BGA焊接品质分析_改善

PCEGDMD(I)ENGINEERINGDEPARTMENTBGA焊接品質研究及改善20025/28AMF發生2PCSNICFAILURE,國外對此分析,未找到不良原因.5/30AMF送回3PCS不良板作分析.DMD重新測試ICT結果OK;重測FVS發現時而OK.時而NG起因是否有規律呢?我們收集不良數据以便層別.廠內國外均有發現此類不良,為何我們不能完全測出?不良情形到底如何呢?我們決定去實驗室作CROSSSECTION分析數据匯整匯整國外資料,5月份共交貨215,353,此種不良共37PCS,約176PPM廠內NICFAILURE共64PCS,304PPM切片分析對BGA作CROSSSECTION分析,發現兩种不良狀況在BGA本體部分出現“錫肩”存在明顯焊接分層現象焊錫角90OBGA出現CRACK,斷裂面在IMC層,斷裂面不規則BGAPADCOPPER為何ICTFVS不能完全測出BGAPADCOPPER我們在測試時會對BGA施加壓力,導致其斷裂面接触,從而引起時好時壞的現象.無法100%測試出來不良的ROOTCAUSE是什麼呢?第一種不良分析錫肩外形規則,且出現在分層面,初步判定為BGA封裝時不良焊錫角90O說明BGA本體PAD吃錫不良小結:原材不良,需進一步确認BGA原材料确認加熱,將BGA錫球取下,發現BGA本體PAD焊錫性不良,出現DEWETTING現象發現BGA來料錫球壓傷,多球,少球,露銅,氧化等多种不良小結:BGA的确來料不良.(INTEL無此類標准)INTEL標准:錫球共面性要求:高低差8mil預防對策1.訂定BGA外觀檢驗標准,IQC不定期抽檢(因其為溫濕度敏感元件,使用前不便于拆封)2.范用機貼裝前檢驗BGA來料不良改善:PASS此不良信息及不良樣品給INTEL要求其改善效果确認:D/C0242后BGA品質有明顯改善INTELBGADEFECTCHARTUNIT:PPM117085754301570140013693411600100020003000400050006000DC0213DC0216DC0217DC0218DC0220DC0221DC0242DC0244D/CDC0213DC0216DC0217DC0218DC0220DC0221DC0242DC0244PPM11708575430157014001369341160小結:改善后不良率200PPMBGACRACK要因分析為何BGA會斷裂人機料法訓練不足未依SOP作業紀律性問題ICT測試治具不良FVS測試治具不良插件維修治具不良PCBHANDLING方法不當流板方法不當迴流焊溫度不當波峰焊接溫度不當印刷錫膏不良貼裝不良來料不良物料儲存不當物料使用不當PROCESSCHECK錫膏印刷錫膏厚度0.148~0.160MM良好鋼板刮印干淨張力40N/CM刮刀無變形錫膏開封后使用時間控制在3小時內零件貼裝NOZZLE選用正确#4真空吸力正常:-80貼裝品質OKPROCESSCHECKREFLOWPROFILETypicalOvenReflowProfile183ºCslope3ºC/secholdat150-183ºC60-90secand2min.maxpeaktemp.205-225degCtarget218degCtimeliquidus40-90secondsBoardTemp.slope3ºC/sec實際:升溫斜率2OC均溫時間:72秒PEAK值:215OC降溫斜率:3OCOKPROCESSCHECKICTFVSSTRAINGAGE測試結果450u業界標准500uOKCALL供應商INTEL工程人員來廠處理,無結果!!!BGACRACK分析之一斷裂界面發生在IMC層斷裂界面樹枝狀晶粒突出表面BGACRACK分析BGACRACK分析之二CuSolderIMCNIIMC晶粒粗大BGACRACK分析BGACRACK分析之三Breakinginterface斷裂界面出現在IMC層.IMC層晶粒粗大,出現樹枝狀晶格排列,由冶金原理可知,晶粒愈大則其机械強度愈低,從而導致CRACK机率增大什麼原因導致IMC層晶粒粗大呢??MotherboardSolderball斷裂處情形BGACRACK分析BGACRACK分析之四晶粒粗大的原因是IMC層晶粒成長時間過長(冶金學)AFTERREFLOWAFTERWAVESOLDER晶粒細密,規則,錫球完全與BGA焊墊結合,良好IMC層晶粒粗大成樹枝狀,IMC層成型惡化.錫球不完全與BGA銲墊結合結論:波峰焊制程影響IMC層晶粒大小及品質VS焊接外形BGACRACK分析BGACRACK分析之四迴流焊后IMC層晶粒波峰焊后IMC層晶粒結論:波峰焊制程影響IMC層晶粒大小及品質BGACRACK分析BGACRACK分析之五160oC170oC180oC190oCDe-Wet[BGAOJ]PCBPAD易裂PCBPAD有凹陷BGAPAD有凹陷IMC層強度較弱BGAPAD焊錫性減弱並IMC強度減弱BGAPADDE-WETTINGBGA焊接品質良好IMC層強度開始變弱試驗結果表明:在波峰焊制程中,BGA錫球溫度峰值在160OC以下時不影響錫球焊接品質!!!!BGACRACK分析對策及實施對策控制波峰焊溫度對BGA的影響HOWTODO??波峰焊如何影響BGA焊接??客戶設計不良,BGA區域有大量VIA通孔,熱空气直接從此通過對錫球加熱如何改善此現象呢??對策及實施改善CARRIER,阻擋熱空气對BGA直接加熱如何改善?對策及實施知難行易!!對策及實施對策實施ITEMPEAK(ºC)OLDCARRIER178.2ºCNEWCARRIER103.5ºC改善前:PEAK178OC改善后:PEAK110OC效果确認IMC層晶粒均勻,細密,焊接品質良好從金相學來講,晶粒愈細密,其機械電器性能愈好從焊錫原理來講,晶粒愈細密,其電器性能愈佳效果确認BGA焊接不良率從2500PPM下降到200PPM以下.不良率DPPM36364.006896.002857.002222.00197.00213.00147.001873.002878.0005000100001500020000250003000035000400005月11日5月12日5月13日5月14日5月15日5/20~5/316月7月8月內部BGA不良改善標準化轉換為LESSONLEARNWAVESOLDER載具標準化,寫入載具制作辦法中INTEL治具同樣改善完畢,全面實施.知其然,知其所以然方為知識!!INTEL對此給予肯定並用此經驗協助ASUS處理此異常IntelCQE工程師來函感謝,我們所發現的技術協助他們解決了長久解決不了的問題.Tin-LeadalloyphaseDiagram50OC15010010050OC150200200250250300300350OC350OCSn1009070806050403020100PbSn%(WT%)37液體Liquidrange半熔狀態Pastyrange固體Solidrange共晶點EUTECTICSn19.5%Sn97.5%ABCD232E327183真空包埋成份比例:環氧樹脂VS固化劑5:1H2NO30200,000400,000600,000800,000一四七十2002年度各月生產計划與實際達成狀況比較PlanActualMONTH一二三四五六七八九十十一十二Plan402,386285,680266,748500,217217,914346,122627,243305,069407,139427,834340,889494434Actual398,745275,382253,807334,956215,353342,602636,432306,482405,023427,657338,8694915372002年度各月生產計划與實際達成狀況比較Q4TOTALOUTPUT:1,258,063PCS北橋:16.5$南僑:16$LANCHIP:10$原不良率以2000PPM計算:1258063*0.002*(10$+16$+16.5$)=106935$DOERecommendedProfileKeyDataPointsLiquidusdwell60s(preferably~30s)Pre-spikedwell~90sHeatingramp~2-4C/secCoolingramp~3-5C/secBandwidth10C(Deltabetweenprofilecurves)O2Environment20ppm0501001502002500306090120150180210240270300330360390DOERecommendedProfileRoomTemp=25CFluxActivationTemp=150CSolderReflowTemp=183CSpikeTemp~220C4.5Min=/-0.5min~30-60sec~90-120secDOERecommendedProfileProfileChangesBeltSpeed:Slowto~55cm/minIncreaseInitialrampFlattensoakrampLowerzone6(boardshouldbebelow183C)Increasespiketemp.Increasecoolingtemp.speedPrimarySideTemp.Preheat03Preheat02Preheat01Waves55-65*95-105*105-115*Dwell:A2:1.9-2.9A4:0.9-1.9160ºC*ExitTemperatures6月份INTEL提供的WS資料