降低BGA焊点失效率的QC成果总结-板报版课件

1、降低售后手机BGA焊接失效的比率深圳康佳通信科技有限公司 BGA焊接QC小组未经允许，不得扩散 内部公开一、概 况 随着科学技术的发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应用，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； 通信产品的BGA一般都是0.5、0.65mm的间距小BGA,售后产品的BGA焊接失效问题一直是困扰各大厂商的重大难题，其可维修性相对较差，维修需要特定的工具，维修周期长，直接关系到公司的品牌声誉和经

2、济效益；降低BGA焊接失效的比率也是我司的迫切需求。未经允许，不得扩散 内部公开二、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等未经允许，不得扩散 内部公开QC活动流程图6、制定对策7、对策实施5、要因确认10、巩固措施8、效果检验11、今后课题NOYes4、原因分析3、目标设定与 可行性分析2、现状分析1、选 题9、经济效益未

3、经允许，不得扩散 内部公开三、选题理由制程能力提升手机正在朝小、薄和多功能的方向发展，PCB板的贴片密度会越来越高，BGA的封装尺寸将进一步缩小，制造难度也越来越高，相应的对制程能力的要求也越来越高；对早期返修机和保内维修机的分析中发现，属于BGA焊接问题引起的故障机约占总体故障机的10%20%；而且这类故障机难以检测和维修，维修时BGA的报废率相当高，而BGA是手机最贵重的IC之一；成本控制国产手机经历了一个严冬，消费者对国产手机的质量状况普遍信心不足，在99-02年期间被国产手机占领的市场份额正一步步被产品质量问题所葬送，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

4、的信心；市场压力降低售后手机BGA焊接失效的比率未经允许，不得扩散 内部公开四、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BGA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%未经允许，不得扩散 内部公开2、BGA焊接失效比率变化趋势图：未经允许，不得

5、扩散 内部公开2、可行性分析：目标是可以实现的公司各级领导重视和支持，小组成员具有强烈的创新意识和开拓精神；拥有一流的SMT贴片设备和检测设备；有多年的手机研发、生产、维修经验。具有一支技术精湛，能打硬仗的技术队伍；工人都经过了严格的培训，具有高品质的调整作业能力；对部分国内一流手机厂商进行调查，发现有厂商能够在1-2款机型上达到早期返修BGA焊接失效比率0.2%的目标；未经允许，不得扩散 内部公开2、详细活动计划 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

6、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 员效果跟进孙小兰反省和以后的发展全 员计划实际未经允许，不得扩散 内部公开八、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

7、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）；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

8、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。 杨春华是主因未经允许，不得扩散 内部公开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

9、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40%-60%，完全符合要求；谢水兴非主因未经允许，不得扩散 内部公开九、对 策 研 究 与 实 施1、经过认真分析、总结，小组一起制定了如下

10、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

11、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月未经允许，不得扩散 内部公开 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的四周形成支撑边，如下图所示： 后壳对PCBA形成牢固的支撑，增强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距离为：45mm ；改善后，BGA四边离最近 支撑边的平均距离分别为：11mm；大大改善了BGA焊盘处的PCB刚度； PCB板厚度加厚到1mm改善了PCB板本身的刚度；53mm8mm未经允许，不得扩散 内部公开b、 Ni-A

12、u板焊点容易失效对策实施 用OSP板替代Ni-Au板；实施效果 通过对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板对生产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，经过工艺调整能够达到要求。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。（没有另外安排试验进行验证）未经允许，不得扩散 内部公开 d、印刷锡高的厚薄不均，部分焊盘的焊锡充满度不够；对策实施 通过DOE试

13、验发现刮刀速度和对PCB板的支撑是关键原因，经过反复试验刮刀速度为：20mm/s左右为最佳（不同的板子需要微调）；对于支撑问题：采用夹具进行支撑，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块拼板进行测试，记录其测试值并计算Cpk。Cpk1.3的工程师必须检查原因并进行调整参数； 实施效果 锡膏厚度Cpk值基本上都能够达到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：未经允许，不得扩散 内部公开e、结构设计不合理对策实施 为了避免按键力直接作用到PCBA板上，在设计上进行了大胆的创新，把原本设计在PCB板上的按键焊盘移到了增加的柔性电路板上

14、，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；如下图： 实施效果 在模拟按键试验中可以很明显的看到PCBA板的按键形变大大降低；（但是由于增加支撑钢片会增加产品的厚度，这一措施只能在厚度允许的机型上增加，目前已经在几款产品上成功采用了这一措施。）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未经允许，不得扩散 内部公开十一、检讨与进一步对策1、对市场上返回BGA焊接失效的不良品分析发现大部分是因为BGA的部分焊点有气泡，降低了BGA的焊接强度；经小组讨论和实际验证找到主因如下：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能够完全挥发；BGA焊盘

15、有盲孔设计，在回流焊接时也容易形成气泡；焊点气泡未经允许，不得扩散 内部公开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设置未经允许，不得扩散 内部公开十二、效 果 确 认 跟踪对策导入后的产品（全部产品导入完成）的市

16、场反馈，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，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%未经允许，不得扩散 内部公开 活动前后BGA早期失效比率对比图：目标达成未经允许，不得扩散 内部公开十三、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

17、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，提升了产品品质，提高了用户的满意度， 赢得了良好的声誉，进而为增加销量铺平了道路。 2.2、全体组员增强了团队意识、质量意识；提高了分析问题、解决问题的能 力，吸引了更多的人员参与到QC活动中来；未经允许，不得扩散 内部公开十四、巩固措施和下一步打算1、巩固措施 a、把后壳增加凸棱支撑的设计、NSMD工艺、OSP工艺、按键板和PCB板分 离增加钢板支撑的设计、焊盘避免盲孔设计等变成设计规范，并把它 们纳入到设计评审的CHECKLIST中去； b、把回流焊炉的温度调节固化为回流炉温度设置作业指引,文件编 号为：KKTX-TY-038 ； c、把锡膏印刷机的参数调整方法固化为锡膏印刷参数设置作业指 引，文件编号为：KKTX-TY-042 ； d、对锡膏印刷厚度用Xbar-R图控制，持续跟进其印刷状况；2、下一步打算 维修BGA依然是我司的一大难题，降低返修过程中BGA的损坏率和提高BGA维修质量是我们的下一步目标，我们将开展新一轮的PDCA循环活动，力争解决这一难题；未经允许