(shù)曲線，如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著抽樣方案逐步加嚴，OC函數(shù)曲線逐漸向左移動，這意味著當產(chǎn)品不合格品率固定時，一次加嚴檢驗的產(chǎn)品接收概率較低，一次放寬檢驗的產(chǎn)品接收概率較高。另從圖中得知，OR一次放寬檢驗≈35.96、OR一次正常檢驗≈41.12、OR一次加嚴檢驗≈53.37，也就是說一次加嚴檢驗抽樣方案鑒別力較低，一次放寬檢驗抽樣方案鑒別力較高。

圖4 一次正常/加嚴/放寬檢驗OC函數(shù)曲線

3 LTPD抽樣檢驗

LTPD抽樣檢驗規(guī)定了以批允許不合格品率（Lot Tolerance Percent Defective）為質(zhì)量目標的抽樣方案和實施程序。GJB597A《半導(dǎo)體集成電路總規(guī)范》附錄B提供了兩張LTPD抽樣方案表，一張是N＞200的LTPD抽樣表，另一張是N≤200的LTPD抽樣表。兩張表格規(guī)定了不同LTPD條件下產(chǎn)品批量N與樣本n的對應(yīng)關(guān)系[3]。LTPD抽樣流程可理解為圖5所示。

例2：假設(shè)某型號半導(dǎo)體集成電路批量N＞200，LTPD=15，采用GJB597A，查表得：

（1）初始檢驗LTPD=15，Ac=0，Re=1，n=15；

（2）追加檢驗LTPD=15，Ac=2，Re=3，n=34；

（3）加嚴檢驗（方案A）LTPD=10，Ac=0，Re=1，n=22；

（4）加嚴檢驗（方案B）LTPD=10，Ac=2，Re=3，n=52。

依據(jù)公式（2）～（4）分別繪制OC函數(shù)曲線，如圖6所示。從圖6得知，OR初始檢驗≈45.14、OR追加檢驗≈6.52、OR加嚴檢驗(方案A)≈45.47，OR加嚴檢驗(方案B)≈6.52。也就是說初始檢驗和加嚴檢驗（方案A）的抽樣方案鑒別力基本相同并且鑒別力較低，而追加檢驗和加嚴檢驗（方案B）的抽樣方案鑒別力基本相同且鑒別力較高。

4 零缺陷抽樣檢驗

“零缺陷”抽樣標準（即美軍標M I LSTD-1916）的判定準則為“0收1退”，即只要某批在檢產(chǎn)品出現(xiàn)一個不合格品，不論批量大小、樣本多少，都可以判該批產(chǎn)品整批不合格?！傲闳毕荨背闃訖z驗不再像其他抽樣檢驗?zāi)菢訌娬{(diào)抽樣的技術(shù)，而是轉(zhuǎn)為強調(diào)以事先的預(yù)防代替事后的檢驗，并要求供應(yīng)商建立預(yù)防性的質(zhì)量體系和有效的過程質(zhì)量控制系統(tǒng)。

圖5 LTPD抽樣程序流程圖

圖6 初始/追加/加嚴檢驗(方案A)/加嚴檢驗（方案B）OC函數(shù)曲線

MIL-STD-1916將產(chǎn)品批量分成11檔，將驗證水平（VL）劃分為9個等級，并規(guī)定了不同驗證水平下產(chǎn)品批量N與樣本n的對應(yīng)關(guān)系表[4]?！傲闳毕荨鞭D(zhuǎn)移規(guī)則可理解為圖7所示。

例3：假設(shè)某型號半導(dǎo)體集成電路柯伐鍍金蓋板批量N=500，采用MIL-STD-1916，查表得如表1的抽樣方案。

圖7 “零缺陷”抽樣檢驗轉(zhuǎn)移規(guī)則圖

表1 抽樣檢驗方案

依據(jù)公式（2）～（4）分別繪制OC函數(shù)曲線，如圖8所示。

圖8 不同VL條件OC函數(shù)曲線

從圖8得知，ORV≈60、ORIV≈52、ORIII≈43、ORII≈41、ORI≈39、ORII≈31。也就是說隨著VL驗證水平的不斷提高，對應(yīng)抽樣方案的鑒別力也在不斷下降。

5 三種類型抽樣比較

AQL、LTPD以及“零缺陷”三種類型抽樣檢驗的特點詳見表2所示。

表2 三種類型抽樣標準比較

從表2可以看出，AQL抽樣由于設(shè)有轉(zhuǎn)移規(guī)則，因此抽樣方案隨產(chǎn)品批次質(zhì)量水平變化而相應(yīng)動態(tài)改變。當產(chǎn)品批次質(zhì)量水平提高時，作為對生產(chǎn)方的鼓勵，后續(xù)批次產(chǎn)品檢驗嚴格度將逐漸放寬；當產(chǎn)品批次質(zhì)量水平降低時，作為對生產(chǎn)方的警戒，后續(xù)批次產(chǎn)品檢驗嚴格度將逐漸加嚴。但AQL抽樣方案過于復(fù)雜，通常AQL抽樣僅僅規(guī)定AQL和IL值，但檢驗人員在實際檢驗時就會面臨一次抽樣、二次抽樣還是多次抽樣的選擇。一次抽樣對生產(chǎn)方心理上的影響最差，且所需總檢驗費用最多，而多次抽樣對每批產(chǎn)品質(zhì)量估計準確性最差，且檢驗人員以及設(shè)備利用率最低，因此檢驗人員要綜合考慮各類因素再決定采用何種抽樣方案?？傮w來說，AQL抽樣過于強調(diào)抽樣技術(shù)，操作較復(fù)雜。

LTPD抽樣也存在類似AQL抽樣的問題，仍以例2為例，檢驗人員在重新提交試驗就會面臨方案A還是方案B的選擇。從保護用戶方角度考慮，應(yīng)優(yōu)先選擇方案A進行抽樣；從保護生產(chǎn)方角度考慮，應(yīng)優(yōu)先選擇方案B進行抽樣。因此檢驗人員必須綜合考慮生產(chǎn)方和用戶雙方質(zhì)量損失和經(jīng)濟性的平衡，再確定合理的抽樣方案。另外由于LTPD抽樣檢驗嚴格度只包含正常和加嚴兩類，因此LTPD抽樣偏向于保護用戶方。

零缺陷抽樣兼具了AQL和LTPD兩類抽樣的優(yōu)點：

（1）抽樣方法簡單

只有一次抽樣方式，檢驗人員不必為可能存在的多重抽樣方案而困擾。生產(chǎn)方和用戶方均執(zhí)行同一判別標準“0收1退”，不必為可能存在的多重判據(jù)而出現(xiàn)爭議或糾紛。

（2）抽樣方案經(jīng)濟

在選取相同AQL值的情況下，零缺陷抽樣方案的抽樣風險概率與GJB179類似，同時抽檢量大大減少。

（3）質(zhì)量理念先進

零缺陷抽樣強調(diào)一種新型的質(zhì)量理念：如果產(chǎn)品的質(zhì)量相當差，大于0的允收數(shù)沒有太多幫助；如果產(chǎn)品的質(zhì)量相當好，過多的檢驗反而導(dǎo)致成本的浪費；應(yīng)對缺陷保持零容忍的態(tài)度，并強制對不合格采取有效控制。零缺陷抽樣保留轉(zhuǎn)移規(guī)則，當產(chǎn)品批次質(zhì)量水平提高時，后續(xù)抽樣會降低驗證水平，鼓勵生產(chǎn)方持續(xù)改進；當產(chǎn)品批次質(zhì)量水平降低時，后續(xù)抽樣會提高驗證水平，并要求生產(chǎn)方加強質(zhì)量過程控制，采用CPK、SPC、MSA、DOE等多種質(zhì)量控制技術(shù)，從而保證產(chǎn)品具有較高的內(nèi)在質(zhì)量。

1994年，美國三大汽車廠商（通用、福特、克萊斯勒）發(fā)布的QS9000質(zhì)量體系標準就明確要求：接收準則必須是零缺陷。1996年美國軍方推出MILSTD-1916，判定準則也是“0收1退”。而我國由于抽樣檢驗技術(shù)起步較晚，雖然MIL-STD-105E標準在美國已被廢止，但在我國仍有許多企業(yè)在使用，甚至還有少數(shù)企業(yè)還在使用早期版本MIL-STD-105D。令人欣喜的是，近年來零缺陷抽樣方案已經(jīng)在我國眾多汽車行業(yè)企業(yè)中得到較為廣泛的應(yīng)用。我國部分軍用抽樣標準也逐漸引入了零缺陷抽樣的理念，例如在05版的《微電子器件試驗方法和程序》GJB548方法5005鑒定和質(zhì)量一致性檢驗程序中，就取消了96版GJB548標準的LTPD抽樣方法，而替代采用“Ac=0”的固定樣本抽樣方法。隨著時間的推移以及零缺陷質(zhì)量意識的不斷深入人心，會有越來越多的企事業(yè)單位理解、接受和使用零缺陷抽樣檢驗方法。

6 總結(jié)

隨著科技水平的不斷發(fā)展以及檢驗實踐的不斷深入，人們逐步意識到通過篩選和試驗只能剔除早期失效的產(chǎn)品[5]，并不能提高產(chǎn)品固有可靠性，而只有提高設(shè)計和工藝水平才是保證和評價產(chǎn)品可靠性的根本途徑。同時，人們也逐步意識到過于強調(diào)抽樣技術(shù)不僅會增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，而且不符合現(xiàn)代企業(yè)所倡導(dǎo)的“精確、高效、務(wù)實、簡單”的經(jīng)營理念。零缺陷抽樣檢驗憑借其抽樣方法簡便、抽樣方案經(jīng)濟、質(zhì)量理念先進的特點，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代企業(yè)質(zhì)量檢驗管理的潮流所向。

[1] 孫青. 電子元器件可靠性工程[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2002.16-32.

[2] 計數(shù)抽樣檢驗程序及表[S]. 北京：國防科工委軍標出版發(fā)行部.GJB179A-96.

[3] 半導(dǎo)體集成電路總規(guī)范[S]. 北京：國防科工委軍標出版發(fā)行部.GJB597A-96.

[4] MIL-STD-1916[S]. DEPARTMENT OF DEFENSE TEST MEHTOD STANDARD.

[5] 顏燕，等. 淺談對集成電路加速壽命試驗的認識[J].電子與封裝，2012，12（5）：42-43.