制造工程簡要訓(xùn)練

1、題綱 (Chapter) 頁次(Page)第 1 章 IC 元件外形及重要尺寸規(guī)格 3 10第 2 章 IC包裝及IC儲(chǔ)存管制 11 16第 3 章 SMT組裝及PCBA測(cè)試要求 17 40第 5 章 BGA Rework 注意事項(xiàng) 45 52第 6 章製程ESD / EOS 防護(hù)技術(shù) 53 76第 7 章 IC故障分析 ( Failure Analysis ) 77 80第 4 章 SMT作業(yè)不良實(shí)例探討 41 44第 8 章 RMA退貨處理及更換良品之注意事項(xiàng) 81 87 Page 2 of 87第 1章 IC 元件外形及重要尺寸規(guī)格1-1. IC 元件外形簡介 (IC Devices I

2、ntroduction) :Through Hole PackageSurface Mounted PackageKBGA ( Ball Grid Array)Flip ChipL1-2. 208P QFP 重要尺寸規(guī)格介紹 ( Mechanical Specifications) ：Bent Lead Spec.VT82C586BYYWWRR TAIWANLLLLLLLLL C MY = Date Code YearW = Date Code WeekR = Chip RevisionL = Lot CodePage 5 of 87The Important Specifications f

3、or QFP : 1. Lead Co-planarity : USL : 4.0 mils.2. Lead Span : USL : 6.5 mils.3. Bent Lead : USL : +3 mils, LSL : -3 mils.4. QFP Package warpage : USL : 4 mils.5. LQFP Package warpage : USL : 3 mils. (1) USL : Upper Spec. Limit. (2) LSL : Lower Spec. Limit. (3) 1mil = 0.0254mm.Lead Co-planarity Spec.

4、 Page 6 of 871-3. 476P BGA 重要尺寸規(guī)格介紹(Mechanical Specifications) :Solder Ball DiameterTrue ball position error Y = Date Code YearW = Date Code Week R = Chip Revision L = Lot CodePage 7 of 87The Important Specifications for BGA : 1. Solder Ball Co-planarity : USL = 5.5 mils2. True ball position error :

5、 USL = +6.0mils, LSL = -6.0 mils 3. Ball diameter : USL = 35 mils, LSL = 24 mils4. Package warpage : USL =3.5 mils5. Solder Ball Height : USL = 28 mils, LSL = 19 mils. (1) USL : Upper Spec. Limit. (2) LSL : Lower Spec. Limit. (3) 1mil = 0.0254mm.Solder Ball Co-planarity Solder Ball HeightPage 8 of 8

6、71-4. The Structure of Solder Sphere to Substrate : BT-RESINPAD (Cu)Plating (Ni)Plating (Au)Solder Ball (Sn/Pb)Solder MaskSolder MaskOriginalBT-RESINPAD (Cu)IMC layer (Intermetalic Compound, Au/Ni/Sn/Pb)Solder Ball (Sn/Pb)Solder MaskSolder MaskAfter ReflowPage 9 of 871-5. Transformation of BGA Solde

7、r Sphere in Reflow :Page 10 of 870.030(0.76mm)0.016(0.41mm)*BGA SubstratePCB / PWBSolder Sphere CollapseCo planarity issue are virtually eliminated with the final collapse* The final height will vary with pad size and solder paste deposition. Solder Ball Solder Balls collapse during reflow Can be re

8、flowed with just flux Will self center during reflow process No clean flux recommended PBGA Solder Balls(0.60mm)第 2 章 IC包裝及IC儲(chǔ)存管制2-1. IC真空密封包裝儲(chǔ)存期限：(注意密封日期) 12 months at 40C and 60%RH環(huán)境存放，以避免BGA本體 (黑色膠柄部分)吸濕及錫球表面產(chǎn)生氧化問題，影響SMT焊接作業(yè)。Page 14 of 872-6. 包裝警示標(biāo)籤(Caution Label) & 中文翻譯:關(guān)於QFP / BGA I.C 儲(chǔ)存及使用管制應(yīng)注

9、意事項(xiàng)如下 :(請(qǐng)參照VIA I.C 真空包裝袋上標(biāo)籤，符合EIA JEDEC Standard JESD22-A112，LEVEL 4 )1. I.C 真空密封包裝之儲(chǔ)存期限: 1-1.請(qǐng)注意每盒真空包裝密封日期。 1-2.保存期限 : 12 個(gè)月，儲(chǔ)存環(huán)境條件: 在溫度 40C， 相對(duì)濕度 : 90% R.H。 1-3.庫存管制 : 以”先進(jìn)先出”為原則。Page 15 of 872. I.C包裝拆封後，SMT 組裝之時(shí)限 : 2-1.檢查濕度卡 : 顯示值應(yīng)小於20% ( 藍(lán)色 )， 如 30% ( 粉紅色 )表示 I.C 已吸濕氣。 2-2. 工廠環(huán)境溫濕度管制: 30 ， 60% R

10、. H。 2-3. 折封後，I.C元件須在 72小時(shí)內(nèi)完成 SMT 焊接程序。3. 拆封後 I.C元件，如未在72小時(shí)內(nèi)使用完時(shí) : 3-1. I.C元件須重新烘烤,以去除I.C元件吸濕問題 3-2. 烘烤溫度條件 : 125 5 , 至少12 小時(shí)。 3-3. 烘烤後，放入適量乾燥劑(1030g)再密封包裝。4. MB上之IC元件，Rework 重工前注意事項(xiàng)： 4-1. MB上之I.C元件須重新烘烤,以去除I.C元件吸濕問題 4-2. 烘烤溫度條件 : 100, 至少12 小時(shí)。 4-3. 烘烤後，需於4小時(shí)內(nèi)完成重工Rework及重新上板作業(yè)。 4-4. 重工後IC之儲(chǔ)存與使用，請(qǐng)參照1

11、 3 事項(xiàng)。5.請(qǐng)貴公司將上述 IC 材料儲(chǔ)存及使用管制應(yīng)注意事項(xiàng),列入內(nèi)部的倉儲(chǔ)管理與 SMT 製程作業(yè)管制等作業(yè)規(guī)範(fàn)內(nèi)及確實(shí)執(zhí)行. 謝謝 !Page 16 of 87第 3 章 SMT組裝及PCBA測(cè)試要求3-1. SMT REFLOW PROCESS / 流焊製造程序： 錫膏印刷(Stencil Printing)點(diǎn)膠(Dispensing)Optional置放 (Placement) 迴焊(Reflow) Page 17 of 873-2. 鋼板(Stencil) 種類與比較： 鋼板種類製作時(shí)間製作成本板孔形狀孔壁Undercut上錫性雷射鋼板快較貴較粗糙較多較差化學(xué)鋼板慢較便宜較光滑

12、較少較佳3-3. SMT 鋼板: 厚度及開孔尺寸設(shè)計(jì)及使用要領(lǐng) (1)開孔尺寸: 一般I.C鋼板開口要比PCB pad小10m，如此可避免因錫膏 偏離錫墊(Pad) 0.2mm 就會(huì)形成錫球之不良現(xiàn)象。 (2)理想鋼板孔內(nèi)品質(zhì)： 沒有undercut : undercut 在印刷時(shí)會(huì)阻抗錫膏前進(jìn)，使印下去錫膏 的形狀不清晰，同時(shí)亦減少錫膏量。 孔壁平滑。 前中 後寬度相同。 (3)印刷錫膏厚度: 每2小時(shí)檢查1次(防止厚度不均，控制誤差在10 %之內(nèi)) 。 (4)鋼板清潔保養(yǎng): 在每班/日使用前清潔保養(yǎng)，防止鋼板污染及 塞孔及變形問題(如以IPA擦拭鋼板，須等乾再印)。 (5)鋼板工作壽命:

13、約印刷基板8萬 10萬片。Page 18 of 873-4. 鋼板印刷的製程參數(shù)有： (以厚度0.15mm,208pin pitch 0.5mm之鋼板為例) 刮刀壓力: 愈小愈好 (0.05 mpa) 印刷速度: 15 30mm/sec , 愈細(xì)線路要愈慢 印刷間隙/角度: 基板與印刷底板間距0.4 0.8mm 錫膏 (Solder Paste) 溫度 (Temperature):環(huán)境溫度18 24,溼度40 50%RH 常見印刷不良情形： (1) 印刷毛邊：刮刀壓力太大之結(jié)果。 (2) 印刷不完整：刮刀不利之結(jié)果。 放置印刷機(jī)臺(tái)之錫膏量，每次控制最好印10片，因?yàn)殄a 膏多，溶劑容易揮發(fā),吸水

14、及氧化，對(duì)迴焊之品質(zhì)不好。 印錫膏每片之間不要超過10分鐘，印刷之後，不要放置 超過1小時(shí)。印刷10次就要擦拭鋼板1次，可保持下次印 錫膏之形狀及量。squeezesolder pastestencilpadPCBSTENCILLINGPage 19 of 873-5. SMT 組裝過程注意事項(xiàng)： 3-5-1. 各IC元件腳位尺寸及容許誤差設(shè)定輸入正確。同軸超小型迷你功率超小(一個(gè)匣)SOP(MFP)腳距 : 1.27mm腳距 : 0.65mmVSOPQFP/VQFP 腳距 1mm0.8mm0.65mm0.5mmPLCC/SOJ腳距 : 1.27mm裸晶片 COB多點(diǎn)銲晶片F(xiàn)FPTABLCC模

15、型裸晶片型(2)半導(dǎo)體零件方形晶片電阻晶片鉭質(zhì)電容積層陶瓷電容(MLCC)薄膜電容其他晶片電阻陶瓷電容晶片形陶瓷振盪器電阻(排組)晶片電容(排組)積層晶片(薄膜形)鋁電解電容晶片線圈繼電器其他陶瓷微調(diào)電容半固定可變電阻開關(guān)石英振盪器測(cè)針連接器平板型圓型複合型異型(1)被動(dòng)元件 SMD 常用零件：Page 20 of 87 3-5-2. 錫膏種類與特性檢查： (2) 水洗製程/免洗製程錫膏特性比較: (1) 錫膏成份:Page 21 of 87 (3) 錫膏特性檢查項(xiàng)目：FLUX成分含量, 以及 顆粒大小與 黏度檢查。 (4) 錫膏管理：需保存4 8冷藏下，印刷錫膏過程在1824 , 40% 5

16、0%RH環(huán)境作業(yè)最好，不可有冷風(fēng)或熱風(fēng)直接對(duì)著吹，溫度超過26.6，會(huì)影響錫膏性能。存貨儲(chǔ)存時(shí)間不超過3 個(gè)月，錫膏使用前攪拌 13分鐘。 (5)良好錫膏之焊錫性對(duì)錫球要求： 愈圓愈好。(對(duì)錫球滾動(dòng)較有幫助) 愈小愈均勻愈好。 氧化層愈薄愈好。(所需要之FLUX活性就不需太強(qiáng)) (6)錫膏使用前的準(zhǔn)備：回溫。在錫膏回溫到室溫前切勿拆開容器或攪拌錫膏。 一般回溫時(shí)間約為 48小時(shí)(以自然回溫方式) 。如未回溫完全即使 用，錫膏會(huì)冷凝空氣中的水氣，造成slump, spatter等問題。 (7)錫膏使用時(shí)間不超過8小時(shí)，回收,隔夜之錫膏最好不要用。Page 22 of 87PadSolder Pa

17、rticlesPreheating drippingMelted solderFlow of solder ballsPrintingPreheatingMeltingTransformation of Solder Paste in ReflowPage 23 of 87 (6) Solder Alloy Chart： A Eutectic Alloy is that composition of two or more metals that has one sharp melting point and no plastic range.BGA solder ball Alloy 63/

18、37 5%QFP lead Alloy 85/15 5%Page 24 of 87Page 24 of 87 (7) Solder Alloy Curve :Page 25 of 87 3-5-3. PC板翹曲度:規(guī)格要求及嚴(yán)格進(jìn)料檢查(可避免QFP/BGA空焊) 。 PCB翹曲規(guī)格：不超過PCB對(duì)角線長度之0.7% (IPC-TM-650)。 PCB 廠商針對(duì)不平或變形的PCB，會(huì)集中收集統(tǒng)一熱壓平後歸還。 PCB板翹通常與PCB製程較無關(guān)係，而與Layout 與 密度關(guān)係較大 ，例如 Pad (銅)與PCB Epoxy 熱膨脹係數(shù)不同，受熱後散熱速度亦 不同，若Layout 與密度不平均則

19、易造成PCB翹曲。 若PCB 吸水率超過0.3%，且無烘乾，則會(huì)有脫層 (Delamination) 之不良。(正常PCB吸水率應(yīng)在0.1%以下) PCB烘烤溫度：(SMT前, PC板的重烤溫度，120, 2 hrs) ，一般 PCB廠出貨前PCB烘烤規(guī)格: (a) 步驟：25昇溫至130(約40分鐘) 130並以重物熱壓烘烤 2 小時(shí) 降溫25(約40分鐘後取出) 真空熱縮袋包裝出貨 (b)包裝時(shí)亦可加放乾燥劑。(選擇性) PCB上BGA/QFP IC位置設(shè)計(jì):應(yīng)避免設(shè)計(jì)在PCB對(duì)角線上。Page 26 of 87(1) 板彎(2) 板扭(A) 定義(按IPC-T-50D) ： (a) 板彎

20、 (Bow or Warp)：當(dāng)正方形或長方形板子，其平坦性已發(fā)生變形， 而略成圓柱形 或球曲形但其四角落仍能維持在同一平面上。 (b) 板扭(Twist)：當(dāng)方形板子，在平行於角對(duì)角線的方向上發(fā)生變形，其 中已有一角未能落在其他三個(gè)板角所構(gòu)成的平面上。Page 27 of 87R1 HIGHT POINTR2 (板厚)Percent Bow = (R1-R2) /L*100%(B) 板彎檢驗(yàn)法： 將樣板的凸面(Covex)朝上平放在大理石平臺(tái)的基準(zhǔn)面上(Datum Surface)，在板子各邊緣的兩端板角處，稍加用力壓在平臺(tái)上，以數(shù)字式高度規(guī)(Dial Indicator)，測(cè)出板面隆起的最

21、高數(shù)值 R1，重複上述之規(guī)定，直到四邊都逐一檢測(cè)完畢，再量出板厚R2，(注意R1 與R2兩值都要在底材的表面量取)，而後再用力壓此板子在平臺(tái)上，並測(cè)出邊長L，帶入下式求出板彎的百分比，並記錄四個(gè)數(shù)值中之最大值為該板子的板彎數(shù)據(jù)。Page 28 of 87Temp. (C)Time (sec)About 183CAbout 130C Preheat ZoneFor 50 60 sec,Slope =1.52C/sec Soak ZoneHold at 130C to 183CFor 90 120 sec,Slope =0.5C/sec Reflow ZoneAbove 183C about 87

22、 to 100 sec.Peak Temperature220 10C, 10 20 sec.Reflow Profile has to calibrate considered from all the different factors in solder paste, component density,mother board layout, material properties and conveyor speed, etc. 3-5-4. REFLOW Profile (Alloy Sn63 Pb37) : For BGA chipsetPage 29 of 87Temp. (C

23、)Time (sec)About 183CAbout 130C Preheat ZoneFor 50 60 sec,Slope =1.52C/sec Soak ZoneHold at 130C to 183CFor 90 120 sec,Slope =0.5C/sec Reflow ZoneAbove 183C about 87 to 100 sec.Peak Temperature220 10C, 10 20 sec.Reflow Profile has to calibrate considered from all the different factors in solder past

24、e, component density,mother board layout, material properties and conveyor speed, etc. 3-5-4. REFLOW Profile (Alloy Sn63 Pb37) : For BGA chipsetPage 29 of 87 (2) 迴焊區(qū)(Reflow) : 影響：迴焊區(qū)若加熱溫度不足，則由於無法確保充足的熔融 焊錫與 Pad 的接觸時(shí)間，很難獲得良好的焊接狀態(tài)， 同時(shí)由於熔融焊錫內(nèi)部的助焊劑成份和氣體無法被排 出，因而發(fā)生空洞 (Void) 與冷焊(Cold soldering)。 迴焊區(qū)的Peak

25、Temp. 溫度太高或183以上時(shí)間拉的 太長，則該熔解的焊錫將被再氧化而導(dǎo)致接合程度減 低等缺陷產(chǎn)生。 (3) 冷卻區(qū)(Cooling) : 影響： 焊接部位的冷卻不可緩慢，否則因元件與基板熱容量有別， 將引起溫度分佈不均，焊錫凝固時(shí)間的差異將導(dǎo)致元件位置 挪移，熱膨脹率的差異也將使基板彎曲，進(jìn)而有局部應(yīng)力集 中，使該部位的接合度的減低。 若冷卻速度太慢，也會(huì)引起焊錫組織之粗大化，因而導(dǎo)致接 合溫度的減低。 Main Board : PCB Tg=125 , BGA Substrate Tg=175 Page 31 of 87 3-5-6. REFLOW 量測(cè)方法： Thermocouple

26、 can be attached to top surface, edge substrate and middle ball of BGA package. PADSolder BallMother BoardThermocoupleMother BoardPAD(1) PBGA the thermocouple installationDrill pilot hole down through center of pad prior to Reflow.(diameter of hole : 2 to 3mm)Put thermocouple in the center of pad(2)

27、 Thermocouple Measure Position (red)Mother Board210 220205 210Solder Ball TemperaturePCB Surface 190 205 Page 32 of 87 3-5-7. REFLOW 迴焊溫度曲線規(guī)格及管制： 須依各機(jī)種產(chǎn)品PC板大小及零件密度考量。 SMT 焊接良率決定於元件可焊性(15%) , 迴焊爐(30%) , PCB & Layout (15%), 錫膏&印刷 (25%) , 鋼板設(shè)計(jì) (15 %)。 注意 QFP / BGA REFLOW 溫度需求之差異。 定期性REFLOW 溫度實(shí)測(cè)及持續(xù)檢討焊點(diǎn)不

28、良率。 FR-4PC板表面溫度應(yīng)控制Low solderUnwetted pinsMissing bypass capsSkewed / misplaceddevicesBillboarded devicesOpen power orparallel pinsSurface defectsAOIAOIDoes not require a test fixtureEasily applied to partially-builtboards.Direct soldering processfeedback.Improved process monitoring bydetecting defec

29、ts earlier.Applies board powerTests component function, toleranceand possibly board functionCan test hidden featuresImplication:Wrong devicesMisoriented device (cap,diode)Device programming(flash ROM)Device defects (e.g.cracked, IC)BGA and other hiddenpinsBasic device functionElectrical testElectric

30、al test3.6.7 AOI and Electrical Test Are Best Used TogetherLifted leadsTombstonedMissing deviceMisoriented IcsBillboardedOpen power or parallel pinsSurface defectsAOI and electrical test will be employed togetheras complementary inspection and test tools.Page 39 of 87 3-7. PCBA 測(cè)試要求： ICT 測(cè)針接觸要求：主要因焊

31、點(diǎn)上佈有妨害之物質(zhì)造成接觸電阻升 高，故測(cè)針導(dǎo)通 不良。 而FLUX殘?jiān)鼮樽畛Ｒ娭^緣物質(zhì)。 BGA IC功能測(cè)試及檢修要求：為提高 BGA檢修速度，在 PCB設(shè) 計(jì)時(shí)，須考慮在BGA腳位拉出線路上設(shè)計(jì)裸露測(cè)試點(diǎn) ( PAD)。 Page 40 of 87Functions necessary to ensure mounting qualityTable 1 : Trends in mounting technology Table 1Case 2 : 有腳的SMD 零件空焊: 原因 對(duì)策 1. 零件腳或錫球不平 檢查零件腳或錫球之平面度 2. 錫膏量太少 增加鋼板厚度和使用較小的開孔 3.

32、 燈蕊效應(yīng) 錫膏先經(jīng)烘烤作業(yè) 4. 零件腳不吃錫 零件必需符合吃錫之需求 Case 1 : QFP lead & lead or BGA 錫球與錫球間短路 : 原因 對(duì)策 1. 錫膏量太多 ( 1mg/mm) 使用較薄的鋼板 (150m) 開孔縮小(85% pad) 2. 印刷不精確 將鋼板調(diào)準(zhǔn)一些 3. 錫膏塌陷 修正 Reflow Profile 曲線 4. 刮刀壓力太高 降低刮刀壓力 5. 鋼板和電路板間隙太大 使用較薄的防焊膜 6. 焊墊設(shè)計(jì)不當(dāng) 同樣的線路和間距Page 41 of 87第 4 章 SMT作業(yè)不良實(shí)例探討Case 3 : 無腳的SMD 零件空焊: 原因 對(duì)策 1. 銲

33、墊設(shè)計(jì)不當(dāng) 將錫墊以防焊膜分隔開，尺寸適切 2. 兩端受熱不均 同零件的錫墊尺寸都要相同 3. 錫膏量太少 增加錫膏量 4. 零件吃錫性不佳 零件必需符合吃錫之需求 Case 4 : SMD 零件浮動(dòng)(漂移): 原因 對(duì)策 1. 零件兩端受熱不均 錫墊分隔 2. 零件一端吃錫性不佳 使用吃錫性較佳的零件 3. Reflow 方式 在Reflow 前先預(yù)熱到 170Page 42 of 87Case 5 : 墓碑 ( Tombstone) 效應(yīng): 原因 對(duì)策 1. 銲墊設(shè)計(jì)不當(dāng) 銲墊設(shè)計(jì)最佳化 2. 零件兩端吃錫性不同 較佳的零件吃錫性 3. 零件兩端受熱不均 減緩溫度曲線升溫速率 4. 溫度曲

34、線加熱太快 在Reflow 前先預(yù)熱到170墓碑效應(yīng)發(fā)生有三作用力: 1. 零件的重力使零件向下 2. 零件下方的熔錫也會(huì)使零件向下 3. 錫墊上零件外側(cè)的熔錫會(huì)使零件向上Case 6 : 冷焊 ( Cold solder joints) : 原因 對(duì)策 1. Reflow 溫度太低 最低Reflow 溫度215 2. Reflow 時(shí)間太短 錫膏在熔錫溫度以上至少10秒 3. Pin 吃錫性問題 查驗(yàn) Pin 吃錫性 4. Pad 吃錫性問題 查驗(yàn) Pad 吃錫性 冷焊是焊點(diǎn)未形成合金屬( Intermetallic Layer) 或是焊接物連接點(diǎn)阻抗較高，焊接物間的剝離強(qiáng)度( Peel S

35、trength ) 太低，所以容易將零件腳由錫墊拉起。Page 43 of 87Case 8 : 零件微裂(Cracks in components) : 原因 對(duì)策1. 熱衝擊(Thermal Shock) 自然冷卻，較小和較薄的零件2. PCB板翹產(chǎn)生的應(yīng)力 避免PCB彎折，敏感零件的方 零件置放產(chǎn)生的應(yīng)力 向性，降低置放壓力3. PCB Lay-out設(shè)計(jì)不當(dāng) 個(gè)別的焊墊，零件長軸與折板 方向平行4. 錫膏量 增加錫膏量，適當(dāng)?shù)腻a墊Case 7 : 粒焊 (Granular solder joints) : 原因 對(duì)策 1. Reflow 溫度太低 較高的Reflow 溫度(215) 2

36、. Reflow 時(shí)間太短 較長的Reflow 時(shí)間(183以上 至少10秒 3. 錫膏污染 新的新鮮錫膏 4. PCB 或零件污染Page 44 of 87第 5 章 BGA Rework 注意事項(xiàng)5-1. BGA包裝產(chǎn)品拆封後，常見的儲(chǔ)存及掌控時(shí)間72 小時(shí)是最大值(假如環(huán)境濕度60%RH)。拆封後超 過72小時(shí)尚未使用完的IC元件，必須再烘烤125C, 12小時(shí)後，才可使用或密封包裝儲(chǔ)存。5-2. BGA 並非全密封式包裝，它的結(jié)構(gòu)容易在儲(chǔ)存階段 吸入濕氣，若後在熔焊爐內(nèi)迅速加熱，封裝體內(nèi)的 濕氣被蒸發(fā)而產(chǎn)生應(yīng)力，造成封裝體裂開(即為 “爆米花效應(yīng)” Popcorn及“脫層效應(yīng)”Dela

37、mination” effect)。Page 45 of 87(1) Normal BGA DevicesGold WireChip DieSilver EpoxyMolding CompoundSubstrateSolder Ball(2) Popcorn or Delam BGA due to Moisture Vaporization during Heating in SMT or RemovalDelamination VoidMoisture(3) Popcorn or Delam BGA due to Plastic Stress FailureCollapsed VoidCra

38、ckPage 46 of 875-3. SAT (Scanner Acoustic Tomography) for BGA : Delamination or Popcorn BGA Devices, and Red area meansVoid or Moisture areaNormal BGA DevicesPage 47 of 875-4. Summary of transmission X-Ray diagnostic capabilityFailure ModeRoot CauseEase of Detection Rating1 ( easy ) 35 ( hard )Short

39、sTweaking1ShortsDebris1ShortsExcess Paste1ShortsPopcorning1OpensPopcorning2ShortsPoor Rework1OpensPoor Rework3OpensPlacement1OpensMissing Ball1OpensPCB Warp3OpensNo Paste4OpensDewet Pad5OpensNonwet Bump5VoidsReflow/Flux1Cold JointsReflow1Page 48 of 875-5.當(dāng)BGA需要做整修 (Rework)救回程序：5-5-1. 從主機(jī)板上移除BGA元件時(shí)：

40、主機(jī)板須先經(jīng)烘烤100 C，12小時(shí)後，才可執(zhí)行移除 BGA。 (而烘烤目的主要是消除BGA結(jié)構(gòu)內(nèi)濕氣存在,防止Popcorn問題)5-5-2. BGA拆下後，進(jìn)行BGA重新植球程序： 利用清潔劑或酒精清除焊墊雜質(zhì)、氧化物焊墊塗上助焊劑(膏) 重新植球 Reflow BGA植球完成。5-5-3. BGA重新置放回主機(jī)板程序： 主機(jī)板BGA焊墊清理鋼板對(duì)位，上錫膏真空吸盤吸取BGA 影像對(duì)位(對(duì)準(zhǔn)焊墊)BGA置放將熱風(fēng)罩罩住BGA 進(jìn)行 Reflow 完成流焊。Page 49 of 875-6. Reflow Profile 在Reflow Process 一般係以四段溫度區(qū) Profile控制

41、： 5-6-1. 預(yù)熱區(qū) ( Preheat Zone ) 5-6-2. 熔錫區(qū) ( Soak Zone ) 5-6-3. 迴焊區(qū) ( Reflow Zone ) 5-6-4. 冷卻區(qū) ( Cooling Zone ) 針對(duì)BGA Chip採密閉式加溫,溫度可控制於 3 C,不影響鄰近零件。 Reflow process : 利用視窗操作軟體，可全程監(jiān)控溫度曲線圖。The Mount-Back Profile of VT82C686B for VIA BGA Rework Machine ( Vendor : Martin , Model # : MB1100 )Page 50 of 87St

42、artIC被使用過？目檢及 DVM 檢測(cè)(1) Popcorn Failure ?(2) Vcc-to-GND O/S failure ?烘烤去錫球清洗植球檢查BGA重工植球合格？清洗Bench Board Test OKYesNoNoYes, have popcorn or Vcc-GND O/S failureYesNoBench Board 測(cè)試不良品目檢IC底材是否有隆起浮出之現(xiàn)象烘烤溫度：125C烘烤時(shí)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(shè)定：240C加熱時(shí)間：3分鐘

43、冷卻時(shí)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。5-7. BGA (Rework)救回程序流程圖： ENDPage 51 of 875-8. VT8633 Ball-Out Definition : Page 52 of 87第 6 章製程ESD / EOS 防護(hù)技術(shù)6-1. EOS : 電壓過應(yīng)力 (Electrical Over Stress) ESD : 靜電放電 (Electrostatic Discharge)6-2. EOS / ESD 簡介： 6-2-1.電壓過應(yīng)力(EOS)和靜電放電(ESD)是造成金屬氧化 物半導(dǎo)體(CMOS)最普通的故障模式。

44、 6-2-2.根據(jù) VIA 2001年RMA 分析，所有電子系統(tǒng)故障的 9% 是因EOS和ESD引起。 6-2-3.市場(chǎng)不良分析報(bào)告顯示EOS和ESD所導(dǎo)致的不良佔(zhàn) 前三位 ( IC Product)。 Page 53 of 87 6-2-4.由於IC外形，線寬等設(shè)計(jì)越來越薄，細(xì)，使IC更易 受EOS及ESD的破壞。 6-2-5. ESD會(huì)引起潛在的不良(如短路造成漏電流100A ) 而無法在工廠製程上發(fā)現(xiàn)，但在市場(chǎng)上卻出現(xiàn)毀滅 性的不良。 Source : VIA RMA Analysis , 2001Page 54 of 87 6-2-6.何謂EOS及種類 EOS : Electrical

45、 Over Stress 來源廣，時(shí)間較長。 系統(tǒng)暫態(tài)脈波 (STP) 閃電 (LIGHTNING) 靜電放電 (ESD) 電磁脈波 (EMP) Page 55 of 87 在高電流和短時(shí)間時(shí)，熱無法快速流過氧化物 (SiO2)，故金屬化合物熔化。 Page 56 of 87 在長脈波寬度和低電力時(shí)，熱有足夠的時(shí)間流 過氧化物，終致熔化電線。 Page 57 of 876-3. EOS的起因： 6-3-1. 不正確的工作程序 a. 無標(biāo)準(zhǔn)工作程序 ( SOP)。 b. 零件方向(極性)錯(cuò)誤。 c. 開機(jī)時(shí)，裝置移 離零件。 d. 基板裝配品，系統(tǒng)未完全連結(jié)就供電。 6-3-2. 無EOS管制設(shè)

46、備，特別是在雜訊生產(chǎn)環(huán)境 : 故應(yīng)具備 a. 電源穩(wěn)壓器 & b. 電源濾波器 在多臺(tái)高電力設(shè)備同時(shí)運(yùn)作下，交流電源線最易產(chǎn)生暫態(tài)火花。 6-3-3. 不適當(dāng)?shù)販y(cè)試零件或基板 a. 快速切換開關(guān)。 b. 不正確的測(cè)試程序，如IC未加電壓之前便輸入信號(hào)。 c. 電壓力測(cè)試設(shè)計(jì)不當(dāng)，致預(yù)燒(Burn-In)對(duì)敏感零件產(chǎn)生過應(yīng)力。Page 58 of 87 6-3-4. 使用不好的電源供應(yīng)器 a. 特別是轉(zhuǎn)換式電源供應(yīng)器，如設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)成為雜訊產(chǎn)生源。 b. 無過電壓(over voltage)保護(hù)線路。 c. 電源濾波不足。 d. 暫態(tài)抑制不足。 e. 保險(xiǎn)絲選擇不當(dāng)，未能提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。 6-3-

47、5. 無適當(dāng)?shù)脑O(shè)備保養(yǎng)和電源監(jiān)測(cè) a. 設(shè)備未接地 (注意:如 SMT/CLEANING/ICT/錫爐/拆焊機(jī)/電 烙鐵設(shè)備. )。 b. 接點(diǎn)鬆動(dòng)引起斷續(xù)事故。 c. 電源線管理不當(dāng)或未注意防止線材絕緣不良,造成漏電。 d. 未監(jiān)測(cè)交流電源的暫態(tài)電壓或雜訊。 e. 供給產(chǎn)品測(cè)試用的電源供應(yīng)器電壓輸出功能無適當(dāng)之校驗(yàn) 機(jī)制。Page 59 of 87 6-3-6. EOS 不良品分析圖片：Serious Burn out area by EOSa. EOS 嚴(yán)重?zé)龤е庥^不良 IC 圖片：VDD-5VSTB core (Metal 2) of VT82C586B was serious bur

48、ned out Burn-out spotGND core (Metal 3) of VT82C586B was burned out b. EOS 嚴(yán)重?zé)龤е瓹hip F.A. 圖片(1)：Page 60 of 87c. EOS 嚴(yán)重?zé)龤е瓹hip F.A. 圖片(2)GND and VCC 3.3V of VT82C598MVP were serious burned out.Page 61 of 876-4. EOS的預(yù)防 6-4-1. 建立和裝置適當(dāng)?shù)墓ぷ鞒绦颉?6-4-2. 定期地執(zhí)行交流電源的監(jiān)測(cè)，必要時(shí)裝置EOS管 制設(shè)備(如濾波線路，暫態(tài)抑制線路)，及電源設(shè) 備校驗(yàn)。 6-4-

49、3. 確保適當(dāng)?shù)販y(cè)試IC、基板等。 a. 審查測(cè)試計(jì)劃，是否有快速切換開關(guān)，不正確的測(cè) 試程序。 b. 從零件供應(yīng)商取得最安全的定額率，以確保它們完 全不會(huì)被過度驅(qū)動(dòng)。 c. 確保適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)可靠度應(yīng)力測(cè)試，特別是 Burn-In。 d. 確認(rèn)排除/降低大於200 mv的雜訊。 e. 用突波吸收器(surge absorber)來箝制電壓火花。 Page 62 of 87 6-4-4. 用好的電源供應(yīng)器(SPS) a. 過電壓防護(hù) (注意+5V輸出：應(yīng)在5.76.7V保護(hù))。 b. 適當(dāng)?shù)纳崮芰Α?c. 在重要位置要使用保險(xiǎn)絲。 6-4-5. 工廠須維持嚴(yán)密的設(shè)備/治具/轉(zhuǎn)接卡(金手指) 保養(yǎng)

50、制度，並每日點(diǎn)檢 : a. 設(shè)備各部份皆適當(dāng)?shù)亟拥亍?b. 無鬆動(dòng)連接。 c. 輸出功能正常。(注意:電源供應(yīng)器建議每6個(gè)月校驗(yàn)1 次) d. 設(shè)備漏電檢查 (注意:高電力設(shè)備如錫爐, 清洗機(jī), 拆焊機(jī), 電烙鐵. )。檢查設(shè)備金屬外殼對(duì)電源接地端 是否 0.3 Vac ? e. 轉(zhuǎn)接卡接觸點(diǎn)(金手指)檢查是否有近似短路之情形。Page 63 of 87 -2 交流電源 : 是 否 a. 很多高電力機(jī)器共用一電源, 可能會(huì)產(chǎn)生突波, 暫態(tài)? b. 現(xiàn)有設(shè)備易受電壓火花或暫態(tài) 影響? c. 經(jīng)常發(fā)生電壓跳動(dòng)? d. 任何電源開關(guān), 插座無鬆動(dòng)連 接? 備註: 6-4-6. EOS 稽核查檢表 (

51、範(fàn)例) A. 稽核員 : B. 站別 : C. 稽核日期 : 年 月 日 D. 稽核時(shí)間 : 時(shí) 分 E. 確認(rèn)者 : -1 基板裝配 : 是 否 a. 產(chǎn)品是否裝在正確的位置? b. 產(chǎn)品是否在加電壓前便適當(dāng)?shù)?裝進(jìn)插座? c. 產(chǎn)品未在加電壓時(shí)裝入或移開? d. 電烙鐵, 錫爐, 拆焊機(jī), 清洗機(jī) 設(shè)備漏電檢查正常? ( 0.3Vac) 備註: Page 64 of 87 -3 系統(tǒng)環(huán)境 : 是 否 a. 是否裝置過電壓保護(hù)線路? b. 保險(xiǎn)絲的定額值正確嗎? c. 雜訊程度是否大於200 mv ? 備註: -4 電性測(cè)試 : 是 否 a. 加電壓的順序正確嗎? b. 現(xiàn)有測(cè)試程序中, 是

52、否有快速 切換開關(guān)? c. 測(cè)試參數(shù)是否超過規(guī)格界限 值? d. 轉(zhuǎn)接卡, 記憶體卡接觸點(diǎn) (金 手指)無近似短路之情形? 備註:Page 65 of 876-5. ESD 的起因： 6-5-1. 不適當(dāng)描述零件對(duì)ESD的敏感度。 產(chǎn)生源濕度10 -20% RH濕度 65-90% RH走過地毯35,000 V1,500 V走過粗帆布12,000 V250 V在工作檯工作6,000 V100 V塑膠套中的紙張7,000 V600 V拿起一只塑膠套20,000 V1,200 V 布套椅子18,000V15,00V* 本表節(jié)錄自美國國防部，軍規(guī)手冊(cè)(MIL-STD) 263.1987，表2 及 表3

53、。 靜電可能產(chǎn)生的電位Page 66 of 87Charged Device Model C approx. 3 pF R approx. 25 ohms () L approx. 10nHHuman Body Model C = 100 pF R = 1500 ohms ()Machine ModelC = 200 pF L = 0.75 HESD Model (1) The Human Body Model (HBM) is the ESD testing standard, and is defined in the MIL-STD-883C method 3015.7. It repr

54、esents a charged person touching a grounded device. It is the original model used to simulate ESD damage by a human, and is the most well known. EOS/ESD Association Standard S5.1 1993 describes use of the HBM for device classification .(2) The Machine Model (MM) represents a worst case HBM. It provi

55、de more realistic simulation of actual damage normally obtained from a person holding a tool. EOS/ESD Association Draft Standard DS5.2 1993 describes use of the HBM for device classification and has been released for comment.(3) The Charged Device Model (CDM) simulates the damage resulting from a ch

56、arged device contacting a metal grounded surface. This failure mode is very damaging and is associated with automated handling equipment and use of dip tubes. EOS/ESD Association Draft Standard DS5.3 1993 describes use of the CDM for device classification and has been released for comment.Page 67 of

57、 87 6-5-2. ESD保護(hù)線路不適當(dāng)。 6-5-3. ESD管制不足。 a. 作業(yè)員未戴抗靜電環(huán)(接地腕帶)接觸IC。 b. 缺乏對(duì)所用材料的防靜電管制。 c. 工作站未接地。 d. 自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不當(dāng)，致引起充電裝置模式失效， Ex : ICT, ATE, SMT Chip Set 不良高。 e. 濕度低 (30% RH, 如在寒冷乾燥環(huán)境)。 6-5-4. 缺乏ESD警覺意識(shí)和訓(xùn)練。 (可依JESD625-A及IPC-A-610C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)範(fàn)教育訓(xùn)練)Page 68 of 87SEM photo of drain/gate diffusion edge damageSEM photo

58、of silicon melting due to current filamentation in a nMOS output transistorSEM photo showing holes at the silicon to field oxide interface in the drain diffusion of an FOD protection deviceSEM photo of an nMOS transistor in an output buffer showing damage at the drain/gate diffusion edge. 6-5-5. ESD

59、 不良品分析圖片：Page 69 of 87The SEM photograph of the contact burn out at ESD protection circuit of pad 60 (Lvref) forVT3091A devicePad60(Lvref)Poly gatePoly gatea. VT3091A ESD_HBM pad60(Lvref) failSEM photo of damage due to a polycrystalline filament in a trick oxide device.SEM photo of a contact hole in

60、 the drain diffusion of an output transistor showing contact spiking.Page 70 of 87b. VT3091A ESD_HBM pad63(VCC2) failThe OM and SEM photograph of the poly burn out at pad63 (VCC2) for VT3091A devicePad63(VCC2)Pad63(VCC2)Poly layerPage 71 of 87 6-6. 降低靜電電壓的來源 6-6-1. 人 (注意：人體感染靜電可能超過 3000V)。 a. 戴抗靜電環(huán)(