1、降低售后手機BGA焊接失效的比率深圳康佳通訊科技 BGA焊接QC小組一、概 況 隨著科學技術的開展和人們消費觀念的轉變，人們對電器產品的要求不再只是滿足某一項特定的需求，更多地對外觀、尺寸大小、多功能集成等提出了更高的要求，為了滿足這一要求，BGA封裝的IC在電器產品中得到了廣泛運用，而且其集成度越來越高，體積越做越小，對貼片精度和焊接的可靠性也提出更高的要求； 通訊產品的BGA普通都是0.5、0.65mm的間距小BGA,售后產品的BGA焊接失效問題不斷是困擾各大廠商的艱苦難題，其可維修性相對較差，維修需求特定的工具，維修周期長，直接關系到公司的品牌聲譽和經濟效益；降低BGA焊接失效的比率也是

2、我司的迫切需求。二、小 組 簡 介1、小組情況：小組名稱BGA焊接QC小組成立時間2005年2月課題名稱降低售后手機BGA焊接失效的比率小組類型攻關型活動時間2005.2 2006.1小組學習情況接受TQC、TL9000 和 6 sigma 培訓平均約為120課時；小組活動情況共活動17次使用工具頭腦風暴法、系統圖、點檢表、DOE等2、小組成員簡介序號姓 名性別文化職務組內職務1楊春華男本 科高級工藝工程師組 長2賀大成男本 科質管TQM工程師副組長3梁 勇男本 科SMT主管組 員4謝水興男本 科SMT助理廠長組 員5運治任男本 科開發硬件工程師組 員6易耀師男本 科開發硬件工程師組 員7孫小

3、蘭女大 專制造二廠質量主管組 員8袁永華男大 專制造二廠技術主管組 員9羅 芳男大 專品質部工程師組 員QC活動流程圖6、制定對策7、對策實施5、要因確認10、穩定措施8、效果檢驗11、今后課題NOYes4、緣由分析3、目的設定與 可行性分析2、現狀分析1、選 題9、經濟效益三、選題理由制程能力提升手機正在朝小、薄和多功能的方向開展，PCB板的貼片密度會越來越高，BGA的封裝尺寸將進一步減少，制造難度也越來越高，相應的對制程才干的要求也越來越高；對早期返修機和保內維修機的分析中發現，屬于BGA焊接問題引起的缺點機約占總體缺點機的10%20%；而且這類缺點機難以檢測和維修，維修時BGA的報廢率相

4、當高，而BGA是手機最貴重的IC之一；本錢控制國產手機閱歷了一個嚴冬，消費者對國產手機的質量情況普遍自信心缺乏，在99-02年期間被國產手機占領的市場份額正一步步被產質量量問題所葬送，因BGA焊點失效引起的維修周期長、多次維修嚴重打擊了消費者對國產手機的自信心；市場壓力降低售后手機BGA焊接失效的比率四、現 狀 調 查1、對2004年9月份至2005年1月份的售后BGA焊接失效情況統計如下表：月 份失效率備 注04年09月1.25%1、由于行業的特殊性，不宜公布各月份的零售數和售后焊接失效數等敏感數據；2、BGA焊接失效的定義：經過二廠排查完其他原因，確認為BGA問題，但是拆BGA后，測試BG

5、A正常，則定義為BGA焊接失效;3、統計方法：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焊接失效比率變化趨勢圖：五、目的設定和可行性分析1、經過全員討論，我們設定了活動目的：早期返修BGA焊接失效比率下降到0.2%；2、可行性分析：目標是可以實現的公司各級指點注重和支持，小組成員具有劇烈的創新認識和開辟精神；擁有一流的SMT貼片設備和檢測設備；有多年的手機研發、消費、維修閱歷。具有一支技術精深，能打硬仗的技術隊伍；工人都經過了嚴厲的培訓，具有高質量的調整作業才干；對部分國內一流手機廠商進展調查，發現有廠商可以在1-2款機型

6、上到達早期返修BGA焊接失效比率0.2%的目的；六、活 動 計 劃1、由于這個工程是業內的一大難題，而且由于BGA焊接失效的比率為1%左右，需求驗證BGA焊接可靠性的實驗根本上都是破壞性的實驗，而且不能完全模擬到用戶的實踐運用情況，因此我們選擇了售后質量跟蹤的方式來對改善效果進展驗證，相應的活動周期設定的較長，為1年時間；2、詳細活動方案 日期項目05.205.305.405.505.6-05.805.905.10-05.1206.1責任人主題選定全 員了解現狀全 員確定目標全 員制定活動計劃賀大成初步原因分析全 員研究對策實施全 員階段效果跟進孫小蘭檢討并進一步提出對策并實施全 員效果跟進孫

7、小蘭反省和以后的發展全 員方案實踐七、原 因 分 析人機料法售后BGA焊接失效比率較高測溫儀回流爐印刷錫膏厚度不均構造設計不合理溫區不夠精度不夠錫膏印刷機貼片機貼片精度不夠BGA焊盤小PCB剛度不夠Ni-Au板焊點容易失效焊盤強度不夠錫膏成分不是最正確操作不當培訓缺乏環MSD處置不當SMT車間溫濕度控制不到位八、要 因 確 定 序號原因項目實際情況確認調查人結果01PCB板的剛度不夠1、手機裝配后只有邊緣上有支撐點，而CPU的位置基本上都是在中部，剛度最小，在用戶按鍵時PCBA板受力后變形最大，BGA焊點容易疲勞損壞；通過對50PCS故障板進行阻值測試，對6PCS故障板進行紅墨水及切片試驗發現

8、失效焊點都集中在形變最大的兩個邊及兩對角上。2、PCB板厚為0.8mm左右，PCB板較軟； 賀大成是主因02BGA焊盤偏小經測量BGA的Pad為0.25mm，經評估加大到0.316mm應該不會引起短路、連錫等質量問題，IC廠商基本認同這一觀點，后續會考慮導入。楊春華以后可以考慮03錫膏成分不是最佳經過對幾個知名品牌（Longtai,KOKI,ALPHA等）的錫膏做試驗驗證發現：焊接質量和這幾種錫膏的相關性很小；所有小組成員非主因04PCB一側的焊點強度不高在做6PCS的紅墨水試驗中發現：拔起BGA可以看到共有23個在PCB一側的焊點斷裂.（用的是M929進行試驗，單個BGA焊點數為260個）；

9、楊春華賀大成是主因05Ni-Au板焊點容易失效對早期返修的Ni-Au板拆卸BGA發現存在“black pad”現象,導致BGA焊點過早失效；信息產業部第5研究所的切片實驗發現BGA焊點的合金層同鎳層之間有裂縫，判斷為PCB制作采用化鎳沉金ENIG制作工藝造成的BGA小焊盤出現“black pad”隱患。 楊春華是主因序號原因項目實際情況確認調查人結果06貼片機貼片精度不夠我司使用的是松下的貼片機，經過廠家核準相關指標完全符合要求；謝水興非主因07錫膏印刷厚度不均，部分焊盤的焊錫充滿度不夠經對印刷錫膏厚度的測試，其CPK為0.8左右，偏低；錫膏厚度不均會造成焊點成型大小不一致，受力不均，部分偏小

10、焊點提前失效，影響焊接質量；賀大成羅 芳是主因08回流爐的溫區不夠回流爐使用的是業界普遍使用的7溫區回流爐。謝水興非主因09測溫儀的測溫精度不夠經過校準，測溫儀的測試精度能夠達到+/-0.3度，滿足要求；梁 勇非主因10人員培訓不足對操作員工進行了書面和操作的考試，能夠達到要求；謝水興非主因11結構設計不合理按鍵的力度全部直接作用于PCB板上，沒有避免PCB板的中部受力；運治任是主因12MSD處理不當濕敏感元件都已嚴格按照濕敏感元件處理指引 執行。楊春華非主因13SMT車間溫濕度控制不到位在SMT車間放置了5臺抽濕機和單獨的中央空調，通過溫濕度儀長期監測，溫度一直控制在242 ，濕度一直控制在

11、40%-60%，完全符合要求；謝水興非主因九、對 策 研 究 與 實 施1、經過仔細分析、總結，小組一同制定了如下對策表： 序號要因責任人對 策措施開始導入時間措施導入完成時間01PCB板的剛度不夠易耀師運治任1、增加PCBA板裝配后的支撐;2、把PCB的厚度從0.8mm加厚到1mm;05年4月05年5月02Ni-Au板焊點容易失效楊春華梁勇導入OSP板替代Ni-Au板05年4月05年5月03PCB一側的焊點強度不高楊春華梁勇采用NSMD工藝替代SMD工藝，對BGA封裝的IC進行底部填充處理；05年4月05年5月04錫膏印刷厚度不均，部分焊盤的焊錫充滿度不夠賀大成梁勇謝水興調整印刷錫膏機的刮刀

12、壓力、刮刀速度、脫模速度和拼板支撐；把錫膏應刷作為關鍵工位，并做SPC控制；05年4月05年5月05結構設計不合理易耀師運治任在結構上避免按鍵力度直接作用于PCBA板上；05年4月05年5月 2、各要因的對策實施情況： a、 PCB板的剛度不夠對策實施 在手機后殼上設計塑膠凸棱，在BGA的周圍構成支撐邊，如以下圖所示： 后殼對PCBA構成結實的支撐，加強PCBA的剛度； 把PCB板的厚度從0.8mm加厚到1mm;實施效果 原來BGA的四邊分別到最近支撐點的平均間隔為：45mm ；改善后，BGA四邊離最近 支撐邊的平均間隔分別為：11mm；大大改善了BGA焊盤處的PCB剛度； PCB板厚度加厚到

13、1mm改善了PCB板本身的剛度；53mm8mmb、 Ni-Au板焊點容易失效對策實施 用OSP板替代Ni-Au板；實施效果 經過對OSP板的周轉板維修發現: OSP板沒有Ni-Au板存在的black pad缺陷；但是OSP板對消費安排提出了更高的要求：從拆包裝到SMT貼片焊接完成的間隔要小于8個小時，經過工藝調整可以到達要求。c、PCB一側的焊點強度不高對策實施1： 把SMD工藝的焊盤改為NSMD工藝的焊盤，如以下圖所示：改為 實施效果1： 根據IPC-7095,采用NSMD工藝使焊錫圍繞在焊盤邊緣可以明顯改善焊點的 可靠性。沒有另外安排實驗進展驗證對策實施2 對BGA導入Underfill底

14、部填膠工藝；實施效果2 防止了PCBA板受力變形時BGA的部分形變過大，也對焊點進展了有效的維護；下面是對策實施前后的實驗結果：實驗類型試驗方法試驗日期實驗機狀態和數量實驗結果按鍵試驗按鍵的力度為600gw,按鍵的次數為100000次，頻率為60次/min；2005-5-12 BGA未填膠10臺4萬次時已經有4臺出現重啟、死機等故障；其余6臺試驗正常；2005-5-13 BGA填膠10臺按鍵試驗合格 d、印刷錫高的厚薄不均，部分焊盤的焊錫充溢度不夠；對策實施 經過DOE實驗發現刮刀速度和對PCB板的支撐是關鍵緣由，經過反復實驗刮刀速度為：20mm/s左右為最正確不同的板子需求微調；對于支撐問題

15、：采用夾具進展支撐，把點支撐變為面支撐，限制PCB板在印刷錫膏時的形變；每兩 小時抽2塊拼板進展測試，記錄其測試值并計算Cpk。Cpk1.3的工程師必需檢查緣由并進展調整參數； 實施效果 錫膏厚度Cpk值根本上都可以到達1.33以上，滿足小組設定的要求，下面是4-5月份的印刷錫膏厚度CPK走勢圖：e、構造設計不合理對策實施 為了防止按鍵力直接作用到PCBA板上，在設計上進展了大膽的創新，把本來設計在PCB板上的按鍵焊盤移到了添加的柔性電路板上，柔性電路板和PCBA間加上了支撐鋼片，把按鍵力度分布到PCBA板的邊緣；如以下圖： 實施效果 在模擬按鍵實驗中可以很明顯的看到PCBA板的按鍵形變大大降

16、低；但是由于添加支撐鋼片會添加產品的厚度，這一措施只能在厚度允許的機型上添加，目前曾經在幾款產品上勝利采用了這一措施。PCB板按鍵彈片支撐鋼片按鍵彈片+柔性按鍵板改善前改善后十、階 段 效 果 確 認 1、跟蹤對策導入后的產品只對部分產品進展了全面導入的市場反響，思索到通訊產品的售后反響相對較長，我們決議跟蹤3個月來看其效果；下面是跟進05年6月至8月的數據：月 份改善品零售數據當月改善品早期退換期內的BGA焊接失效數焊接失效比率05年6月份1654035290.32%05年7月份1943925440.28%05年8月份2185975030.23%合 計57839215760.27%2、從上面

17、的數據可以看出，售后反響BGA失效的比率曾經有大幅度的下降，但是尚未到達我們最初設定的目的0.2%；十一、檢討與進一步對策1、對市場上前往BGA焊接失效的不良品分析發現大部分是由于BGA的部分焊點有氣泡，降低了BGA的焊接強度；經小組討論和實踐驗證找到主因如下：預熱溫度及預熱時間設置不當，包裹在錫點中的空氣和助焊劑不可以完全揮發；BGA焊盤有盲孔設計，在回流焊接時也容易構成氣泡；焊點氣泡2、對策和措施實施序號主因責任人對策措施導入時間措施完成時間1預熱溫度及預熱時間設置不當，包裹在錫點中的空氣和助焊劑不能夠完全揮發；楊春華謝水興做試驗確定最佳爐溫曲線（適當延長預熱時間），通過x-ray機檢查氣

18、泡情況；05.09.0205.09.102BGA焊盤有盲孔設計，在回流焊接時也容易形成氣泡；運治任易耀師在PCB板設計上避免在焊盤上設計盲孔05.09.1005.09.28改善前Profile設置改善后Profile設置3、實施效果 有效地控制了氣泡的大小和數量；改善前改善后十二、效 果 確 認 跟蹤對策導入后的產品全部產品導入完成的市場反響，下面是跟進05年10月至12月的早期返修期內的BGA焊接失效的數據：月 份焊接失效比率備注05年10月份0.15%1、由于行業的特殊性，不宜公布各月份的零售數和售后焊接失效數等敏感數據；2、BGA焊接失效的定義：經過二廠排查完其他原因，確認為BGA問題，

19、但是拆BGA后，測試BGA正常，則定義為BGA焊接失效;3、統計方法：05年11月份0.20%05年12月份0.18%平 均0.17% 活動前后BGA早期失效比率對比圖：目的達成十三、效 益1、有形效益 1.1、一臺早期返修機，包括運費、維修費用、物料損耗等，平均一臺BGA失效 的費用在100元左右，以每月銷售50萬臺計算，為公司節省的費用為： 500000*100*0.86%-0.17%=69000元； 1.2、為包內維修也節省了很大一部分的費用，據估算一個月節約的費用在 50000元以上；2、無形效益 2.1、降低了售后BGA失效的比率，提升了產品質量，提高了用戶的稱心度， 博得了良好的聲譽，進而為添加銷量鋪平了道路。 2.2、全體組員加強了團隊認識、質量認識；提高了分析問題、處理問題的能 力，吸引了更多的人員參與到QC活動中來；2.3