降低BGA焊点失效率的QC成果总结--板报版[1]ppt课件

1、降低售后手机BGA焊接失效的比率深圳康佳通讯科技 BGA焊接QC小组一、概 况 随着科学技术的开展和人们消费观念的转变，人们对电器产品的要求不再只是满足某一项特定的需求，更多地对外观、尺寸大小、多功能集成等提出了更高的要求，为了满足这一要求，BGA封装的IC在电器产品中得到了广泛运用，而且其集成度越来越高，体积越做越小，对贴片精度和焊接的可靠性也提出更高的要求； 通讯产品的BGA普通都是0.5、0.65mm的间距小BGA,售后产品的BGA焊接失效问题不断是困扰各大厂商的艰苦难题，其可维修性相对较差，维修需求特定的工具，维修周期长，直接关系到公司的品牌声誉和经济效益；降低BGA焊接失效的比率也是

2、我司的迫切需求。二、小 组 简 介1、小组情况：小组名称BGA焊接QC小组成立时间2005年2月课题名称降低售后手机BGA焊接失效的比率小组类型攻关型活动时间2005.2 2006.1小组学习情况接受TQC、TL9000 和 6 sigma 培训平均约为120课时；小组活动情况共活动17次使用工具头脑风暴法、系统图、点检表、DOE等2、小组成员简介序号姓 名性别文化职务组内职务1杨春华男本 科高级工艺工程师组 长2贺大成男本 科质管TQM工程师副组长3梁 勇男本 科SMT主管组 员4谢水兴男本 科SMT助理厂长组 员5运治任男本 科开发硬件工程师组 员6易耀师男本 科开发硬件工程师组 员7孙小

3、兰女大 专制造二厂质量主管组 员8袁永华男大 专制造二厂技术主管组 员9罗 芳男大 专品质部工程师组 员QC活动流程图6、制定对策7、对策实施5、要因确认10、稳定措施8、效果检验11、今后课题NOYes4、缘由分析3、目的设定与 可行性分析2、现状分析1、选 题9、经济效益三、选题理由制程能力提升手机正在朝小、薄和多功能的方向开展，PCB板的贴片密度会越来越高，BGA的封装尺寸将进一步减少，制造难度也越来越高，相应的对制程才干的要求也越来越高；对早期返修机和保内维修机的分析中发现，属于BGA焊接问题引起的缺点机约占总体缺点机的10%20%；而且这类缺点机难以检测和维修，维修时BGA的报废率相

4、当高，而BGA是手机最贵重的IC之一；本钱控制国产手机阅历了一个严冬，消费者对国产手机的质量情况普遍自信心缺乏，在99-02年期间被国产手机占领的市场份额正一步步被产质量量问题所葬送，因BGA焊点失效引起的维修周期长、多次维修严重打击了消费者对国产手机的自信心；市场压力降低售后手机BGA焊接失效的比率四、现 状 调 查1、对2004年9月份至2005年1月份的售后BGA焊接失效情况统计如下表：月 份失效率备 注04年09月1.25%1、由于行业的特殊性，不宜公布各月份的零售数和售后焊接失效数等敏感数据；2、BGA焊接失效的定义：经过二厂排查完其他原因，确认为BGA问题，但是拆BGA后，测试BG

5、A正常，则定义为BGA焊接失效;3、统计方法：04年10月0.80%04年11月1.11%04年12月0.66%05年01月1.05%平 均0.86%2、BGA焊接失效比率变化趋势图：五、目的设定和可行性分析1、经过全员讨论，我们设定了活动目的：早期返修BGA焊接失效比率下降到0.2%；2、可行性分析：目标是可以实现的公司各级指点注重和支持，小组成员具有剧烈的创新认识和开辟精神；拥有一流的SMT贴片设备和检测设备；有多年的手机研发、消费、维修阅历。具有一支技术精深，能打硬仗的技术队伍；工人都经过了严厉的培训，具有高质量的调整作业才干；对部分国内一流手机厂商进展调查，发现有厂商可以在1-2款机型

6、上到达早期返修BGA焊接失效比率0.2%的目的；六、活 动 计 划1、由于这个工程是业内的一大难题，而且由于BGA焊接失效的比率为1%左右，需求验证BGA焊接可靠性的实验根本上都是破坏性的实验，而且不能完全模拟到用户的实践运用情况，因此我们选择了售后质量跟踪的方式来对改善效果进展验证，相应的活动周期设定的较长，为1年时间；2、详细活动方案 日期项目05.205.305.405.505.6-05.805.905.10-05.1206.1责任人主题选定全 员了解现状全 员确定目标全 员制定活动计划贺大成初步原因分析全 员研究对策实施全 员阶段效果跟进孙小兰检讨并进一步提出对策并实施全 员效果跟进孙

7、小兰反省和以后的发展全 员方案实践七、原 因 分 析人机料法售后BGA焊接失效比率较高测温仪回流炉印刷锡膏厚度不均构造设计不合理温区不够精度不够锡膏印刷机贴片机贴片精度不够BGA焊盘小PCB刚度不够Ni-Au板焊点容易失效焊盘强度不够锡膏成分不是最正确操作不当培训缺乏环MSD处置不当SMT车间温湿度控制不到位八、要 因 确 定 序号原因项目实际情况确认调查人结果01PCB板的刚度不够1、手机装配后只有边缘上有支撑点，而CPU的位置基本上都是在中部，刚度最小，在用户按键时PCBA板受力后变形最大，BGA焊点容易疲劳损坏；通过对50PCS故障板进行阻值测试，对6PCS故障板进行红墨水及切片试验发现

8、失效焊点都集中在形变最大的两个边及两对角上。2、PCB板厚为0.8mm左右，PCB板较软； 贺大成是主因02BGA焊盘偏小经测量BGA的Pad为0.25mm，经评估加大到0.316mm应该不会引起短路、连锡等质量问题，IC厂商基本认同这一观点，后续会考虑导入。杨春华以后可以考虑03锡膏成分不是最佳经过对几个知名品牌（Longtai,KOKI,ALPHA等）的锡膏做试验验证发现：焊接质量和这几种锡膏的相关性很小；所有小组成员非主因04PCB一侧的焊点强度不高在做6PCS的红墨水试验中发现：拔起BGA可以看到共有23个在PCB一侧的焊点断裂.（用的是M929进行试验，单个BGA焊点数为260个）；

9、杨春华贺大成是主因05Ni-Au板焊点容易失效对早期返修的Ni-Au板拆卸BGA发现存在“black pad”现象,导致BGA焊点过早失效；信息产业部第5研究所的切片实验发现BGA焊点的合金层同镍层之间有裂缝，判断为PCB制作采用化镍沉金ENIG制作工艺造成的BGA小焊盘出现“black pad”隐患。 杨春华是主因序号原因项目实际情况确认调查人结果06贴片机贴片精度不够我司使用的是松下的贴片机，经过厂家核准相关指标完全符合要求；谢水兴非主因07锡膏印刷厚度不均，部分焊盘的焊锡充满度不够经对印刷锡膏厚度的测试，其CPK为0.8左右，偏低；锡膏厚度不均会造成焊点成型大小不一致，受力不均，部分偏小

10、焊点提前失效，影响焊接质量；贺大成罗 芳是主因08回流炉的温区不够回流炉使用的是业界普遍使用的7温区回流炉。谢水兴非主因09测温仪的测温精度不够经过校准，测温仪的测试精度能够达到+/-0.3度，满足要求；梁 勇非主因10人员培训不足对操作员工进行了书面和操作的考试，能够达到要求；谢水兴非主因11结构设计不合理按键的力度全部直接作用于PCB板上，没有避免PCB板的中部受力；运治任是主因12MSD处理不当湿敏感元件都已严格按照湿敏感元件处理指引 执行。杨春华非主因13SMT车间温湿度控制不到位在SMT车间放置了5台抽湿机和单独的中央空调，通过温湿度仪长期监测，温度一直控制在242 ，湿度一直控制在

11、40%-60%，完全符合要求；谢水兴非主因九、对 策 研 究 与 实 施1、经过仔细分析、总结，小组一同制定了如下对策表： 序号要因责任人对 策措施开始导入时间措施导入完成时间01PCB板的刚度不够易耀师运治任1、增加PCBA板装配后的支撑;2、把PCB的厚度从0.8mm加厚到1mm;05年4月05年5月02Ni-Au板焊点容易失效杨春华梁勇导入OSP板替代Ni-Au板05年4月05年5月03PCB一侧的焊点强度不高杨春华梁勇采用NSMD工艺替代SMD工艺，对BGA封装的IC进行底部填充处理；05年4月05年5月04锡膏印刷厚度不均，部分焊盘的焊锡充满度不够贺大成梁勇谢水兴调整印刷锡膏机的刮刀

12、压力、刮刀速度、脱模速度和拼板支撑；把锡膏应刷作为关键工位，并做SPC控制；05年4月05年5月05结构设计不合理易耀师运治任在结构上避免按键力度直接作用于PCBA板上；05年4月05年5月 2、各要因的对策实施情况： a、 PCB板的刚度不够对策实施 在手机后壳上设计塑胶凸棱，在BGA的周围构成支撑边，如以下图所示： 后壳对PCBA构成结实的支撑，加强PCBA的刚度； 把PCB板的厚度从0.8mm加厚到1mm;实施效果 原来BGA的四边分别到最近支撑点的平均间隔为：45mm ；改善后，BGA四边离最近 支撑边的平均间隔分别为：11mm；大大改善了BGA焊盘处的PCB刚度； PCB板厚度加厚到

13、1mm改善了PCB板本身的刚度；53mm8mmb、 Ni-Au板焊点容易失效对策实施 用OSP板替代Ni-Au板；实施效果 经过对OSP板的周转板维修发现: OSP板没有Ni-Au板存在的black pad缺陷；但是OSP板对消费安排提出了更高的要求：从拆包装到SMT贴片焊接完成的间隔要小于8个小时，经过工艺调整可以到达要求。c、PCB一侧的焊点强度不高对策实施1： 把SMD工艺的焊盘改为NSMD工艺的焊盘，如以下图所示：改为 实施效果1： 根据IPC-7095,采用NSMD工艺使焊锡围绕在焊盘边缘可以明显改善焊点的 可靠性。没有另外安排实验进展验证对策实施2 对BGA导入Underfill底

14、部填胶工艺；实施效果2 防止了PCBA板受力变形时BGA的部分形变过大，也对焊点进展了有效的维护；下面是对策实施前后的实验结果：实验类型试验方法试验日期实验机状态和数量实验结果按键试验按键的力度为600gw,按键的次数为100000次，频率为60次/min；2005-5-12 BGA未填胶10台4万次时已经有4台出现重启、死机等故障；其余6台试验正常；2005-5-13 BGA填胶10台按键试验合格 d、印刷锡高的厚薄不均，部分焊盘的焊锡充溢度不够；对策实施 经过DOE实验发现刮刀速度和对PCB板的支撑是关键缘由，经过反复实验刮刀速度为：20mm/s左右为最正确不同的板子需求微调；对于支撑问题

15、：采用夹具进展支撑，把点支撑变为面支撑，限制PCB板在印刷锡膏时的形变；每两 小时抽2块拼板进展测试，记录其测试值并计算Cpk。Cpk1.3的工程师必需检查缘由并进展调整参数； 实施效果 锡膏厚度Cpk值根本上都可以到达1.33以上，满足小组设定的要求，下面是4-5月份的印刷锡膏厚度CPK走势图：e、构造设计不合理对策实施 为了防止按键力直接作用到PCBA板上，在设计上进展了大胆的创新，把本来设计在PCB板上的按键焊盘移到了添加的柔性电路板上，柔性电路板和PCBA间加上了支撑钢片，把按键力度分布到PCBA板的边缘；如以下图： 实施效果 在模拟按键实验中可以很明显的看到PCBA板的按键形变大大降

16、低；但是由于添加支撑钢片会添加产品的厚度，这一措施只能在厚度允许的机型上添加，目前曾经在几款产品上胜利采用了这一措施。PCB板按键弹片支撑钢片按键弹片+柔性按键板改善前改善后十、阶 段 效 果 确 认 1、跟踪对策导入后的产品只对部分产品进展了全面导入的市场反响，思索到通讯产品的售后反响相对较长，我们决议跟踪3个月来看其效果；下面是跟进05年6月至8月的数据：月 份改善品零售数据当月改善品早期退换期内的BGA焊接失效数焊接失效比率05年6月份1654035290.32%05年7月份1943925440.28%05年8月份2185975030.23%合 计57839215760.27%2、从上面

17、的数据可以看出，售后反响BGA失效的比率曾经有大幅度的下降，但是尚未到达我们最初设定的目的0.2%；十一、检讨与进一步对策1、对市场上前往BGA焊接失效的不良品分析发现大部分是由于BGA的部分焊点有气泡，降低了BGA的焊接强度；经小组讨论和实践验证找到主因如下：预热温度及预热时间设置不当，包裹在锡点中的空气和助焊剂不可以完全挥发；BGA焊盘有盲孔设计，在回流焊接时也容易构成气泡；焊点气泡2、对策和措施实施序号主因责任人对策措施导入时间措施完成时间1预热温度及预热时间设置不当，包裹在锡点中的空气和助焊剂不能够完全挥发；杨春华谢水兴做试验确定最佳炉温曲线（适当延长预热时间），通过x-ray机检查气

18、泡情况；05.09.0205.09.102BGA焊盘有盲孔设计，在回流焊接时也容易形成气泡；运治任易耀师在PCB板设计上避免在焊盘上设计盲孔05.09.1005.09.28改善前Profile设置改善后Profile设置3、实施效果 有效地控制了气泡的大小和数量；改善前改善后十二、效 果 确 认 跟踪对策导入后的产品全部产品导入完成的市场反响，下面是跟进05年10月至12月的早期返修期内的BGA焊接失效的数据：月 份焊接失效比率备注05年10月份0.15%1、由于行业的特殊性，不宜公布各月份的零售数和售后焊接失效数等敏感数据；2、BGA焊接失效的定义：经过二厂排查完其他原因，确认为BGA问题，

19、但是拆BGA后，测试BGA正常，则定义为BGA焊接失效;3、统计方法：05年11月份0.20%05年12月份0.18%平 均0.17% 活动前后BGA早期失效比率对比图：目的达成十三、效 益1、有形效益 1.1、一台早期返修机，包括运费、维修费用、物料损耗等，平均一台BGA失效 的费用在100元左右，以每月销售50万台计算，为公司节省的费用为： 500000*100*0.86%-0.17%=69000元； 1.2、为包内维修也节省了很大一部分的费用，据估算一个月节约的费用在 50000元以上；2、无形效益 2.1、降低了售后BGA失效的比率，提升了产品质量，提高了用户的称心度， 博得了良好的声誉，进而为添加销量铺平了道路。 2.2、全体组员加强了团队认识、质量认识；提高了分析问题、处理问题的能 力，吸引了更多的人员参与到QC活动中来；2.3