六西格瑪案例降低焊接空洞缺陷率(共46頁).ppt

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(dǎo)者：倡導(dǎo)者：xxxxxx指在元件底部以矩陣方式布置的焊錫球?yàn)橐龆说拿骊囀椒庋b集成電路。BGA器件大量用于手機(jī)板如：A100（3個BGA）、A300（3個BGA）、628（2個BGA）手機(jī)板手機(jī)板在在2003年年1月月18日舉行的日舉行的6SIGMA成果發(fā)布會上榮獲成果發(fā)布會上榮獲二等獎二等獎 Define (定義定義 )： 1、確定項(xiàng)目關(guān)鍵、確定項(xiàng)目關(guān)鍵 2、制訂項(xiàng)目規(guī)劃、制訂項(xiàng)目規(guī)劃 3、定義過程流程、定義過程流程 Measure (測量測量 )： 1、確定項(xiàng)目的關(guān)鍵質(zhì)量特性確定項(xiàng)目的關(guān)

2、鍵質(zhì)量特性Y Y 2 2、定義、定義Y Y的績效標(biāo)準(zhǔn)的績效標(biāo)準(zhǔn) 3 3、驗(yàn)證、驗(yàn)證Y Y的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng) Analyze (分析分析 )： 1、了解過程能力、了解過程能力 2、定義項(xiàng)目改進(jìn)目標(biāo)、定義項(xiàng)目改進(jìn)目標(biāo) 3、確定波動來源、確定波動來源 Improve (改進(jìn)改進(jìn) )： 1、篩選潛在的根源、篩選潛在的根源 2、發(fā)現(xiàn)變量關(guān)系、發(fā)現(xiàn)變量關(guān)系 3、建立營運(yùn)規(guī)范、建立營運(yùn)規(guī)范 Control (控制控制 )： 1、驗(yàn)證輸入變量的測量系統(tǒng)、驗(yàn)證輸入變量的測量系統(tǒng) 2、確定改進(jìn)后的過程能力、確定改進(jìn)后的過程能力 3、實(shí)施過程控制、實(shí)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(jìn)改進(jìn)5.5.控制控制DMAIC公司生產(chǎn)線手機(jī)板客戶投訴客戶投訴： 手機(jī)事業(yè)部投訴，公司手機(jī)事業(yè)部投訴，公司加工的手機(jī)板中加工的手機(jī)板中BGABGA焊接質(zhì)焊接質(zhì)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(jī)板中目前公司加工的手機(jī)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(fù)MAICDMAICD 可靠性低；可靠性低； 生產(chǎn)效率低；生產(chǎn)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(xiàn)的普遍的難以完全避免的現(xiàn)象，它歸結(jié)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(chǎn)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(jìn)行進(jìn)行100檢查，從而進(jìn)檢查，從而進(jìn)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(jī)發(fā)給用戶，嚴(yán)重影響機(jī)發(fā)給用戶，嚴(yán)重影響手機(jī)的使用可靠性。手機(jī)的使用可靠性。經(jīng)檢驗(yàn)，在BGA的回流焊中，焊點(diǎn)的空洞比例高達(dá)60，焊點(diǎn)空洞面積比有的超過20。MAICDA A100Motorola8088Nokia8210 隨機(jī)抽隨機(jī)

5、抽MotorolaMotorola、NokiaNokia和我公司和我公司5 5只手機(jī)進(jìn)行檢測，只手機(jī)進(jìn)行檢測，結(jié)果如下：結(jié)果如下： MotorolaBGAMotorolaBGA有空洞的焊球數(shù)占總焊球數(shù)的有空洞的焊球數(shù)占總焊球數(shù)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(nèi)以內(nèi) 。 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(chǎn)品質(zhì)量是手機(jī)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的重產(chǎn)品質(zhì)量是手機(jī)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)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(fā)貨任務(wù)億發(fā)貨任務(wù))及及2004年手機(jī)經(jīng)營進(jìn)入年手機(jī)經(jīng)營進(jìn)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(biāo)們的階段目標(biāo) 。” 總經(jīng)理總經(jīng)理必須提高必須提高產(chǎn)品質(zhì)量！產(chǎn)品質(zhì)量！根據(jù)前面的分析，為根據(jù)前面的分析，為提高手機(jī)單板的焊接提高手機(jī)單板的焊接質(zhì)量，確定本項(xiàng)目的質(zhì)量，確定本項(xiàng)目的關(guān)鍵（即關(guān)鍵（即CTQ-關(guān)鍵關(guān)鍵質(zhì)量特性）為：質(zhì)量特性）為：BGA焊接焊接空洞缺陷率空洞缺陷率MAICDSupplier 供應(yīng)商Input輸入Process過程Output輸出Customer 客戶倉儲部焊接材料設(shè)備人員文件程序焊接好的BGA生產(chǎn)部返修線MAICDMAICD詳見附件詳

7、見附件1 1 項(xiàng)目立項(xiàng)和成果評估報告項(xiàng)目立項(xiàng)和成果評估報告網(wǎng)上立項(xiàng)、批準(zhǔn)網(wǎng)上立項(xiàng)、批準(zhǔn)業(yè)務(wù)聚焦（業(yè)務(wù)聚焦（Business case）提高手機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)返修率，使顧客提高手機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)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(fèi)）；年以上（減少維修費(fèi)）；間接收益巨大：產(chǎn)品的可靠性提高，提升品牌間接收益巨大：產(chǎn)品的可靠性提高，提升品牌形象，增加市場競爭力，擴(kuò)大市場份額增加營形象，增加市場競爭力，擴(kuò)大市場份額增加營業(yè)收入。業(yè)收入。項(xiàng)目進(jìn)度（項(xiàng)目進(jìn)度（Project Plan） 團(tuán)隊組成（團(tuán)隊組成（Team） 目標(biāo)確定（目標(biāo)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(biāo)確定）。以下（見分析階段目標(biāo)確定）。項(xiàng)目范圍（項(xiàng)目范圍（Project Scope）針對手機(jī)產(chǎn)品；針對手機(jī)產(chǎn)品；涉及生產(chǎn)、工藝、質(zhì)量等環(huán)節(jié)。涉及生產(chǎn)、工藝、質(zhì)量等環(huán)節(jié)。問題陳述（問題陳述（Problem Statement）手機(jī)板手機(jī)板BGABGA的焊點(diǎn)的空洞比例高達(dá)的焊點(diǎn)的空洞比例高達(dá)6060 ；手機(jī)板手機(jī)板BGABGA焊點(diǎn)空洞的面積比嚴(yán)重的超過焊點(diǎn)空洞的面積比嚴(yán)重的超過2020；隨著

9、手機(jī)產(chǎn)品作為公司重點(diǎn)產(chǎn)品，銷量越來隨著手機(jī)產(chǎn)品作為公司重點(diǎn)產(chǎn)品，銷量越來越大，投訴越來越多。越大，投訴越來越多。xx 質(zhì)量部質(zhì)量部 項(xiàng)目策劃、組織實(shí)施項(xiàng)目策劃、組織實(shí)施xx 工藝部工藝部 項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施xx 工藝部工藝部 工藝分析改進(jìn)工藝分析改進(jìn)xx 工藝部工藝部 工藝分析改進(jìn)工藝分析改進(jìn)xx 工藝部工藝部 工藝分析改進(jìn)工藝分析改進(jìn) xx 質(zhì)量部質(zhì)量部 項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施xx 生產(chǎn)部生產(chǎn)部 回流溫度曲線調(diào)?；亓鳒囟惹€調(diào)校項(xiàng)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(jìn)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(jìn)改進(jìn)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(shù)缺陷數(shù)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(guān)鍵質(zhì)量特性在幾個可能選擇的關(guān)鍵質(zhì)量特性Y中，這是比較好的一個！中，這是比較好的一個！優(yōu)點(diǎn)可以作為連續(xù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行分析比離散數(shù)據(jù)用的數(shù)據(jù)少不足無法與焊接缺陷率對應(yīng) 直接和BGA焊接空洞缺陷率，同時又可以作為連續(xù)數(shù)據(jù)處理。優(yōu)點(diǎn)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(jù)前面的分析，根據(jù)前面的分析，確定本項(xiàng)

11、目的關(guān)鍵確定本項(xiàng)目的關(guān)鍵質(zhì)量特性（即質(zhì)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(nèi)為空洞面積黑色圈內(nèi)為焊球面積（包括紅圈內(nèi)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(diǎn)中所有焊點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)：公司標(biāo)準(zhǔn)： 結(jié)合結(jié)合IPCIPC標(biāo)準(zhǔn)制定空洞接受標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)制定空洞接受標(biāo)準(zhǔn)： IPCIPC標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)：MAICD見公司標(biāo)準(zhǔn)，編號見公司標(biāo)準(zhǔn)，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(tǒng)的型號：AXI-RAY測試儀 測量系統(tǒng)已校準(zhǔn)測量值：焊點(diǎn)的空洞面積比單位：測量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性如何呢？MAICD讓3個操作員對編號的12個BGA焊點(diǎn)面積分別作測量。操作員采用隨機(jī)抽取焊點(diǎn)的方式測量焊點(diǎn)面積，3個作業(yè)員測量一次后，再重新

13、對這些焊點(diǎn)進(jìn)行編號測量，再由操作員隨機(jī)在樣品中取樣測量，3個操作員第二次測量后，再進(jìn)行第三次測量。共獲得108個數(shù)據(jù)。 MAICD數(shù)據(jù)是交叉型的模型為：BGA焊接空洞面積比操作者焊點(diǎn)焊點(diǎn)*操作者誤差樹圖樹圖空洞面積012345678110111223456789110111223456789110111223456789123焊點(diǎn) within 操作員Variability 圖圖直觀可以看出：操作者和測量次數(shù)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(shù)據(jù)部分測量數(shù)據(jù)測量的數(shù)據(jù)結(jié)果方差分析結(jié)果：方差分析結(jié)果：PARETO圖：圖：從方差分析結(jié)果和PARETO圖可以看出：焊點(diǎn)的變差占99.87%，測量次數(shù)之間的變差只占0.13%。MAICD30%GR&R10，測量系統(tǒng)有效MAICD詳見附件詳見附

15、件3 AXI-RAY3 AXI-RAY測試儀的測量系統(tǒng)分析測試儀的測量系統(tǒng)分析MAICD分析階段分析階段確定了項(xiàng)目的關(guān)鍵質(zhì)量特性Y；定義了關(guān)鍵質(zhì)量特性Y的績效指標(biāo)；測量系統(tǒng)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(jìn)改進(jìn)5.5.控制控制DMAICMAICD隨機(jī)抽取正在生產(chǎn)的手機(jī)板100塊，使用AXI-RAY測試儀檢查每個BGA的焊點(diǎn)的空洞缺陷面積比，發(fā)現(xiàn)有63的BGA按照公司規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為不合格。目前生產(chǎn)的手機(jī)板目前生產(chǎn)的手機(jī)板有有8種，由于種，由于A100板生產(chǎn)板生產(chǎn)量最大，選定項(xiàng)目量最大，選定項(xiàng)目的改進(jìn)從的改進(jìn)從A100手機(jī)板開始手機(jī)板開始每班隨機(jī)抽取六塊A100手

16、機(jī)板，每塊手機(jī)板上隨機(jī)抽取一個BGA，共6個BGA進(jìn)行測量，采用每個BGA中空洞面積最大的焊點(diǎn)作為樣本，抽取6班共36個數(shù)據(jù)。MAICD部分測量數(shù)據(jù)部分測量數(shù)據(jù)詳見附件詳見附件4-4-改進(jìn)前改進(jìn)前的過程能力分析的過程能力分析 W W檢驗(yàn)結(jié)果不能拒絕是正態(tài)分布的假設(shè)檢驗(yàn)結(jié)果不能拒絕是正態(tài)分布的假設(shè) IRIR控制圖中的檢驗(yàn)無異常點(diǎn)，表明過程穩(wěn)定控制圖中的檢驗(yàn)無異常點(diǎn)，表明過程穩(wěn)定 MAICD數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析 當(dāng)前當(dāng)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(jìn)。，非常低，迫切需要改進(jìn)。過程能力指數(shù)過程能力指數(shù)MAICD目標(biāo)描述：目標(biāo)描述： 從從20022002年年7 7月到

17、月到20022002年年1212月，手月，手機(jī)板機(jī)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(yàn)工藝規(guī)范 3）規(guī)范培訓(xùn) 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(yù)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B(tài)GA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(xiàng)項(xiàng)XS 1) 鋼網(wǎng)厚度 2）鋼網(wǎng)開口尺寸 3）鋼網(wǎng)開口形狀 4）鋼網(wǎng)臟污 5）焊膏粒子直徑 6) 焊膏解凍

18、時間 7）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(zhì)量 14）刮刀印刷行程 15）印刷環(huán)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(shè)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(shè)計物料和設(shè)計MAICD應(yīng)用原因結(jié)果矩陣，找出影響應(yīng)用原因結(jié)果矩陣，找出影響B(tài)GA焊接空洞的關(guān)鍵潛在因素焊接空洞的關(guān)鍵潛在因素12項(xiàng)項(xiàng)MAICD對客戶的重要性評分33911234 輸出物料和印刷準(zhǔn)備待焊接的電路板焊接后的電路板經(jīng)檢驗(yàn)后的電路板總計輸入1器件焊球不光

19、滑凹坑81911092器件焊球本身有空洞6181943焊膏不同89711154PCB焊盤中的通路孔設(shè)計5131465PCB印制板焊盤臟污6571976PCB焊盤電鍍不良76711037鋼網(wǎng)厚度7361858鋼網(wǎng)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(zhì)量53214316刮刀印刷行程26315217印刷環(huán)境38517918焊膏暴露時間278110019鋼網(wǎng)開口尺寸56316120鋼網(wǎng)臟污65417021焊膏解凍時間 26416122焊膏自動攪拌253149

20、23峰值溫度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(yàn)工藝規(guī)范11192430規(guī)范培訓(xùn)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(xiàng)對項(xiàng)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

21、空洞空洞4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(rèn)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(wǎng)厚度有機(jī)物未能徹底排出虛焊、空洞8印刷厚度太厚9操作者確認(rèn)2144焊膏攪拌攪拌不合適 空洞、虛焊等6時間不合規(guī)范2操作者確認(rèn)560環(huán)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(fā)生變化5操作者確認(rèn)3135保溫時間太短或太短 各種缺陷包括空洞6設(shè)置不當(dāng)9機(jī)器自動檢測2108回流時間太長各種缺陷包括空洞7設(shè)置不當(dāng)9自動檢測2126峰值溫度太高各種缺陷包括空洞8設(shè)置不當(dāng)8自動檢測2128物料與設(shè)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(dāng)前短期過程能力：當(dāng)前短期過程能力： Cpk= -0.067確定了改進(jìn)目標(biāo)確定了改進(jìn)目標(biāo)引起引起B(yǎng)GA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(jìn)階段改進(jìn)階段MAICD1.1.定義定義2.2.測量