六西格玛案例降低焊接空洞缺陷率课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,*,六西格玛案例降低焊接空洞缺陷率,六西格玛案例降低焊接空洞缺陷率六西格玛案例降低焊接空洞缺陷率BGA (Ball Grid Array) 指在元件底部以矩阵方式布置的焊锡球为引出端的面阵式封装集成电路。,背景：BGA及其使用BGA器件大量用于手机板如：A100（3个BGA）、A300（3个BGA）、628（2个BGA）手机板,六西格玛案例降低焊接空洞缺陷率六西格玛案例降低焊接空洞缺陷率,1,BGA (Ball Grid Array),指在元件底部以矩阵方式布置的焊锡球为引出端的面阵式封装集成电路。,背景：BGA及其使用,BGA器件大量用于手机板如：A100（3个BGA）、A300（3个BGA）、628（2个BGA）,手机板,BGA (Ball Grid Array) 指在元件底部以矩,在2003年1月18日举行的,6SIGMA成果发布会上荣获,二等奖,项目荣誉,在2003年1月18日举行的项目荣誉,目 录,Define (定义 )： 1、确定项目关键,2、制订项目规划,3、定义过程流程,Measure (测量 )： 1、,确定项目的关键质量特性Y,2、定义Y的绩效标准,3、验证,Y的测量系统,Analyze (分析 )： 1、了解过程能力,2、定义项目改进目标,3、确定波动来源,Improve (改进 )： 1、筛选潜在的根源,2、发现变量关系,3、建立营运规范,Control (控制 )： 1、验证输入变量的测量系统,2、确定改进后的过程能力,3、实施过程控制,目 录 Define (定义 )：,项目实施流程,1.定义,2.测量,3.分析,4.改进,5.控制,DMAIC,项目实施流程1.定义2.测量3.分析4.改进5.控制DMAI,公司生产线,手机板,客户投诉,：,手机事业部投诉，公司加工的手机板中BGA焊接质量不好，返工量比较大，而在其它公司加工的BGA则返工量极少。,顾客的呼声,B24,M,A,I,C,D,1、确定项目关键,2、制订项目规划,3、定义项目流程,公司生产线手机板客户投诉：顾客的呼声B24MAICD1、确,BGA焊接返工原因分析,目前公司加工的手机板中BGA的返修率超过了1。具体分布如下图：,空洞所占比例最高为55.45%,由于不是100,检查，还有大量,的焊接空洞问题,未得到修复,M,A,I,C,D,1、确定项目关键,2、制订项目规划,3、定义项目流程,BGA焊接返工原因分析目前公司加工的手机板中BGA的返修率超,BGA焊接空洞的危害,M,A,I,C,D,1、确定项目关键,2、制订项目规划,3、定义项目流程,可靠性低；,生产效率低；,合格率低；,返修成本高。,焊接空洞过大的影响：,如图所示，空洞是焊接中出现的普遍的难以完全避免的现象，它归结于焊接过程中的焊料收缩、排气和残存的助焊剂。很小的焊接空洞不会对焊接性能产生明显的影响。,可靠性低,由于无法对BGA的焊接进行100检查，从而进行返工，还有大量的BGA焊接空洞缺陷的手机发给用户，严重影响手机的使用可靠性。,BGA焊接空洞的危害MAICD1、确定项目关键 可靠性,BGA焊接问题描述,经检验，在BGA的回流焊中，焊点的空洞比例高达60，焊点空洞面积比有的超过20。,M,A,I,C,D,1、确定项目关键,2、制订项目规划,3、定义项目流程,BGA焊接问题描述经检验，在BGA的回流焊中，焊点的空洞比例,与竞争对手的比较情况,A A100,Motorola8088,Nokia8210,随机抽Motorola、Nokia和我公司5只手机进行检测，结果如下：,MotorolaBGA有空洞的焊球数占总焊球数的6%， Nokia为9%,而且空洞的面积与焊球的面积比均在10以内 。,我公司在60%以上,空洞的面积与焊球的面积比有的超过20。,M,A,I,C,D,1、确定项目关键,2、制订项目规划,3、定义项目流程,差距很大！,与竞争对手的比较情况A A100Motorola8088No,公司关于手机的战略,M,A,I,C,D,1、确定项目关键,2、制订项目规划,3、定义项目流程,产品质量是手机实现跨越式发展的重要支撑,“,2003年的上台阶(50亿发货任务)及2004年手机经营进入一个新的境界才是我们的阶段目标 。”,总经理,必须提高,产品质量！,公司关于手机的战略MAICD1、确定项目关键产品质量是手机实,项目关键,根据前面的分析，为提高手机单板的焊接质量，确定本项目的关键（即CTQ-关键质量特性）为：,BGA焊接,空洞缺陷率,M,A,I,C,D,1、确定项目关键,2、制订项目规划,3、定义项目流程,项目关键根据前面的分析，为提高手机单板的焊接质量，确定本项目,过程高端流程图,S,upplier,供应商,I,nput,输入,P,rocess,过程,O,utput,输出,C,ustomer,客户,仓储部,焊接,材料,设备,人员,文件,程序,焊接好的BGA,生产部,返修线,M,A,I,C,D,1、确定项目关键,2、制订项目规划,3、定义项目流程,过程高端流程图SupplierInputOutputCust,项目审批立项,M,A,I,C,D,1、确定项目关键,2、制订项目规划,3、定义项目流程,详见附件1 项目立项和成果评估报告,网上立项、批准,项目审批立项MAICD1、确定项目关键详见附件1 项目立项,业务聚焦（Business case）,提高手机产品质量，降低生产返修率，使顾客更加满意；,直接收益100万/年以上（减少维修费）；,间接收益巨大：产品的可靠性提高，提升品牌形象，增加市场竞争力，扩大市场份额增加营业收入。,项目进度（Project Plan）,团队组成（Team）,目标确定（Goal Statement）,通过分析找出造成BGA焊接空洞的根本原因；,将BGA焊接空洞缺陷率由目前的63降到20以下（见分析阶段目标确定）。,项目范围（Project Scope）,针对手机产品；,涉及生产、工艺、质量等环节。,问题陈述（Problem Statement）,手机板BGA的焊点的空洞比例高达60 ；,手机板BGA焊点空洞的面积比严重的超过20；,随着手机产品作为公司重点产品，销量越来越大，投诉越来越多。,项目规划,xx 质量部 项目策划、组织实施,xx 工艺部 项目实施,xx 工艺部 工艺分析改进,xx 工艺部 工艺分析改进,xx 工艺部 工艺分析改进,xx 质量部 项目实施,xx 生产部 回流温度曲线调校,项目里程碑,7/5-7/31,8/1-9/15,9/15-10/15,10/15-11/31,12/1-12/30,定义,测量,分析,改进,控制,M,A,I,C,D,1、确定项目关键,2、制订项目规划,3、定义项目流程,业务聚焦（Business case）项目进度（Projec,项目实施流程,1.定义,2.测量,3.分析,4.改进,5.控制,DMAIC,项目实施流程1.定义2.测量3.分析4.改进5.控制DMAI,选择项目的关键质量特性Y,BGA焊接空洞的缺陷率,BGA焊接空洞的,缺陷数,BGA焊接空洞,与焊球的,面积比平均值,BGA焊接空洞,与焊球的面积,比最大值,在几个可能选择的关键质量特性Y中，这是比较好的一个！,M,A,I,C,D,1、确定关键质量特性Y,2、定义Y的绩效标准,3、验证Y的测量系统,选择项目的关键质量特性Y BGA焊接空洞的缺陷率BGA焊,确定项目的关键质量特性Y,根据前面的分析，确定本项目的关键质量特性（即 Y）为：,BGA焊接空洞,与焊球的面积比,最大值,M,A,I,C,D,1、确定关键质量特性Y,2、定义Y的绩效标准,3、验证Y的测量系统,确定项目的关键质量特性Y根据前面的分析，确定本项目的关键质量,对Y的定义,M,A,I,C,D,1、确定关键质量特性Y,2、定义Y的绩效标准,3、验证Y的测量系统,红色圈内为空洞面积,黑色圈内为焊球面积（包括红圈内面积）,空洞面积比,空洞面积,焊球面积,BGA焊接空洞与焊球的面积比最大（即Y）值是一个BGA所有焊点中空洞面积比的最大值,对Y的定义MAICD1、确定关键质量特性Y红色圈内为空洞面积,Y的绩效标准,公司标准：,结合IPC标准制定空洞接受标准：,IPC标准：,M,A,I,C,D,1、确定关键质量特性Y,2、定义Y的绩效标准,3、验证Y的测量系统,见公司标准，编号ZX.G.3275,空洞/焊球面积比超过10%即为空洞缺陷,每个BGA只要有一个焊球空洞缺陷，即为不合格。,Y的绩效标准公司标准：IPC标准：MAICD1、确定关键质量,测量系统分析,测量系统的型号：AXI-RAY测试仪,测量系统已校准,测量值：焊点的空洞面积比,单位：,测量系统的重复性和再现性如何呢？,M,A,I,C,D,1、确定关键质量特性Y,2、定义Y的绩效标准,3、验证Y的测量系统,测量系统分析测量系统的型号：AXI-RAY测试仪 测量系统的,测量系统分析,让3个操作员对编号的12个BGA焊点面积分别作测量。操作员采用随机抽取焊点的方式测量焊点面积，3个作业员测量一次后，再重新对这些焊点进行编号测量，再由操作员随机在样品中取样测量，3个操作员第二次测量后，再进行第三次测量。共获得108个数据。,M,A,I,C,D,1、确定关键质量特性Y,2、定义Y的绩效标准,3、验证Y的测量系统,数据是交叉型的,模型为：BGA焊接空洞面积比操作者焊点焊点*操作者误差,树图,测量系统分析让3个操作员对编号的12个BGA焊点面积分别作测,测量系统分析,Variability 图,直观可以看出：,操作者和测量次数,之间的变差很小。,M,A,I,C,D,1、确定关键质量特性Y,2、定义Y的绩效标准,3、验证Y的测量系统,部分测量数据,测量的数据结果,测量系统分析Variability 图直观可以看出：MAI,测量系统分析,方差分析结果：,PARETO图：,从方差分析结果和PARETO图可以看出：焊点的变差占99.87%，测量次数之间的变差只占0.13%。,M,A,I,C,D,1、确定关键质量特性Y,2、定义Y的绩效标准,3、验证Y的测量系统,测量系统分析方差分析结果：PARETO图：从方差分析结果和P,测量系统分析,30%,GR&R10，测量系统有效,M,A,I,C,D,1、确定关键质量特性Y,2、定义Y的绩效标准,3、验证Y的测量系统,详见附件3 AXI-RAY测试仪的测量系统分析,测量系统分析10%GR&R10，测量系统有效MAICD,测量阶段小结,M,A,I,C,D,1、确定关键质量特性Y,2、定义Y的绩效标准,3、验证Y的测量系统,分析阶段,确定了项目的关键质量特性Y；,定义了关键质量特性Y的绩效指标；,测量系统满足要求。,测量阶段小结MAICD1、确定关键质量特性Y分析阶段确定了项,项目实施流程,1.定义,2.测量,3.分析,4.改进,5.控制,DMAIC,项目实施流程1.定义2.测量3.分析4.改进5.控制DMAI,M,A,I,C,D,1、了解过程能力,2、定义改进目标,3、确定波动来源,BGA焊接空洞缺陷的现状,随机抽取正在生产的手机板100块，使用AXI-RAY测试仪检查每个BGA的焊点的空洞缺陷面积比，发现有63的BGA按照公司规定的标准为不合格。,目前生产的手机板,有8种，由于A100板生产,量最大，选定项目,的改进从A100,手机板开始,MAICD1、了解过程能力BGA焊接空洞缺陷的现状随机抽取正,每班随机抽取六块A100手机板，每块手机板上随机抽取一个BGA，共,6,个,BGA,进行测量，采用每个,BGA,中空洞面积最大的焊点作为样本，抽取,6,班共,36,个数据。,当前Y的过程能力分析,M,A,I,C,D,1、了解过程能力,2、定义改进目标,3、确定波动来源,部分测量数据,详见附件4-改进前的过程能力分析,每班随机抽取六块A100手机板，每块手机板上随机抽取一个BG,W检验结果不能拒绝是正态分布的假设 IR控制图中的检验无异常点，表明过程稳定,当前过程能力分析,M,A,I,C,D,1、了解过程能力,2、定义改进目标,3、确定波动来源,数据分析,W检验结果不能拒绝是正态分布的假设,当前短期过程能力Cpk=-0.067，非常低，迫切需要改进。,过程能力指数,当前过程能力分析,M,A,I,C,D,1、了解过程能力,2、定义改进目标,3、确定波动来源,当前短期过程能力Cpk=-0.067，非常低，迫切需要改,改进目标,63%,题目：降低BGA焊接空洞不合格率,2002/12,20%,2002/7,目标描述：,从2002年7月到2002年12月，手机板BGA焊接空洞不合格率降低到20%以下。,M,A,I,C,D,1、了解过程能力,2、定义改进目标,3、确定波动来源,改进目标63%题目：降低BGA焊接空洞不合格率2002/12,过 程 流 程 图,焊膏印刷,检查,回流焊,YS,印刷不良,YS,焊接空洞缺陷,XS 1)操作者技能,2)检验工艺规范,3）规范培训,4）X-Ray 检,测仪器,YS,焊接缺陷,XS 1)峰值温度,2)升温速率,3)预热段时间,4)回流段时间,5)冷却速率,从过程流程图可知：影响BGA焊接空洞缺陷的潜在因素有31项,XS,1) 钢网厚度 2）钢网开口尺寸,3）钢网开口形状 4）钢网脏污,5）焊膏粒子直径 6) 焊膏解冻时间,7）焊膏搅拌时间 8) 焊膏自动搅拌,9）焊膏手工搅拌,10）焊膏粘度,11) 刮刀压力,12) 刮刀速度,13）刮刀质量,14）刮刀印刷行程,15）印刷环境,16）焊膏暴露时间,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,焊盘中的通路孔设计,5),PCB印制板焊盘脏污,6）PCB焊盘电镀不良,YS,来料不良,物料和设计,M,A,I,C,D,1、了解过程能力,2、定义改进目标,3、确定波动来源,过 程 流 程 图焊膏印刷检查回流焊YSYS XS,原因结果矩阵,应用原因结果矩阵，找出影响BGA焊接空洞的关键潜在因素12项,M,A,I,C,D,1、了解过程能力,2、定义改进目标,3、确定波动来源,原因结果矩阵应用原因结果矩阵，找出影响BGA焊接空洞的关键潜,过程 FMEA分析,通过FMEA：从12个因子中找出6项对BGA焊接空洞有潜在影响的因素,M,A,I,C,D,1、了解过程能力,2、定义改进目标,3、确定波动来源,详见附件2,过程 FMEA分析通过FMEA：从12个因子中找出6项对BG,FMEA分析结果,M,A,I,C,D,1、了解过程能力,2、定义改进目标,3、确定波动来源,FMEA确定的主要潜在影响因子,FMEA分析结果MAICD1、了解过程能力FMEA确定的主要,分析阶段小结,当前短期过程能力： Cpk= -0.067,确定了改进目标,引起BGA焊接空洞不良的潜在原因：,焊膏牌号,焊膏暴露时间,峰值温度,回流时间,保温时间,改进阶段,M,A,I,C,D,1、了解过程能力,2、定义改进目标,3、确定波动来源,分析阶段小结当前短期过程能力： Cpk= -0.067改进阶,项目实施流程,1.定义,2.测量,3.分析,4.改进,5.控制,DMAIC,项目实施流程1.定义2.测量3.分析4.改进5.控制DMAI,焊膏的选择,M,A,I,C,D,1、筛选关键少数,2、发现变量关系,3、建立营运规范,焊膏可供选择的有五种，为了确认这几种焊膏对焊接空洞的影响。使用多重比较试验，选择在目前的工艺条件下焊接空洞缺陷比较低的焊膏。,这五种焊膏,焊接的BGA，,其空洞面积比,是否相同呢？,采用现有正常工艺条件，使用同一种钢网，保持温度曲线和焊膏暴露时间相同。,使用A100手机板进行试验，每个手机板上三个BGA器件，取三个BGA的最大空洞面积与焊球面积比的最大值的平均值作为一个数据。,焊膏的选择MAICD1、筛选关键少数焊膏可供选择的有五种，为,焊膏比较实验：H0：Y1=Y2=Y5,H,A,：有任意两个不等,特征值： BGA焊接空洞面积比最大值,单位： ,试验结果如下表：,焊膏的选择,M,A,I,C,D,1、筛选关键少数,2、发现变量关系,3、建立营运规范,详见附件5 焊膏选择的多重比较试验分析,焊膏比较实验：H0：Y1=Y2=Y5焊膏的选择MAIC,正态性检验,仅以691A和,670i焊膏为例,均为正态分布,焊膏的选择,M,A,I,C,D,1、筛选关键少数,2、发现变量关系,3、建立营运规范,正态性检验仅以691A和均为正态分布焊膏的选择MAICD1、,独立性检验,仅以691A和,670i焊膏为例,数据均是独立的,焊膏的选择,M,A,I,C,D,1、筛选关键少数,2、发现变量关系,3、建立营运规范,独立性检验仅以691A和数据均是独立的焊膏的选择MAICD1,方差相等,方差相等性检验,焊膏的选择,M,A,I,C,D,1、筛选关键少数,2、发现变量关系,3、建立营运规范,其他三种焊膏的,结果数据也都通过了,独立性和正态性检验,方差相等方差相等性检验焊膏的选择MAICD1、筛选关键少数,691A导致的空洞最大面积比最小，RP15次之。,焊膏的选择,M,A,I,C,D,1、筛选关键少数,2、发现变量关系,3、建立营运规范,焊膏比较试验结果,691A与其它焊膏有显著差异,691A导致的空洞最大面积比最小，RP15次之。焊膏的选择M,确定关键影响因子（DOE）,前面已经确定了焊膏使用两种：即691A和RP15,通过FMEA确定的另外五个潜在影响因素为：焊膏暴露时间、回流时间、保温时间、峰值温度、钢网厚度。,哪些是显著,影响因子呢？,六个因素,M,A,I,C,D,1、筛选关键少数,2、发现变量关系,3、建立营运规范,确定关键影响因子（DOE） 前面已经确定了焊膏使用两种,谢谢,谢谢,46,