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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,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济效益；降低BGA焊接失效的
2、比率也是我司的迫切需求。,二、小 组 简 介,1、小组情况：,2、小组成员简介,QC活动流程图,三、选题理由,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：,2、BGA焊接失效比率变化趋势图：,五、目标设定和可行性分析,1、经过全员讨论，我们设定了活动目标：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
3、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；,六、活 动 计 划,1、由于这个项目是业内的一大难题，而且由于BGA焊接失效的比率为1%左右，需要验证BGA焊接可靠性的试验基本上都是破坏性的试验，而且不能完全模拟到用户的实际使用状况，因此我们选择了售后质量跟踪的形式来对改善效果进行验证，相应的活动周期设定的较长，为1年时间；,2、详细活动计划,七、原 因 分 析,八、要 因 确 定,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对策表：,2、各要因的对策实施情况：a、PCB板的刚度不够对策
4、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；,53mm,8mm,b、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 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：
5、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）,对策实施2 对BGA导入Underfill（底部填胶）工艺；实施效果2 避免了PCBA板受力变形时BGA的局部形变过大，也对焊点进行了有效的保护；下面是对策实施前后的试验结果：,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试验发现刮刀速度和对PCB板的支撑是关键原因，
6、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：,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，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
7、；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,十、阶 段 效 果 确 认,1、跟踪对策导入后的产品（只对部分产品进行了全面导入）的市场反馈，考虑到通信产品的售后反馈相对较长，我们决定跟踪3个月来看其效果；下面是跟进05年6月至8月的数据：,2、从上面的数据可以看出，售后反馈BGA失效的比率已经有大幅度的下降，但是尚未达到我们最初设定的目标0.2%；,十一、检讨与进一步对策
8、,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焊盘有盲孔设计，在回流焊接时也容易形成气泡；,焊点气泡,2、对策和措施实施,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：,活动前后BGA早期失效比率对比图：,目标达成
9、,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；,2.3、小组成员通过使用雷达图进
10、行了效果自我评价如下：,备注：总分为100分。,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；,十五、几个专业名词解释 SMD-Solder Mask Defined NSMD-Nonsolder Mask Defined MSD-Moisture Sensitive Device PCB-Printed Circuit Board PCBA-Printed Circuit Board Assembly OSP-Organic Surface Protection ENIG-Electroless Nickel/Immersion Gold,谢谢大家！,
