1、 降低降低BGABGA焊接焊接 空洞缺陷率空洞缺陷率客戶：客戶：xxxxxxxx黑帶：黑帶：xxxx倡導者：倡導者：xxxxxx指在元件底部以矩陣方式布置的焊錫球為引出端的面陣式封裝集成電路。BGA器件大量用于手機板如：A100（3個BGA）、A300（3個BGA）、628（2個BGA）手機板手機板在在2003年年1月月18日舉行的日舉行的6SIGMA成果發布會上榮獲成果發布會上榮獲二等獎二等獎 Define (定義定義 )： 1、確定項目關鍵、確定項目關鍵 2、制訂項目規劃、制訂項目規劃 3、定義過程流程、定義過程流程 Measure (測量測量 )： 1、確定項目的關鍵質量特性確定項目的關

2、鍵質量特性Y Y 2 2、定義、定義Y Y的績效標準的績效標準 3 3、驗證、驗證Y Y的測量系統的測量系統 Analyze (分析分析 )： 1、了解過程能力、了解過程能力 2、定義項目改進目標、定義項目改進目標 3、確定波動來源、確定波動來源 Improve (改進改進 )： 1、篩選潛在的根源、篩選潛在的根源 2、發現變量關系、發現變量關系 3、建立營運規范、建立營運規范 Control (控制控制 )： 1、驗證輸入變量的測量系統、驗證輸入變量的測量系統 2、確定改進后的過程能力、確定改進后的過程能力 3、實施過程控制、實施過程控制1.1.定義定義2.2.測量測量3.3.分析分析4.4

3、.改進改進5.5.控制控制DMAIC公司生產線手機板客戶投訴客戶投訴： 手機事業部投訴，公司手機事業部投訴，公司加工的手機板中加工的手機板中BGABGA焊接質焊接質量不好，返工量比較大，量不好，返工量比較大，而在其它公司加工的而在其它公司加工的BGABGA則則返工量極少。返工量極少。B24MAICD目前公司加工的手機板中目前公司加工的手機板中BGA的返修的返修率超過了率超過了1。具體分布如下圖：。具體分布如下圖：空洞所占比例最高為55.45%由于不是100檢查，還有大量的焊接空洞問題未得到修復MAICDMAICD 可靠性低；可靠性低； 生產效率低；生產效率低； 合格率低；合格率低； 返修成本高

4、。返修成本高。焊接空洞過大的影響：焊接空洞過大的影響：如圖所示，空洞是焊接中出現的普遍的難以完全避免的現象，它歸結于焊接過程中的焊料收縮、排氣和殘存的助焊劑。很小的焊接空洞不會對焊接性能產生明顯的影響?？煽啃缘涂煽啃缘陀捎跓o法對由于無法對BGA的焊接的焊接進行進行100檢查，從而進檢查，從而進行返工，還有大量的行返工，還有大量的BGA焊接空洞缺陷的手焊接空洞缺陷的手機發給用戶，嚴重影響機發給用戶，嚴重影響手機的使用可靠性。手機的使用可靠性。經檢驗，在BGA的回流焊中，焊點的空洞比例高達60，焊點空洞面積比有的超過20。MAICDA A100Motorola8088Nokia8210 隨機抽隨機

5、抽MotorolaMotorola、NokiaNokia和我公司和我公司5 5只手機進行檢測，只手機進行檢測，結果如下：結果如下： MotorolaBGAMotorolaBGA有空洞的焊球數占總焊球數的有空洞的焊球數占總焊球數的6%6%， NokiaNokia為為9%,9%,而且而且空洞的面積與焊球的面積比均在空洞的面積與焊球的面積比均在1010以內以內 。 我公司在我公司在60%60%以上以上, ,空洞的面積與焊球的面積比有的超過空洞的面積與焊球的面積比有的超過2020。MAICD差距很大！差距很大！MAICD產品質量是手機實現跨越式發展的重產品質量是手機實現跨越式發展的重要支撐要支撐“20

6、03年的上臺階年的上臺階(50億發貨任務億發貨任務)及及2004年手機經營進入年手機經營進入一個新的境界才是我一個新的境界才是我們的階段目標們的階段目標 ?！?總經理總經理必須提高必須提高產品質量！產品質量！根據前面的分析，為根據前面的分析，為提高手機單板的焊接提高手機單板的焊接質量，確定本項目的質量，確定本項目的關鍵（即關鍵（即CTQ-關鍵關鍵質量特性）為：質量特性）為：BGA焊接焊接空洞缺陷率空洞缺陷率MAICDSupplier 供應商Input輸入Process過程Output輸出Customer 客戶倉儲部焊接材料設備人員文件程序焊接好的BGA生產部返修線MAICDMAICD詳見附件詳

7、見附件1 1 項目立項和成果評估報告項目立項和成果評估報告網上立項、批準網上立項、批準業務聚焦（業務聚焦（Business case）提高手機產品質量，降低生產返修率，使顧客提高手機產品質量，降低生產返修率，使顧客更加滿意；更加滿意；直接收益直接收益100100萬萬/ /年以上（減少維修費）；年以上（減少維修費）；間接收益巨大：產品的可靠性提高，提升品牌間接收益巨大：產品的可靠性提高，提升品牌形象，增加市場競爭力，擴大市場份額增加營形象，增加市場競爭力，擴大市場份額增加營業收入。業收入。項目進度（項目進度（Project Plan） 團隊組成（團隊組成（Team） 目標確定（目標確定（Goal

8、 Statement）通過分析找出造成通過分析找出造成BGABGA焊接空洞的根本焊接空洞的根本原因；原因；將將BGABGA焊接空洞缺陷率由目前的焊接空洞缺陷率由目前的6363降降到到2020以下（見分析階段目標確定）。以下（見分析階段目標確定）。項目范圍（項目范圍（Project Scope）針對手機產品；針對手機產品；涉及生產、工藝、質量等環節。涉及生產、工藝、質量等環節。問題陳述（問題陳述（Problem Statement）手機板手機板BGABGA的焊點的空洞比例高達的焊點的空洞比例高達6060 ；手機板手機板BGABGA焊點空洞的面積比嚴重的超過焊點空洞的面積比嚴重的超過2020；隨著

9、手機產品作為公司重點產品，銷量越來隨著手機產品作為公司重點產品，銷量越來越大，投訴越來越多。越大，投訴越來越多。xx 質量部質量部 項目策劃、組織實施項目策劃、組織實施xx 工藝部工藝部 項目實施項目實施xx 工藝部工藝部 工藝分析改進工藝分析改進xx 工藝部工藝部 工藝分析改進工藝分析改進xx 工藝部工藝部 工藝分析改進工藝分析改進 xx 質量部質量部 項目實施項目實施xx 生產部生產部 回流溫度曲線調校回流溫度曲線調校項目里程碑7/5-7/318/1-9/159/15-10/1510/15-11/3112/1-12/30定義測量分析改進控制MAICD1.1.定義定義2.2.測量測量3.3.

10、分析分析4.4.改進改進5.5.控制控制DMAIC BGA焊接空洞的缺陷率BGA焊接空洞的焊接空洞的缺陷數缺陷數BGA焊接空洞焊接空洞與焊球的與焊球的面積比平均值面積比平均值BGA焊接空洞焊接空洞與焊球的面積與焊球的面積比最大值比最大值在幾個可能選擇的關鍵質量特性在幾個可能選擇的關鍵質量特性Y中，這是比較好的一個！中，這是比較好的一個！優點可以作為連續數據進行處理，進行分析比離散數據用的數據少不足無法與焊接缺陷率對應 直接和BGA焊接空洞缺陷率，同時又可以作為連續數據處理。優點BGA焊接空洞與焊球的面積比平均值BGA焊接空洞與焊球的面積比最大值MAICD根據前面的分析，根據前面的分析，確定本項

11、目的關鍵確定本項目的關鍵質量特性（即質量特性（即 Y）為：為：BGA焊接空洞焊接空洞與焊球的面積比與焊球的面積比最大值最大值MAICDMAICD紅色圈內為空洞面積黑色圈內為焊球面積（包括紅圈內面積）空洞面積比空洞面積比空洞面積空洞面積焊球面積焊球面積BGA焊接空洞與焊球的面積比最大（即焊接空洞與焊球的面積比最大（即Y）值值是一個是一個BGA所有焊點中所有焊點中空洞面積比空洞面積比的的最大值最大值空洞位置一級標準二級標準三級標準直徑比60%直徑比45% 直徑比30%面積比36%面積比20.25% 面積比9%直徑比50%直徑比35% 直徑比20%面積比25%面積比12.25% 面積比4%在球中間球

12、與PCB界面公司標準：公司標準： 結合結合IPCIPC標準制定空洞接受標準：標準制定空洞接受標準： IPCIPC標準：標準：MAICD見公司標準，編號見公司標準，編號ZX.G.3275空洞空洞/ /焊球面積比超過焊球面積比超過10%10%即為空洞缺陷即為空洞缺陷每個每個BGABGA只要有一個焊球空洞缺陷，即為不合格。只要有一個焊球空洞缺陷，即為不合格。測量系統的型號：AXI-RAY測試儀 測量系統已校準測量值：焊點的空洞面積比單位：測量系統的重復性和再現性如何呢？MAICD讓3個操作員對編號的12個BGA焊點面積分別作測量。操作員采用隨機抽取焊點的方式測量焊點面積，3個作業員測量一次后，再重新

13、對這些焊點進行編號測量，再由操作員隨機在樣品中取樣測量，3個操作員第二次測量后，再進行第三次測量。共獲得108個數據。 MAICD數據是交叉型的模型為：BGA焊接空洞面積比操作者焊點焊點*操作者誤差樹圖樹圖空洞面積012345678110111223456789110111223456789110111223456789123焊點 within 操作員Variability 圖圖直觀可以看出：操作者和測量次數之間的變差很小。MAICD操作員樣品測量值（） 操作員 樣品測量值（） 操作員 樣品測 量 值（）112.8112.7112.7121.4121.4121.4134.2134.1134.1

14、143.3143.3143.4154.2154.3154.2160.6160.6160.7170.8170.8170.8184183.9184193.3193.2193.31103.21103.21103.11117.81117.81117.71122.31122.21122.3212.9212.8212.7221.5221.4221.4部分測量數據部分測量數據測量的數據結果方差分析結果：方差分析結果：PARETO圖：圖：從方差分析結果和PARETO圖可以看出：焊點的變差占99.87%，測量次數之間的變差只占0.13%。MAICD30%GR&R10，測量系統有效MAICD詳見附件詳見附件3 A

15、XI-RAY3 AXI-RAY測試儀的測量系統分析測試儀的測量系統分析MAICD分析階段分析階段確定了項目的關鍵質量特性Y；定義了關鍵質量特性Y的績效指標；測量系統滿足要求。1.1.定義定義2.2.測量測量3.3.分析分析4.4.改進改進5.5.控制控制DMAICMAICD隨機抽取正在生產的手機板100塊，使用AXI-RAY測試儀檢查每個BGA的焊點的空洞缺陷面積比，發現有63的BGA按照公司規定的標準為不合格。目前生產的手機板目前生產的手機板有有8種，由于種，由于A100板生產板生產量最大，選定項目量最大，選定項目的改進從的改進從A100手機板開始手機板開始每班隨機抽取六塊A100手機板，每

16、塊手機板上隨機抽取一個BGA，共6個BGA進行測量，采用每個BGA中空洞面積最大的焊點作為樣本，抽取6班共36個數據。MAICD部分測量數據部分測量數據詳見附件詳見附件4-4-改進前改進前的過程能力分析的過程能力分析 W W檢驗結果不能拒絕是正態分布的假設檢驗結果不能拒絕是正態分布的假設 IRIR控制圖中的檢驗無異常點，表明過程穩定控制圖中的檢驗無異常點，表明過程穩定 MAICD數據分析數據分析 當前當前短期過程能力短期過程能力Cpk= -0.067，非常低，迫切需要改進。，非常低，迫切需要改進。過程能力指數過程能力指數MAICD目標描述：目標描述： 從從20022002年年7 7月到月到20

17、022002年年1212月，手月，手機板機板BGABGA焊接空洞焊接空洞不合格率降低到不合格率降低到20%20%以下。以下。MAICD焊膏印刷焊膏印刷檢查檢查回流焊回流焊YS 印刷不良 YS 焊接空洞缺陷 XS 1)操作者技能 2)檢驗工藝規范 3）規范培訓 4）X-Ray 檢 測儀器 YS 焊接缺陷 XS 1)峰值溫度 2)升溫速率 3)預熱段時間 4)回流段時間 5)冷卻速率從過程流程圖可知：影響從過程流程圖可知：影響BGA焊接空洞缺陷的潛在因素有焊接空洞缺陷的潛在因素有31項項XS 1) 鋼網厚度 2）鋼網開口尺寸 3）鋼網開口形狀 4）鋼網臟污 5）焊膏粒子直徑 6) 焊膏解凍時間 7

18、）焊膏攪拌時間 8) 焊膏自動攪拌 9）焊膏手工攪拌 10）焊膏粘度 11) 刮刀壓力 12) 刮刀速度 13）刮刀質量 14）刮刀印刷行程 15）印刷環境 16）焊膏暴露時間XS 1）器件焊球不光滑凹坑2）焊球本身有空洞3）焊膏不同4）PCB焊盤中的通路孔設計5) PCB印制板焊盤臟污6）PCB焊盤電鍍不良YS來料不良物料和設計物料和設計MAICD應用原因結果矩陣，找出影響應用原因結果矩陣，找出影響BGA焊接空洞的關鍵潛在因素焊接空洞的關鍵潛在因素12項項MAICD對客戶的重要性評分33911234 輸出物料和印刷準備待焊接的電路板焊接后的電路板經檢驗后的電路板總計輸入1器件焊球不光滑凹坑8

19、1911092器件焊球本身有空洞6181943焊膏不同89711154PCB焊盤中的通路孔設計5131465PCB印制板焊盤臟污6571976PCB焊盤電鍍不良76711037鋼網厚度7361858鋼網開口形狀5321439焊膏粒子直徑35517010焊膏攪拌時間29618811焊膏手工攪拌15415512焊膏粘度44315213刮刀壓力26416114刮刀速度26416115刮刀質量53214316刮刀印刷行程26315217印刷環境38517918焊膏暴露時間278110019鋼網開口尺寸56316120鋼網臟污65417021焊膏解凍時間 26416122焊膏自動攪拌25314923峰值

20、溫度22919424升溫速率22515825保溫時間 22919426回流段時間22919427冷卻速率22616728操作者技能11182329檢驗工藝規范11192430規范培訓11172231X-Ray 檢測儀器 111722通過通過FMEA：從：從12個因子中找出個因子中找出6項對項對BGA焊接空洞有潛在影響的因素焊接空洞有潛在影響的因素MAICD工序輸入輸入潛在的失潛在的失效模式效模式潛在的失潛在的失效影響效影響SEV潛在的失效原潛在的失效原因因OCC檢測方法檢測方法DETRPN器件焊球不光滑凹坑wetting慢空洞、裂縫4焊接時形成氣泡4目檢464焊球本身有空洞焊接后仍存在空洞空洞

21、4空洞不能消除4目檢580不同焊膏wetting慢、效果差空洞變大9未完全清除氧化物9操作者確認2162PCB印制板焊盤臟污上錫不良虛焊、空洞8焊盤氧化、污物3目檢372PCB焊盤電鍍不良wetting慢、效果差虛焊、空洞8電鍍針孔、氧化2目檢464鋼網厚度有機物未能徹底排出虛焊、空洞8印刷厚度太厚9操作者確認2144焊膏攪拌攪拌不合適 空洞、虛焊等6時間不合規范2操作者確認560環境濕度焊接易氧化空洞5濕度大5濕度儀檢測375焊膏暴露時間 時間長各種缺陷包括空洞9焊接成分發生變化5操作者確認3135保溫時間太短或太短 各種缺陷包括空洞6設置不當9機器自動檢測2108回流時間太長各種缺陷包括空洞7設置不當9自動檢測2126峰值溫度太高各種缺陷包括空洞8設置不當8自動檢測2128物料與設計回流焊焊膏印刷詳見附件詳見附件2 2MAICDFMEA確定的主要潛在影響因子當前短期過程能力：當前短期過程能力： Cpk= -0.067確定了改進目標確定了改進目標引起引起BGA焊接空洞不良的潛在原因：焊接空洞不良的潛在原因： 焊膏牌號焊膏牌號 焊膏暴露時間焊膏暴露時間 峰值溫度峰值溫度 回流時間回流時間 保溫時間保溫時間改進階段改進階段MAICD1.1.定義定義2.2.測量