bga 及通信產(chǎn)品清洗技術bc

1、BGA 實務不良分析及解決技術梁明況:(03)5917090, 工研院電子所品保工程服務組 中華民國八十九年十月十二日11.BGA 產(chǎn)品清洗技術大 綱簡介實驗介紹結果與討論故障分析結論3簡 介 在高級電腦及通信產(chǎn)品方面，為要達到輕薄短小、高頻耐受性、功能增加、I/O數(shù)目增加等要求考量下使用 BGA封裝最符合需求。 BGA之製程不良率為5-0.1% ， 而且最大的問題在於無法有效清洗乾淨，易殘留助銲劑等物質(zhì)而影響阻抗。為確保產(chǎn)品可靠度可利用S.I.R測試來評估。4實 驗 介 紹設備及藥品Du Pont Axarel 32Corpane 半水洗機BGA-524 Test BoardOK Indus

2、tries BGA-2000 SERIES化學分析電子儀（ESCA）TABAI 恒溫恒濕儀5水洗製程：經(jīng) 4060的純水沖洗，再烘乾半水洗製程：先用 Du Pont Axarel 32浸泡再用 60純水沖淨，烘乾S.I.R. 測試測試板製備測試板拉線測試條件6結 果 與 討 論判定標準經(jīng)過 168小時測試後之阻抗(SIR)須大於100M為合格結果判定# 2-2：2M# 4-1：5M# 4-3：1M上面樣品小於100M為不合格 NOTE:均為水洗製程之產(chǎn)品7故 障 分 析取件利用 OK Industries BGA- 2000 Series BGA 修護系統(tǒng)將故障 BGA取下故障點觀察BGA底部

3、有白霧狀殘留物PCB上有白霧狀殘留物殘留物面積相當，並將線路覆蓋8故障點做 ESCA分析分析範圍：500 m分析位置：BGA 及PCB上非銲點處分析出之元素成份： Pb Sn C OBGA 25.5 44.2 23.6 6.7PCB 19.4 53.9 19.1 7.7含大量之 Sn、Pb進一步做 Curve Fitting9結 論半水洗製程清洗後之試測板均可通過 85，85 % R.H. 外加 50V偏壓，168小時嚴格的表面絕緣阻抗測試,而經(jīng)由水洗製程所清洗的測試板經(jīng)表面絕緣阻抗測試後有50%的測試板無法有效地將BGA元件底下的助焊劑清洗乾淨，由於水之表面張力大，無法有效地滲入BGA元件底

4、下而造成有清洗之殘留存在若助焊劑無法完全清淨，則當元件的使用期間加強或元件的使用環(huán)境惡劣時則易使元件的壽命縮短，即可靠度無法滿足需求。對於混成組裝及通訊類產(chǎn)品其特殊性能上的要求而須使用活性強的清洗型助焊劑，為確保其產(chǎn)品的可靠度可符合要求我們建議應使用半水洗製程來清洗該類產(chǎn)品。10 SMT製程中，鋼板的好壞對產(chǎn)品良率影響很大，尤其在孔很小的地方，如micro-BGA及208以上QFP產(chǎn)品，如果將鋼板孔變大，易造成短路，鋼板孔變小，易空銲，所以開一樣大可能最好。一般鋼板好壞主要決定於表面粗糙度及undercut，也就是表面愈光滑就愈好。2.雷射及化學蝕刻鋼板檢驗分析11圖一為QFP雷射之鋼板，一般

5、在角落地方呈 直角， 那就為雷射，如果角落呈半圓那為化 學蝕刻，由圖一得知此鋼板為雷射蝕刻。從圖二可知雷射鋼板之孔內(nèi)壁非常粗糙，而 且表面也粗糙，可見此雷射鋼板其品質(zhì)並不 好。所以印10片就要清洗1次，嚴重5片就要 清洗。從圖三和圖四得知孔內(nèi)並沒有undercut，但 內(nèi)壁也非常粗糙。12圖一：208 pin QFP之雷射鋼板之相片圖二：208 pin QFP之雷射鋼板之孔避圖三：208 pin QFP之雷射鋼板轉角之SEM相片圖四：208 pin QFP之雷射鋼板平面之孔內(nèi)避 之SEM相片133.SMT錫膏銲接不良現(xiàn)象一般良好的錫膏銲接，錫熔化之 後，會有毛細管的現(xiàn)象跑到零件 上面，圖一箭頭

6、所標示，在腳前 端有錫在上面，在圖二放大圖更 明顯。14在箭頭1很明顯前面有一堆錫，沒有跑向腳銲接，可見元件吃錫性不太好，而且看錫球有熔解的現(xiàn)象可見reflow溫度足夠，在圖二之箭頭2和3也發(fā)現(xiàn)有錫球，此錫球可能錫膏out-gass噴出來，或錫膏吸水及氧化嚴重。所以可以將錫膏放在陶瓷基板來測試其含水量看看，如果放太久含水量大，不容易凝結錫塊但容易產(chǎn)生錫球，如此就是錫膏含水量太多。15圖三之箭頭很明顯有一顆錫珠，而且比錫球大很多，此現(xiàn)象可能錫膏含水或氧化導致和銲錫性差，無法跑回去pad所造成，另一個因素PCB吃錫性差，錫球不易和PCB結合而跑到PCB上面。16圖一：SMT銲接不良之SEM相片圖二

7、：SMT錫膏銲接不良現(xiàn)象圖三：SMT IC下面有錫珠產(chǎn)生174.QFP之SMT reflow不良SMT之銲接主要靠reflow之高溫把錫膏熔化，把QFP和PCB銲接一起，一般在reflow profile中要求183以上至少60秒，由圖一中得知在銲接地方較黑，沒有光澤，也沒有錫流動痕跡，可見此不良可能是錫沒有完全熔化，沒有連接造成QFP與lead結合不良，lead易脫落。另外可能lead之腳有污染，銲錫性不良所造成。18圖一、QFP之SMT銲接不良195. PCB 921效應 一般PCB從上面觀察不應該有粉紅顏色產(chǎn)生，如果有此現(xiàn)象，就是所謂粉紅圈，粉紅圈主要是PCB黑化層和樹脂分離，再如酸液將

8、黑化還原形成粉紅色。 圖一很明顯看到有粉紅圈都在孔之四週，此樣品正常是不會主要在921地震過後缺料，放置一個月之後再去拿波銲所造成。 此分離現(xiàn)象可能黑化銅本來和樹脂就結合不良，雖然不嚴重，但由於放置太久，水氣跑進去又沒事先烘乾完全，造成粉紅圈之不良現(xiàn)象。20圖一、PCB粉紅圈之不良品216.BGA之package不良分析BGA之錫球的銲接，在IC那一面主要靠水溶性助銲劑銲接也就是圖上上方，在PCB一面要免洗錫膏銲接，一般正常情況都應該銲接良好，如果銲接不良，大部份在PCB，主要原因是PCB銲接主要使用免洗銲膏，銲錫性較差，但圖一相當明顯，斷線在IC這一般，可見上面銲接比較不好，此種現(xiàn)象也可能銲

9、接好了，又受外力拉壞，由上面圖一得知，此銲接可能不是很好，再受外力後，使整個錫球掉下來。22從上面結果明確得知IC之PCB銲接不良，為 了避免此現(xiàn)象產(chǎn)生，在IC之PCB要做銲錫性 試驗，主要原因在IC之PCB使用鍍Ni/Au， 其銲錫性較差。 另外原因可能重工時，沒有將IC上面PCB之 銲墊 氧化去除乾淨，造成銲錫性不良，在植 球時並沒有掉下來，在reflow時掉下來。23圖一、BGA之IC銲接不良247. BGA銲接不良分析一般BGA使用BT之材質(zhì)容易吸水，所以打開包裝一定要馬上使用，如果在包裝上有規(guī)定在72小時使用完畢，最好也馬上使用完畢，因為臺灣濕氣重易吸水易造成裂痕。BGA之電性fai

10、lure可能有三種現(xiàn)象：1.BGA之錫球銲接不良2.BGA IC不良3.IC打線不良25上面缺點嚴重可以用X-ray來觀察，如果輕微就無法使用X-ray。另外一種技術，使用染色技術，將染料灌入BGA，如果在錫球上有色料，那BGA本來就沒有銲好，相對沒染料那BGA球就銲接良好，在圖一為BGA不良品在灌染料之後圖形，圖二為圖一放大圖。26在圖二之箭頭1很明顯看到solder ball上面沒有紅膠，那代表銲接很好，在箭頭2看到solder ball上面有紅色染料，那代表銲接不良。27圖一：BGA灌入紅色染料之錫球圖二：將圖一之相片放大288. BGA之packaging不良分析BGA之錫球銲接，在I

11、C那一面主要靠水溶性助銲劑，所以其銲錫性會比在錫球下面使用免洗錫膏之銲接好。但IC之PCB主要鍍層為Cu/Ni/Au。銲接是靠著Sn和Ni形成合金而結合，一般Sn和Ni結合其強度比Sn和Cu不好，主要原因Ni易氧化，不用較強Flux ，易造成銲接不良，所以使用助銲能力較強之水溶性助銲劑。29圖一很明顯看到箭頭1 BGA之錫球連PCB銅都掉下來，而箭頭2很明顯只有錫球掉下來。圖二可以很明顯發(fā)現(xiàn)分離在IC之PCB銅箔和基材分離。此不良品在箭頭1和2可能受到外力或本身應力，另外可能本身銲錫性差及重工破壞和吃錫性差所造成。30注意在圖一之箭頭3其錫球比箭頭1、2圓，可見錫球本來為圓形，在reflow時

12、，錫熔解，因為錫在上面銲錫性差掉下來，使球變胖一點。此樣品也可能重工時，因為去solder ball弄傷PCB，再重新置球時reflow時，使PCB掉下來，把錫球壓扁。 31對於BGA重新植球時要注意BGA上面Sn/Pb去除乾淨，不然銲錫性就很差，最好也用水洗助銲劑，增強銲錫性，但最後BGA一定要清洗乾淨，避免SIR不良?，F(xiàn)在業(yè)界大都用免洗膏狀 Flux 。32圖一：BGA之IC PCB斷裂SEM相片圖二：為圖一箭頭1之放大圖之SEM條件339. BGA銲接不良分析圖一,二為BGA錫球於銲接後之垂直切片圖，圖 中雖未發(fā)現(xiàn)有錫球接觸斷線的情形但在錫球上方 與板子接觸部份，卻發(fā)現(xiàn)有吃錫狀的現(xiàn)象，此

13、吃 錫的現(xiàn)象極易造成成品使用上的損壞。因不良也 可能對位或印片不正所造成。34圖三,四為某公司之BGA產(chǎn)品，Sn接觸不良之cross section分析，此錫球的成份為63/37，圖中之Sn球接觸不良點可能本來球就已變形，造成無法接觸底下錫膏，所以無法收縮。 可能錫球中空，銲接時某部份錫被吸下來。 可能錫球表面氧化嚴重，其小區(qū)域吃錫性好 被吸下來。35圖一： BGA銲接後之垂直切片圖二： BGA銲接後之垂直切片放大圖圖三： BGA錫球接觸不良之垂直切片圖四： BGA錫球接觸不良之垂直切片放大圖3610.BGA錫球銲錫性不良分析BGA在IC之PCB植球，所用水溶性助銲劑遠比PCB組裝使用免洗錫膏

14、之助銲劑能力強，所以在IC那一端之銲錫性應該會較好。在水洗製程容易將錫球表面Sn氧化成SnO，如圖二和圖三之Auger表面氧化分析，很明顯在植求之前Sn之強度比O高，其O/Sn比為0.93，但在植球過後，因為Sn被水溶性助銲劑氧化，其Sn之強度比O低，其O/Sn比為1.76，可見水洗助銲劑確實會促使錫球表面氧化。但不嚴重就沒有關係。37如果錫球上水溶性助銲劑放置太久，或沒有清洗乾淨就很容易造成表面氧化，銲接就有問題，在圖三為表面清洗不乾淨之錫球，表面Auger分析發(fā)現(xiàn)有Cl污染，而且O之強度也很高，其O/Sn之比達到3.2，可見錫球表面氧化嚴重，吃錫一定有問題。如果BGA IC之植球沒問題，但

15、表面氧化嚴重，在PCB組裝使用助銲劑較弱之免洗錫膏，其銲接可能就有問題，在圖四很明顯看到BGA之錫球和下面免洗錫膏銲接不良，在圖四之箭頭很明顯看出有銲接之界面，造成電性失敗，此不良現(xiàn)象最可能原因為BGA之錫球表面氧化。38圖五和圖四是一個非常類似情況，在箭頭地方很明顯錫球和錫膏界面非常清楚，造成電性失敗主因此下面錫膏，可能比原來印上去還多，所以有可能上面錫球之錫跑到下面。另外可能現(xiàn)象，此錫球中間為空心，銲接時中空錫有部份跑下來，造成下面錫比錫膏多。3911.BGA錫球之對位不良分析由於BGA之銲墊越來越小，相對其對位就越難，主要現(xiàn)象在兩個錫球之前在以前只要通過2條線，現(xiàn)在必須通過3條線，甚至在

16、U-BGA其銲墊更小，對位不良可能由下面說明。(a)綠漆的厚度變薄，現(xiàn)在使用液態(tài)綠漆最薄可 能只 有0.2條，在以前至少有 0.41.0條，綠漆厚植球較 容易。(b)PCB銲墊的長度面積變小在以前銲墊可能有60條，現(xiàn)在只有40條。40在圖一箭頭1可以看到其上下對位比較正確，但在箭頭2地方就有點偏，但還是有連接導通。圖二為對應良好之BGA產(chǎn)品，可以發(fā)現(xiàn)上下和PCB銲接面積大，而且吃錫性良好，在仔細看一下，箭頭1之銲墊的面積比箭頭2之銲墊面積大，吃錫性會較好。另外箭頭1上面錫球使用水溶性助銲劑吃錫性較好。箭頭1上面錫球為獨立放置，其對位效果應會較好。41圖三為一個對位不良之BGA樣品，在箭頭2對位

17、良好，但箭頭1和3就不好，可見下面對應不良，上面對位還不錯上面應該為IC之PCB，使用各別獨立植球，所以對位較好。此不良 可能轉動關係。4212.BGA組裝PCB銲錫性不良分析BGA是靠錫球?qū)C和底下之PCB銲接在一起，錫球之上面使用水溶性助銲劑而下面PCB是使用免洗錫膏，所以由上面得知下面PCB之銲錫性會比上面IC差。43圖一之箭頭2銲接良好，但箭頭1其銲接不好，在圖一很明顯錫球銲接不良不是全面性，只有箭頭1之錫球，其形狀都很類似形成圓形，可見迴銲的條件該沒問題。將圖一箭頭1地方放大為圖二，從圖二很明顯看出錫球未並和PCB銲墊接合，造成斷路，再仔細看一下箭頭1，很明顯看到PCB銲墊之錫膏跑

18、到錫球上，而且錫球之輪廓和PCB銲墊完全一致，可見PCB銲墊其銲錫性不良，才促使錫膏跑到錫球上。44PCB錫墊吃錫性不良，可使表面有雜質(zhì)或氧化物造成，尤其在全面無電解Ni和Au最為嚴重，因為Ni易受氧化或鍍Au槽受Ni之污染。4513. BGA之錫求表面分析一般正常BGA之錫球外觀看起來明亮，但圖一正常錫球之SEM 100倍，可以看到表面光量，看不到黑點，在圖三和圖五分別為放大圖，從圖五明顯看出表面光滑並沒有凹洞，但可以看到箭頭1為白色與箭頭2之黑色條紋，此黑白條紋都是Sn和Pb之結晶，白色含Sn較多，相對黑色Pb比較多。而且表面光滑並無凹洞。相對在BGA之錫球時常會發(fā)現(xiàn)有幾顆特別黑之樣品，經(jīng)

19、過SEM照相，就為圖二所示。 46在圖二中可以發(fā)現(xiàn)很多小黑點，很均勻分布在錫球外表，此黑點不太可能為刮傷，因為分布均勻。將圖二放大1000倍為圖四，在圖四很明顯看到箭頭1為圖二之黑點，此黑點只是表面黑，並沒有明顯凹洞，在圖四箭頭2可以明顯看到每個地方有小洞，由此與圖三比較，BGA之不良黑色錫球表面比較粗糙，有部分黑色部份，而且有小洞，如此相片可能表面氧化。47黑色BGA之錫球可能表面氧化，如果氧化不嚴重在IC植球，使用水溶性助銲劑其銲錫性較強，其銲接沒有問題，但在組裝使用免洗之錫膏其銲錫性就可能有問題。如果氧化較嚴重，那IC之水溶性助銲劑之銲接也會有問題。圖六箭頭1地方為圖二箭頭1之放大圖，從

20、圖六之箭頭1可以看到氧化很嚴重，再箭頭2可以見到氧化物，其外型與金屬外型完全不同，而且箭頭1行成一個黑色之氧化凹洞。軟針電性測試會誤判。4814.BGA錫變黑Auger成分分析BGA植球在BGA IC上發(fā)現(xiàn)有變黑現(xiàn)象，已沾水溶性助銲劑，拿來做Auger此樣品有四種：圖一：大顆BGA為清洗Auger分析圖二：大顆BGA清洗過Auger分析圖三：小顆BGA未清洗Auger分析圖四：小顆BGA清洗過Auger分析49如果從圖三和圖四比較很明顯C在清洗過後之C含量減少很多由圖一、C/Sn=14比圖三、C/Sn=1.7， 所以明顯錫球上面助銲劑被清洗掉，此球洗過還是 黑色，可見此球可能本來就黑。另外在圖

21、三很明顯有元素O、Sn、Cl、Pb和C和Pb為基材，C可能particle或助銲劑，Cl可能污染物，由此可見黑色物質(zhì)上面有Cl之腐蝕物，在Acetone清洗之後，C變少，相對Cl也不見了，由此可知C和Cl污染物都在表面。50但在清洗過後相對S增加，此現(xiàn)象可能在Acetone清洗Flux之後，放在濾紙上，過濾污染solder ball， 另外圖一和二與圖三和四相似情況，BGA錫球變黑，可能使用錫絲稱重剪斷，放入熱油中，等冷卻(自動流動降溫)，因為solder ball有油，使用水去清洗，但solder ball在水中可能氧化。所以在後面一定用稀鹽酸去清洗，把SnO去掉，但稀HCl沒有去除乾淨，H

22、和Pb易結合形成PbH黑色。所以在圖一有發(fā)現(xiàn)Pb很強peak(ASE)。5115.BGA之錫球銲錫性測試現(xiàn)在廠商使用BGA之不良率大約在6%-0.1%，如果在6%以上可能與BGA錫球之吃錫性不好有關係，所以必須將BGA做吃錫性試驗，降低不良率。圖1為良好之BGA錫球之銲錫性，從箭頭1和2可以觀看到錫球表面非常光滑。另外在圖2之箭頭1和2可以發(fā)現(xiàn)錫球表面凹凸非常不良之銲錫性。52圖1：良好之BGA錫球之銲錫性圖2：不良之BGA錫球之銲錫性5316.BGA南瓜型錫球不良分析由於BGA和PCB距離較近，在reflow之後，因受熱不易，容易在BGA外圍之錫球有南瓜型狀，也就表面有刮痕，在圖1可以發(fā)現(xiàn)良

23、好光滑錫球表面，圖2就顯示不良好南瓜型BGA之錫球，此不良好，主要原因可能預熱不夠，在預熱可能分130-150，150-170兩段，就可以解決此問題。54圖一：良好光滑錫球面圖二：不良好南瓜型之BGA錫球面55 17. BGA植球不良分析BGA在第一次銲接不良後，一般會將錫球去掉，重新再植球，封裝廠植球是用水溶性助銲劑但組裝廠使用免洗助銲劑。在圖1為重新植球經(jīng)迴銲不良現(xiàn)象，在圖1箭頭1可以發(fā)現(xiàn)良好錫球銲接情況，但箭頭2發(fā)現(xiàn)有錫球位移，在箭頭3發(fā)現(xiàn)錫球銲接在一起。圖2之箭頭1發(fā)現(xiàn)有錫球不吃錫現(xiàn)象。56在重新植球在迴銲之後發(fā)現(xiàn)錫球銲接有不良現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可能使用免洗助銲劑比原來水溶性助銲劑之活性差

24、的關係，另外在去原來表面之氧化錫，並未去除良好或表面銅氧化，因為表面多次受熱。57圖一：重新植球經(jīng)迴銲不良現(xiàn)象圖二：為圖1之放大圖5818.BGA錫球銲錫性試驗在BGA時常有發(fā)現(xiàn)銲錫性不良，造成BGA之不良率在60.1%中間，BGA之SMT銲錫性不良，可能與錫球吃錫性有關係，所以將BGA之錫球做銲錫性試驗。圖1為良好之BGA錫球銲錫性從圖1箭頭可以看出祇有一點點吃錫不良，其他部份都相當光滑，wetting很好。59圖2為不良好之BGA錫球之銲錫性，在整個紅色不良區(qū)，佔整個綠色測試區(qū)約30%，比規(guī)範良品要95%少很多，所以不合格，圖3為圖2不良銲錫之放大圖，在圖3箭頭1可以見到表面氧化嚴重變黑，

25、箭頭2為no-wetting之凹區(qū)，這種不良現(xiàn)象是無法上錫wetting良好。相似情況在圖4，不良紅色區(qū)佔整個銲錫區(qū)之50%，可見銲錫性比前面圖2更不好，圖5為圖3之放大圖，在圖5箭頭可以見到吃錫不良品為凹洞之no-wetting。60圖一：良好之BGA錫球銲錫性圖二：不良好之樣品1之BGA錫球銲錫性圖三：為圖2不良銲錫之放大圖圖四：不良好樣品2之BGA錫球銲錫性圖五：為圖4不良銲錫之放大圖6119. MICRO-BGA銀膠層不良分析MICRO -BGA在SMT製程有發(fā)現(xiàn)在Chip和PCB介面有分層現(xiàn)象，有一點像爆米花，良品為樣品1，不良品為樣品2、3和4，經(jīng)切片，圖1為樣品1之切片，圖2、3

26、和4為樣品2、3和4切片。在良品之圖1，可以明顯看出IC和銀膠，銀膠與PCB之綠漆結合很好，並未發(fā)現(xiàn)有任何脫層現(xiàn)象。62圖2為不良品之切片，從箭頭，可以明顯看出銀膠和綠漆結合還很強，但綠漆與PCB含水太多，在SMT reflow高溫成綠漆與PCB底材分開。另外在圖3發(fā)現(xiàn)分層在銀膠和IC，而且造成IC裂痕，也可以發(fā)現(xiàn)下面裂痕比上面大，此不良可能銀膠或PCB含水性太多，或銀膠硬化不完全，造 成受熱膨脹，造成IC裂痕。在圖4之樣品4之不良與圖3之樣品3相類似。63圖一：良品樣品1之切片圖二：不良品樣品2之切片圖三：不良品樣品3之切片圖四：不良品樣品4之切片64 20.BGA氣泡不良分析此BGA產(chǎn)品在

27、X-ray觀察發(fā)現(xiàn)有些白點的空洞，但由X-ray圖難看出氣泡在那裏，比較難推測不良形成原因。經(jīng)剖面分析結果為圖1、2和3，從圖1得知，此氣泡在IC銲接，可見銲接不良形成氣泡是在包裝公司所造成。65在圖1箭頭2發(fā)現(xiàn)完全空洞之氣泡，能助銲劑所造成，在圖1箭頭1發(fā)現(xiàn)有部份空洞之氣泡，此現(xiàn)象可能錫氧化，無法與錫結合一相之現(xiàn)象，此錫氧化可能從BGA之球表面造成機會大，因為此氣泡比錫膏的厚度大。66另外值得一提為圖1之箭頭3，發(fā)現(xiàn)BGA錫球表面不光滑，可能錫球表面氧化或SMT之迴銲溫度太低所造成；錫球表面氧化可以做銲錫性試驗，迴銲溫度可以調(diào)預熱溫度圖2之不良現(xiàn)象與圖1差不多，在箭頭1明顯看出在部份氣泡和錫

28、銲接一起。另外在圖3之氣泡是在組裝之PCB上面，發(fā)現(xiàn)銲接不良氣泡。67圖一：BGA氣泡剖面分析圖二：BGA氣泡剖面分析圖三：BGA氣泡剖面不良分析68SMT印刷製程壹、SMT流程評估及標準流程1.主要流程a.背面點膠元件放置 迴銲正面印錫膏元件放置迴銲元件放置波銲(背面印膠元件放置 迴銲正面印錫膏元件放置迴銲元件放置 波銲)電機、電腦介面卡69b.背面印錫膏背面點膠元件放置迴 銲正面印錫膏元件放置迴銲元件放置波銲(背面印錫膏背面印膠元件放置迴銲正面印錫膏元件放置迴銲元件放置波銲) 電腦、主機板70c.背面印錫膏背面點膠(印膠)元件放置迴銲 正面印錫膏元件放置迴銲元件放置手銲接(背面印錫膏背面點

29、膠(印膠)元件放置迴銲正面印錫膏元件放置迴銲元件放置詠錫(MPS) (背面印錫膏背面點膠(印膠)元件放置迴銲正面印錫膏元件放置迴銲元件放置製具波銲) 手提電腦、工業(yè)控製器d.背面印錫膏背面點膠元件放置迴銲正面印錫膏(包括塞孔) 元件放置迴銲手銲接 手提電腦712. 流程評估(a)現(xiàn)在點膠比印膠多,主要原因印膠比較會沾到pad,造成pad沒有銲接(b)印膠易溢膠,滲膠,定位較難,鋼板背面易黏膠,造成pad沾膠,無法銲接 (c)雖然印膠比點膠快,但SMT流程瓶頸在放置元件,印膠快沒有什麼用處,除非SMT元件少 (d)印膠比較不易掉件723. 在a之主要流程,背面元件靠波銲來銲接,其良率一般不好,主

30、要受到波銲之陰影放應不良影嚮,其次錫爐之擾流波不良所造成,一般不良為空銲要加強擾流波設備及PCB銲墊之佈置4. 一般SMT先從背面先做,主要考慮怕重元件掉件,一般正面元件之layout比較密,在背面reflow之後,精確度較差,精密元件對位較難5. 波銲之製程比較難控製,Note-book工廠在插孔元件印入錫膏,直接迴銲銲接如製程d,比較省事,但單價較高6.詠錫使用字昇包括(玻璃纖維、纖維、phenolic resin、不銹鋼鋁)73貳、鋼板 1. 鋼板物理特性. 鋼板材料-黃銅,不銹鋼,鉬. 鋼板厚度,垂直性,平滑性及尺寸的經(jīng)確性. 鋼板厚度-208pin-0.12mm-0.15mm. 鋼板

31、孔內(nèi)品質(zhì)- 沒有undercut. 平滑,旁邊不是直角, 前.中.後寬度相同. 晶粒愈小愈好742. 鋼板之種類-雷射或蝕刻 工作壽命-10萬片開放式-蝕刻.雷射設計-沒有UNDERCUT,粗糙,開口均勻,208pin一樣多 0805 chip-c向內(nèi)縮5mil,配合設計鋼板之開口寬度及厚度必須配合錫球之3和3原則，也就是錫膏最大錫球3個高度不能大於鋼板厚度，寬度必須能大於3個取大錫球長度?，F(xiàn)有產(chǎn)品-化學蝕刻較好 fine pitch要設計外八多50%增加錫膏方法,在 pad之toe加長,增加銲錫量75 3.鋼板清潔用溶劑-IPA,HCFC. 依solder paste成份而定清洗效果. 清潔

32、週期: (a)5片自動擦試 (b)換機種,乾式濕式 清洗鋼板 (c)防爆之鋼板清洗機 4.PCB, 鋼板、元件、Layout良好(下圖0805 chip-c)、 提昇製程能力76PCB 鋼板 元件單位(mil=1 inch/1000)77 5. 鋼板厚度計算 面積比= 開孔壁面積 1.5開孔面積 = 2T(L+W) 1.5 LW T=0.75(LW) LW T: 印刷底板厚度 L: 開孔長 W: 開孔寬度78註1:鋼板厚度計算 面積比= 開孔壁面積 1.5開孔面積 = 2T(L+W) 1.5 LW T = 0.75(L+W) L + W79例:208pin焊墊寬10mil,間距10mil T=

33、0.75(1010)/(10+10)=3.7mil =0.9398mm面積比= 23.7mil(10+10) 1010 = 1.481.580例2:208pin焊墊寬10mil,間距10milT= 0.75(1010)/(10+10)=3.7mil =0.0037英吋 =0.00372.54公分 =0.009398公分 =0.09398mm 但比算出要多一點,現(xiàn)在使用者為0.12mm 面積比 = 23.7mil(10+10) 1010 = 148 =1.481.5 (合理) 100811. 印刷參數(shù) (a)括刀的速度15-30mm/s, 愈細線路要愈慢 (b)括刀壓力愈小愈好(0.05mpa)

34、 (c)下降速率-前面3mm (a)背面1.5mm/sec後面快速 脫離 (d)印刷時基板和印刷底板間的距離0.4-0.8mm(愈小 愈好) (e)印刷過程的精確度 (f)開孔形狀,角度 (h)彈回距離參、 印刷822. 印刷注意事項 (a)2小時,測量錫膏厚度一次(誤差 0.07mil之內(nèi)) (b)錫膏厚度就是鋼板厚度 (c)溫濕度控制:60%RH,20 (d)印刷過程的精確度(走速度平均,定點距離) (e)一次來回誤差 (f)鋼板(a)垂直性(b)平滑性及(c)尺寸的精確性 (g)錫膏體積:開孔面積高度(鋼板厚度) (h)高速大量生產(chǎn):自動對位,校正,印刷底板自動清洗83 1. 錫膏之管理

35、 (a)由代理商送到工廠要冷藏在4-8 送到工業(yè)區(qū), 由工程或品管驗收,看到乾冰,進貨,不然退貨,而 且密封要好. (b)由工程或品管人員直接送入冰箱登記,標示(先 進,先出),冰箱保存在4-8,時間不超過3個月. (c)放回必須在25回溫24小時再自動攪拌,手動攪 拌20分鐘. (d)使用時間不超過8hr,回收、隔夜錫膏最好不要用 (e)儲存條件,10以下,3個月 . 錫膏-使用前攪拌 肆、 錫膏842. 錫膏之品管 原料 錫膏種類 錫球.大小.均勻.氧化層 Flux鹵酸含量(l) 酪酸銀試驗 銅鏡試驗 SIR 電子遷移 功能測試 焊錫性851. PCB原物料品管 solderaboloty

36、(95%) 吸水性(用天平,0.1%以下) 烘乾(120,2小時) layout-兩元件不能小於2mil間隙 平行度(0.75%)伍. 原物料品管862. 其他原物料品管零件 solderability(95%) 工具 鋼刮刀與橡皮刮刀橡皮刮刀用久會變硬,失 去彈性,接觸角會損害,本來90會變形,要磨 平才能使用871. 溫度設定 昇溫區(qū)溫度25-130,速率2-3/秒 預烤區(qū)溫度130-170,時間60-90秒 正式加熱區(qū)溫度170-220,昇溫速率2-3/秒, 在183以上要60秒 強制冷卻：在183冷卻10秒陸、 迴銲882. 儀器 BGA產(chǎn)品最好7個加熱區(qū),9個 加熱區(qū)最好 如果後面有

37、冷卻區(qū),可以減少冷卻時間,增加生產(chǎn)速率 量整風扇、抽風速度,使熱分佈更均勻893. BGA迴銲溫度設定 昇溫區(qū)溫度25120(11.5/秒) 預烤區(qū)溫度120150(60110/秒) 昇溫區(qū)溫度150170(1/秒) 170215(12/秒) 183以上(80120/秒) 冷卻區(qū)溫度215160(12/秒) 160以下任何冷卻都可以90 快速膠,必須冷藏 用到後面,注意壓力要加大 0805以下點膠,點一點易掉件,點兩點中間易短路 紅膠在0805元件室溫2公斤,在高溫沒有黏著性 紅膠注意,183以上時間(60sec),溫度28壓力(3.0kg/ c), shoot time 0.04sec, s

38、hoot Gap 0.10mm 印膠比點膠快,但膠量比較不易控制,易溢膠,定位較難,pad易沾膠 點膠注意不要碰到銲點 柒、 點膠911.刮刀(a)括刀壓力愈小愈好(0.05mpa)，壓力太大可以從鋼刮 刀變形得知，如果變形太嚴重，壓力就太大。鋼刮刀 壓力太大，也可以從鋼板括痕或殘留錫膏得知，最好 調(diào)到剛剛好沒有殘留錫膏在鋼板上最好。(b)如在鋼板某小區(qū)域有殘留，如果不是孔區(qū)市沒有關係， 因為錫膏為滾動，下次印會被取代，不會永久停在那 裡氧化。捌、印刷參數(shù)考慮要項92 (c)在鋼板某小區(qū)域有殘留，如果在開孔區(qū)，可能造 成錫膏較厚或錫膏形狀品質(zhì)不良，這種情況可以用 膠布貼在頂針上面(約10m)，

39、就不會有殘留，最好 加入壓力定量不要加高刮刀壓力，太高壓力會使錫膏 便厚，不平整。 (d)刮刀角度固定15-45，而且要直要平，刮刀的壓力 愈小愈好。 (e)現(xiàn)在括刀都用不銹鋼，避免用刮錫膏之不銹鋼去刮鋼 刮刀，容易造成刮刀受損，影響印刷品質(zhì)。最好準備 用壓克力刮棒去刮鋼刮刀。 93(f)刮刀的長度只能大於印刷旁邊孔各邊多出2公分 ，刮刀行程多邊孔約1公分，多出太多增加錫膏與空氣接觸容易氧化。(g)刮刀末端之不銹鋼片，很便宜，最好控制品質(zhì)，有變形、刮傷，馬上就換。94 1.2錫膏 (a)錫膏在回溫24小時再攪拌使用，攪拌約20分 鐘馬上使用，不要停留1小時以上再用，因為 停留久易和空氣氧化作用

40、，而且粘度變高，不 利印刷。 (b)錫膏回溫24-72小時都沒有關係，但不能打開 與空氣接觸，相對隔天未用，不要放入冰箱， 放在室溫，明天用前再用手攪20分鐘就可以使 用，使用第一片最好看reflow之情況，如果氧化 嚴重最好不要用。95(c)錫膏攪完之後馬上放入印刷機臺使用，放置久容 易使錫膏粘度變大，不易印入孔內(nèi)，放入機臺之錫膏之量，最多只能印50片(最好15片)，因為錫膏多，溶劑容易揮發(fā)，吸水、及氧化對reflow之品質(zhì)相當不好。(d)印錫膏每片之時間不要超過10分鐘(尤其在換籃子或溶劑清洗鋼板，容易超過10分鐘)，因超過10分鐘容易使粘度變硬不易印刷。96 (e)印刷開始要紀錄時間，以

41、便追蹤，印刷之後，不 要放置超過1小時，進入回銲，因為放置太久，除 了易吸水，揮發(fā)和氧化之外，也容易褟下，造成 短路，使用快速自動印刷，放置時間會較短。 (f)孔內(nèi)粗糙undercut容易造成末端塞孔或孔壁黏錫， 如果末端拉錫容易造成短路，尤其雷射鋼板最容易產(chǎn)生。 (g)一般208 pin使用厚度：0.15mm鋼板，印刷速度 15mm/秒，錫膏在中間約200-220m，那就所謂 拉膏，容易造成短路，正常0.15mm鋼板，印錫膏厚度約150um。97(h)錫膏中間厚度只和鋼板厚度有關，與壓力大 小，刮刀速度無關，所以壓力愈小愈好，但 太小容易背面滲錫，前面沾錫。 (i)錫膏末端 容易拉錫與鋼板開法角度孔避粗糙， 印刷壓力與速度有關，所以鋼板孔內(nèi)光滑沒有 undercut。(j)錫膏放入鋼刮刀的量，不能超出鋼括刀長度， 而且高度不能超過2公分，印快沒有再加錫膏， 一般加錫膏不能超過0.5公斤，而且用手加就可 以，但膠最好用針筒加，不要用罐