8PCBA生产注意事项(二)

PCBA生產注意事項(二)目錄一、BGARework注意事項二、製程ESD/EOS防護技術三、IC故障分析(FailureAnalysis)四、RMA退貨處理及更換良品之注意事項一、BGARework注意事項1.1BGA拆封後注意事項1.2SATforBGA1.3ummaryoftransmissionX-Raydiagnosticcapability1.4當BGA需要做整修(Rework)救回程序1.5ReflowProfile1.6BGA(Rework)救回程序流程圖1.7VT8633Ball-OutDefinition1.1BGA拆封後注意事項BGA包裝產品拆封後，常見的儲存及掌控時間72小時是最大值(假如環境濕度@60%RH)。拆封後超過72小時尚未使用完的IC元件，必須再烘烤125ºC,12小時後，才可使用或密封包裝儲存。BGA並非全密封式包裝，它的結構容易在儲存階段吸入濕氣，若之後在熔焊爐內迅速加熱，封裝體內的濕氣被蒸發而產生應力，造成封裝體裂開(即為“爆米花效應”Popcorn及“脫層效應”Delaminationeffect)。(1)NormalBGADevicesGoldWireChipDieSilverEpoxyMoldingCompoundSubstrateSolderBall(2)PopcornorDelamBGAduetoMoistureVaporizationduringHeatinginSMTorRemovalDelaminationVoidMoisture(3)PopcornorDelamBGAduetoPlasticStressFailureCollapsedVoidCrack1.2SAT(ScannerAcousticTomography)forBGADelaminationorPopcornBGADevices,andRedareameansVoidorMoistureareaNormalBGADevices1.3SummaryoftransmissionX-RaydiagnosticcapabilityFailureModeRootCauseEaseofDetectionRating1(easy)…3…5(hard)ShortsTweaking1ShortsDebris1ShortsExcessPaste1ShortsPopcorning1OpensPopcorning2ShortsPoorRework1OpensPoorRework3OpensPlacement1OpensMissingBall1OpensPCBWarp3OpensNoPaste4OpensDewetPad5OpensNonwetBump5VoidsReflow/Flux1ColdJointsReflow13.4.1從主機板上移除BGA元件時：主機板須先經烘烤100℃，12小時後，才可執行移除BGA。(而烘烤目的主要是消除BGA結構內濕氣存在,防止Popcorn問題)3.4.2BGA拆下後，進行BGA重新植球程序：利用清潔劑或酒精清除焊墊雜質、氧化物→焊墊塗上助焊劑(膏)→重新植球→Reflow→BGA植球完成。3.4.3BGA重新置放回主機板程序：主機板BGA焊墊清理→鋼板對位，上錫膏→真空吸盤吸取BGA→影像對位(對準焊墊)→BGA置放→將熱風罩罩住BGA→進行Reflow→完成流焊。1.4當BGA需要做整修(Rework)救回程序在ReflowProcess一般係以四段溫度區Profile控制：1.預熱區(PreheatZone)2.恆溫區(SoakZone)3.迴焊區(ReflowZone)4.冷卻區(CoolingZone)針對BGAChip採密閉式加溫,溫度可控制於3℃,不影響鄰近零件。Reflowprocess:利用視窗操作軟體，可全程監控溫度曲線圖。1.5ReflowProfileTheMount-BackProfileofVT82C686BforVIABGAReworkMachine(Vendor:Martin,Model#:MB1100)1.6BGA(Rework)救回程序流程圖：StartIC被使用過？目檢及DVM檢測(1)PopcornFailure?(2)Vcc-to-GNDO/Sfailure?烘烤去錫球清洗植球檢查BGA重工植球合格？清洗BenchBoardTestOKYesNoNoYes,havepopcornorVcc-GNDO/SfailureYesNoBenchBoard測試不良品目檢IC底材是否有隆起浮出之現象烘烤溫度：125C烘烤時間：12HRS於清潔液浸泡2分鐘並以抗靜電刷及乾布擦拭底材。使用烙鐵與吸錫線去除錫球，若有氧化的Pad，需使用錫絲使其重新沾錫。使用植球治具與加熱器。溫度設定：240C加熱時間：3分鐘冷卻時間：1分鍾目檢BGA否有漏球或錫球溶錫不良於清潔液浸泡2分鐘並以乾布擦拭。END1.7VT8633Ball-OutDefinition二、製程ESD/EOS防護技術2.1EOS/ESD簡介2.2EOS的起因2.3EOS的預防2.4EOS稽核查檢表(範例)2.5ESD的起因2.6降低靜電電壓的來源2.7執行持久性的訓練和改善EOS:電壓過應力(ElectricalOverStress)ESD:靜電放電(ElectrostaticDischarge)1.電壓過應力(EOS)和靜電放電(ESD)是造成金屬氧化物半導體(CMOS)最普通的故障模式。2.根據VIA2001年RMA分析，所有電子系統故障的9%是因EOS和ESD引起。3.市場不良分析報告顯示EOS和ESD所導致的不良佔前三位(ICProduct)。2.1EOS/ESD簡介：4.由於IC外形，線寬等設計越來越薄，細，使IC更易受EOS及ESD的破壞。5.ESD會引起潛在的不良(如短路造成漏電流100µA)而無法在工廠製程上發現，但在市場上卻出現毀滅性的不良。DistributionoffailuremodesinsiliconsESD2%GoodDevices56%Design&TestprogramIssue2%EOS7%PopcornFilure9%Customers'ApplicationRelatedFailure24%Source:VIARMAAnalysis,20016.何謂EOS及種類EOS:ElectricalOverStress來源廣，時間較長。系統暫態脈波(STP)閃電(LIGHTNING)靜電放電(ESD)電磁脈波(EMP)在高電流和短時間時，熱無法快速流過氧化物(SiO2)，故金屬化合物熔化。在長脈波寬度和低電力時，熱有足夠的時間流過氧化物，終致熔化電線。2.2.1不正確的工作程序a.無標準工作程序(SOP)。b.零件方向(極性)錯誤。c.開機時，裝置移離零件。d.基板裝配品，系統未完全連結就供電。2.2.2無EOS管制設備，特別是在『雜訊』生產環境:故應具備a.電源穩壓器&b.電源濾波器在多台高電力設備同時運作下，交流電源線最易產生暫態火花。2.2EOS的起因：2.2.3不適當地測試零件或基板a.快速切換開關。b.不正確的測試程序，如IC未加電壓之前便輸入信號。c.電壓力測試設計不當，致預燒(Burn-In)對敏感零件產生過應力。2.2.4使用不好的電源供應器a.特別是轉換式電源供應器，如設計不當會成為雜訊產生源。b.無過電壓(overvoltage)保護線路。c.電源濾波不足。2.2.5無適當的設備保養和電源監測a.設備未接地(注意:如SMT/CLEANING/ICT/錫爐/拆焊機/電烙鐵設備….)。b.接點鬆動引起斷續事故。c.電源線管理不當或未注意防止線材絕緣不良,造成漏電。d.未監測交流電源的暫態電壓或雜訊。e.供給產品測試用的電源供應器電壓輸出功能無適當之校驗機制。d.暫態抑制不足。e.保險絲選擇不當，未能提供適當的保護。2.2.6EOS不良品分析圖片：SeriousBurnoutareabyEOSa.EOS嚴重燒毀之外觀不良IC圖片：VDD-5VSTBcore(Metal2)ofVT82C586BwasseriousburnedoutBurn-outspotGNDcore(Metal3)ofVT82C586Bwasburnedoutb.EOS嚴重燒毀之ChipF.A.圖片(1)：c.EOS嚴重燒毀之ChipF.A.圖片(2)GNDandVCC3.3VofVT82C598MVPwereseriousburnedout.1.建立和裝置適當的工作程序。2.定期地執行交流電源的監測，必要時裝置EOS管制設備(如濾波線路，暫態抑制線路)，及電源設備校驗。3.確保適當地測試IC、基板等。a.審查測試計劃，是否有快速切換開關，不正確的測試程序。b.從零件供應商取得最安全的定額率，以確保它們完全不會被過度驅動。c.確保適當地設計可靠度應力測試，特別是Burn-In2.3EOS的預防d.確認排除/降低大於200mv的雜訊。e.用突波吸收器(surgeabsorber)來箝制電壓火花。4.用好的電源供應器(SPS)a.過電壓防護(注意→+5V輸出：應在5.7~6.7V保護)b.適當的散熱能力。c.在重要位置要使用保險絲。5.工廠須維持嚴密的設備/治具/轉接卡(金手指)保養制度，並每日點檢:a.設備各部份皆適當地接地。b.無鬆動連接。c.輸出功能正常。(注意:電源供應器建議每6個月校驗1次)d.設備漏電檢查(注意:高電力設備如錫爐,清洗機,拆焊機,電烙鐵…..).檢查設備金屬外殼對電源接地端是否0.3Vac?e.轉接卡接觸點(金手指)檢查是否有近似短路之情形1基板裝配:是否a.產品是否裝在正確的位置?---------b.產品是否在加電壓前便適當地裝進插座?----------c.產品未在加電壓時裝入或移開?----------d.電烙鐵,錫爐,拆焊機,清洗機設備漏電檢查正常?(0.3Vac=)----------備註:2.4EOS稽核查檢表(範例)A.稽核員:B.站別:C.稽核日期:年月日D.稽核時間:時分E.確認者:2交流電源:是否a.很多高電力機器共用一電源,可能會產生突波,暫態?----------b.現有設備易受電壓火花或暫態影響?----------c.經常發生電壓跳動?----------d.任何電源開關,插座無鬆動連接?----------備註:3系統環境:是否a.是否裝置過電壓保護線路?----------b.保險絲的定額值正確嗎?----------c.雜訊程度是否大於200mv?----------備註:4電性測試:是否a.加電壓的順序正確嗎?----------b.現有測試程序中,是否有快速切換開關?----------c.測試參數是否超過規格界限值?----------d.轉接卡,記憶體卡接觸點(金手指)無近似短路之情形?----------備註:1.不適當描述零件對ESD的敏感度。產生源濕度10-20%RH濕度65-90%RH走過地毯35,000V1,500V走過粗帆布12,000V250V在工作檯工作6,000V100V塑膠套中的紙張7,000V600V拿起一只塑膠套20,000V1,200V布套椅子18,000V15,00V本表節錄自美國國防部，軍規手冊(MIL-STD)263.1987靜電可能產生的電位2.5ESD的起因：ChargedDeviceModelCapprox.3pFRapprox.25ohms(Ω)Lapprox.10nHHumanBodyModelC=100pFR=1500ohms(Ω)MachineModelC=200pFL=0.75μHESDModel(1)TheHumanBodyModel(HBM)istheESDtestingstandard,andisdefinedintheMIL-STD-883Cmethod3015.7.Itrepresentsachargedpersontouchingagrou