降低焊接空洞缺陷率讲解

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1、 降低BGA焊接 空洞缺陷率 客户：xxxx 黑带：xx 倡导者：xxx BGA (Ball Grid Array) BGA (Ball Grid Array) 指在 元件底部以矩阵方式布置的焊 锡球为引出端的面阵式封装集 成电路。 背景：背景：BGABGA及其使用及其使用 BGA器件大量用于手机板 如：A100（3个BGA）、 A300（3个BGA）、628 （2个BGA） 手机板 在2003年1月18日举行的 6SIGMA成果发布会上荣获 二等奖 项目荣誉项目荣誉 目目 录录 Define (定义 )： 1、确定项目关键 2、制订项目规划 3、定义过程流程 Measure (测量 )： 1

2、、确定项目的关键质量特性Y 2、定义Y的绩效标准 3、验证Y的测量系统 Analyze (分析 )： 1、了解过程能力 2、定义项目改进目标 3、确定波动来源 Improve (改进 )： 1、筛选潜在的根源 2、发现变量关系 3、建立营运规范 Control (控制 )： 1、验证输入变量的测量系统 2、确定改进后的过程能力 3、实施过程控制 项目实施流程项目实施流程 1.定义2.测量 3.分析4.改进5.控制 DMAIC 公司生产线 手机板 客户投诉： 手机事业部投诉，公司 加工的手机板中BGA焊接质 量不好，返工量比较大， 而在其它公司加工的BGA则 返工量极少。 顾客的呼声顾客的呼声

3、B24 MAICD 1 1 、确定项目关键确定项目关键 2 2 、制订项目规划、制订项目规划 3 3 、定义项目流程、定义项目流程 BGABGA焊接返工原因分析焊接返工原因分析 目前公司加工的手机板中BGA的返修 率超过了1。具体分布如下图： 空洞所 占比例 最高为 55.45% 由于不是100 检查，还有大量 的焊接空洞问题 未得到修复 MAICD 1 1 、确定项目关键确定项目关键 2 2 、制订项目规划、制订项目规划 3 3 、定义项目流程、定义项目流程 BGABGA焊接空洞的危害焊接空洞的危害 MAICD 1 1 、确定项目关键确定项目关键 2 2 、制订项目规划、制订项目规划 3 3

4、 、定义项目流程、定义项目流程 可靠性低； 生产效率低； 合格率低； 返修成本高。 焊接空洞过大的影响 ： 如图所示，空洞是焊接中 出现的普遍的难以完全避 免的现象，它归结于焊接 过程中的焊料收缩、排气 和残存的助焊剂。很小的 焊接空洞不会对焊接性能 产生明显的影响。 可靠性低 由于无法对BGA的焊接 进行100检查，从而进 行返工，还有大量的 BGA焊接空洞缺陷的手 机发给用户，严重影响 手机的使用可靠性。 BGABGA焊接问题描述焊接问题描述 经检验，在BGA的 回流焊中，焊点的 空洞比例高达60 ，焊点空洞面积比 有的超过20。 MAICD 1 1 、确定项目关键确定项目关键 2 2 、

5、制订项目规划、制订项目规划 3 3 、定义项目流程、定义项目流程 与竞争对手的比较情况与竞争对手的比较情况 A A100Motorola8088Nokia8210 随机抽Motorola、Nokia和我公司5只手机进行检测， 结果如下： MotorolaBGA有空洞的焊球数占总焊球数的6%， Nokia为9%,而且 空洞的面积与焊球的面积比均在10以内 。 我公司在60%以上,空洞的面积与焊球的面积比有的超过20。 MAICD 1 1 、确定项目关键确定项目关键 2 2 、制订项目规划、制订项目规划 3 3 、定义项目流程、定义项目流程 差距很大！ 公司关于手机的战略公司关于手机的战略 MAI

6、CD 1 1 、确定项目关键确定项目关键 2 2 、制订项目规划、制订项目规划 3 3 、定义项目流程、定义项目流程 产品质量是手机实现跨越式发展的重 要支撑 “2003年的上台阶 (50亿发货任务)及 2004年手机经营进入 一个新的境界才是我 们的阶段目标 。” 总经理 必须提高 产品质量！ 项目关键项目关键 根据前面的分析，为 提高手机单板的焊接 质量，确定本项目的 关键（即CTQ-关键 质量特性）为：BGA焊接 空洞缺陷率 MAICD 1 1 、确定项目关键确定项目关键 2 2 、制订项目规划、制订项目规划 3 3 、定义项目流程、定义项目流程 过程高端流程图过程高端流程图 Suppl

7、ier 供应商 Input 输入 Process 过程 Output 输出 Customer 客户 仓储部 焊接 材料 设备 人员 文件 程序 焊接好的BGA生产部 返修线 MAICD 1 1 、确定项目关键确定项目关键 2 2 、制订项目规划、制订项目规划 3 3 、定义项目流程、定义项目流程 项目审批立项项目审批立项 MAICD 1 1 、确定项目关键确定项目关键 2 2 、制订项目规划、制订项目规划 3 3 、定义项目流程、定义项目流程 详见附件1 项目立项和成果评估报告 网上立项、批准 业务聚焦（Business case） 提高手机产品质量，降低生产返修率，使顾客 更加满意； 直接收

8、益100万/年以上（减少维修费）； 间接收益巨大：产品的可靠性提高，提升品牌 形象，增加市场竞争力，扩大市场份额增加营 业收入。 项目进度（Project Plan） 团队组成（Team） 目标确定（Goal Statement） 通过分析找出造成BGA焊接空洞的根本 原因； 将BGA焊接空洞缺陷率由目前的63降 到20以下（见分析阶段目标确定） 。 项目范围（Project Scope） 针对手机产品； 涉及生产、工艺、质量等环节。 问题陈述（Problem Statement） 手机板BGA的焊点的空洞比例高达60 ； 手机板BGA焊点空洞的面积比严重的超过20 ； 随着手机产品作为公司重

9、点产品，销量越来 越大，投诉越来越多。 项目规划项目规划 xx 质量部 项目策划、组织实施 xx 工艺部 项目实施 xx 工艺部 工艺分析改进 xx 工艺部 工艺分析改进 xx 工艺部 工艺分析改进 xx 质量部 项目实施 xx 生产部 回流温度曲线调校 项目里程碑7/5-7/318/1-9/159/15- 10/15 10/15-11/3112/1-12/30 定义 测量 分析 改进 控制 MAICD 1 1 、确定项目关键确定项目关键 2 2 、制订项目规划、制订项目规划 3 3 、定义项目流程、定义项目流程 项目实施流程项目实施流程 1.定义2.测量 3.分析4.改进5.控制 DMAIC

10、 选择项目的关键质量特性选择项目的关键质量特性Y Y BGA焊接空洞的缺陷率 BGA焊接空洞的 缺陷数 BGA焊接空洞 与焊球的 面积比平均值 BGA焊接空洞 与焊球的面积 比最大值 在几个可能选择的关键质量特性 Y中，这是比较好的一个！ MAICD 1 1 、确定关键质量特性确定关键质量特性 Y Y 2 2 、定义定义 Y Y 的绩效标准的绩效标准 3 3 、验证、验证 Y Y 的测量系统的测量系统 确定项目的关键质量特性确定项目的关键质量特性Y Y 根据前面的分析， 确定本项目的关键 质量特性（即 Y） 为： BGA焊接空洞 与焊球的面积比 最大值 MAICD 1 1 、确定关键质量特性确

11、定关键质量特性 Y Y 2 2 、定义定义 Y Y 的绩效标准的绩效标准 3 3 、验证、验证 Y Y 的测量系统的测量系统 对对Y Y的定义的定义 MAICD 1 1 、确定关键质量特性确定关键质量特性 Y Y 2 2 、定义定义 Y Y 的绩效标准的绩效标准 3 3 、验证、验证 Y Y 的测量系统的测量系统 红色圈内为空洞面积 黑色圈内为焊球面积 （包括红圈内面积） 空洞面积比 空洞面积 焊球面积 BGA焊接空洞与焊球的面积比最大（即Y）值 是一个BGA所有焊点中空洞面积比的最大值 Y Y的绩效标准的绩效标准 公司标准： 结合IPC标准制定空洞接受标准： IPC标准： MAICD 1 1

12、 、确定关键质量特性确定关键质量特性 Y Y 2 2 、定义定义 Y Y 的绩效标准的绩效标准 3 3 、验证、验证 Y Y 的测量系统的测量系统 见公司标准，编号ZX.G.3275 空洞/焊球面积比超过10%即为空洞缺陷 每个BGA只要有一个焊球空洞缺陷，即为不合格。 测量系统分析测量系统分析 测量系统的型号：AXI-RAY测 试仪 测量系统已校准 测量值：焊点的空洞面积比 单位： 测量系统的重复性和再 现性如何呢？ MAICD 1 1 、确定关键质量特性确定关键质量特性 Y Y 2 2 、定义定义 Y Y 的绩效标准的绩效标准 3 3 、验证、验证 Y Y 的测量系统的测量系统 测量系统分

13、析测量系统分析 让3个操作员对编号的12个BGA焊点面积分别作测量。操作员采用随机抽 取焊点的方式测量焊点面积，3个作业员测量一次后，再重新对这些焊点进行 编号测量，再由操作员随机在样品中取样测量，3个操作员第二次测量后，再 进行第三次测量。共获得108个数据。 MAICD 1 1 、确定关键质量特性确定关键质量特性 Y Y 2 2 、定义定义 Y Y 的绩效标准的绩效标准 3 3 、验证、验证 Y Y 的测量系统的测量系统 数据是交叉型的 模型为：BGA焊接空洞面积比操作者焊点焊点*操作者误差 树图 测量系统分析测量系统分析 Variability 图 直观可以看出： 操作者和测量次数 之间

14、的变差很小。 MAICD 1 1 、确定关键质量特性确定关键质量特性 Y Y 2 2 、定义定义 Y Y 的绩效标准的绩效标准 3 3 、验证、验证 Y Y 的测量系统的测量系统 部分测量数据 测量的数 据结果 测量系统分析测量系统分析 方差分析结果：PARETO图 ： 从方差分析结果和PARETO图可以看出：焊点的变差 占99.87%，测量次数之间的变差只占0.13%。 MAICD 1 1 、确定关键质量特性确定关键质量特性 Y Y 2 2 、定义定义 Y Y 的绩效标准的绩效标准 3 3 、验证、验证 Y Y 的测量系统的测量系统 测量系统分析测量系统分析 30% GR&R10， 测量系统

15、有效 MAICD 1 1 、确定关键质量特性确定关键质量特性 Y Y 2 2 、定义定义 Y Y 的绩效标准的绩效标准 3 3 、验证、验证 Y Y 的测量系统的测量系统 详见附件3 AXI-RAY测试仪的测量系统分析 测量阶段小结测量阶段小结 MAICD 1 1 、确定关键质量特性确定关键质量特性 Y Y 2 2 、定义定义 Y Y 的绩效标准的绩效标准 3 3 、验证、验证 Y Y 的测量系统的测量系统 分析阶段 确定了项目的关键质量特性Y； 定义了关键质量特性Y的绩效指标； 测量系统满足要求。 项目实施流程项目实施流程 1.定义2.测量 3.分析4.改进5.控制 DMAIC MAICD

16、1 1 、了解过程能力了解过程能力 2 2 、定义改进目标、定义改进目标 3 3 、确定波动来源、确定波动来源 BGABGA焊接空洞缺陷的现状焊接空洞缺陷的现状 随机抽取正 在生产的手机板 100块，使用AXI- RAY测试仪检查每 个BGA的焊点的空 洞缺陷面积比， 发现有63的BGA 按照公司规定的 标准为不合格。 目前生产的手机板 有8种，由于A100板生产 量最大，选定项目 的改进从A100 手机板开始 每班随机抽取 六块A100手机板， 每块手机板上随机 抽取一个BGA，共6 个BGA进行测量， 采用每个BGA中空 洞面积最大的焊点 作为样本，抽取6 班共36个数据。 当前当前Y Y的过程能力分析的过程能力分析