BGA焊接品質(zhì)分析-改善課件

PCEGDMD(I)ENGINEERINGDEPARTMENTBGA焊接品質(zhì)研究及改善PCEGDMD(I)ENGINEERI120025/28AMF發(fā)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(jié)果OK;重測FVS發(fā)現(xiàn)時而OK.時而NG起因是否有規(guī)律呢?我們收集不良數(shù)據(jù)以便層別.20025/28AMF發(fā)生2PCSNICFAILUR2廠內(nèi)國外均有發(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)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(nèi)NICFAILURE共64PCS,304PPM廠內(nèi)國外均有發(fā)現(xiàn)此類不良,為何我們不能完全測出?不良情3切片分析對BGA作CROSSSECTION分析,發(fā)現(xiàn)兩種不良狀況在BGA本體部分出現(xiàn)“錫肩”存在明顯焊接分層現(xiàn)象焊錫角>90OBGA出現(xiàn)CRACK,斷裂面在IMC層,斷裂面不規(guī)則BGAPADCOPPER切片分析對BGA作CROSSSECTION分析,發(fā)現(xiàn)兩種不4為何ICTFVS不能完全測出BGAPADCOPPER我們在測試時會對BGA施加壓力,導致其斷裂面接觸,從而引起時好時壞的現(xiàn)象.無法100%測試出來不良的ROOTCAUSE是什麼呢?為何ICTFVS不能完全測出BGAPADCOPPER我5第一種不良分析錫肩外形規(guī)則,且出現(xiàn)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(jié):原材不良,需進一步確認第一種不良分析錫肩外形規(guī)則,且出現(xiàn)在分層焊錫角>90O說6BGA原材料確認加熱,將BGA錫球取下,發(fā)現(xiàn)BGA本體PAD焊錫性不良,出現(xiàn)DEWETTING現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)BGA來料錫球壓傷,多球,少球,露銅,氧化等多種不良小結(jié):BGA的確來料不良.(INTEL無此類標準)INTEL標準:錫球共面性要求:高低差<8milBGA原材料確認加熱,將BGA錫球取下,發(fā)現(xiàn)BGA本發(fā)現(xiàn)BG7預防對策1.訂定BGA外觀檢驗標準,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.范用機貼裝前檢驗預防對策1.訂定BGA外觀檢驗標準,IQC不定期抽檢8BGA來料不良改善:PASS此不良信息及不良樣品給INTEL要求其改善效果確認:D/C0242后BGA品質(zhì)有明顯改善小結(jié):改善后不良率<200PPMBGA來料不良改善:PASS此不良信息及不良樣品給INT9BGACRACK要因分析為何BGA會斷裂人機料法訓練不足未依SOP作業(yè)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BGACRACK要因分析為何BGA會斷裂人機料法訓練10PROCESSCHECK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(nèi)零件貼裝NOZZLE選用正確#4真空吸力正常:<-80貼裝品質(zhì)OKPROCESSCHECK錫膏印刷錫膏厚度0.148~0.111PROCESSCHECKREFLOWPROFILETypicalOvenReflowProfile183oCslope<3oC/secholdat150-183oC60-90secand2min.maxpeaktemp.205-225degCtarget218degCtimeliquidus40-90secondsBoardTemp.slope<3oC/sec實際:升溫斜率<2OC均溫時間:72秒PEAK值:215OC降溫斜率:<3OCOKPROCESSCHECKREFLOWPROFILETy12PROCESSCHECKICTFVSSTRAINGAGE測試結(jié)果<450u業(yè)界標準<500uOKCALL供應商INTEL工程人員來廠處理,無結(jié)果!!!PROCESSCHECKICTFVSSTRAINGA13BGACRACK分析之一斷裂界面發(fā)生在IMC層斷裂界面樹枝狀晶粒突出表面BGACRACK分析BGACRACK分析之一斷裂界面發(fā)生在IMC層斷裂界面樹枝14BGACRACK分析之二CuSolderIMCNIIMC晶粒粗大BGACRACK分析BGACRACK分析之二CuSolderIMCNIIMC15BGACRACK分析之三Breakinginterface斷裂界面出現(xiàn)在IMC層.IMC層晶粒粗大,出現(xiàn)樹枝狀晶格排列,由冶金原理可知,晶粒愈大則其機械強度愈低,從而導致CRACK機率增大什麼原因?qū)е翴MC層晶粒粗大呢??MotherboardSolderball斷裂處情形BGACRACK分析BGACRACK分析之三Breakinginterfac16BGACRACK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(guī)則,錫球完全與BGA焊墊結(jié)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(jié)合結(jié)論:波峰焊制程影響IMC層晶粒大小及品質(zhì)VS焊接外形BGACRACK分析BGACRACK分析之四晶粒粗大的原因是IMC層晶粒成長時17BGACRACK分析之四迴流焊后IMC層晶粒波峰焊后IMC層晶粒結(jié)論:波峰焊制程影響IMC層晶粒大小及品質(zhì)BGACRACK分析BGACRACK分析之四迴流焊后IMC層晶粒波峰焊后IMC18BGACRACK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(zhì)良好IMC層強度開始變?nèi)踉囼灲Y(jié)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(zhì)!!!!BGACRACK分析BGACRACK分析之五160oC170oC180o19對策及實施對策控制波峰焊溫度對BGA的影響HOWTODO??對策及實施對策控制波峰焊溫度對BGA的影響HOWTODO20波峰焊如何影響B(tài)GA焊接??客戶設(shè)計不良,BGA區(qū)域有大量VIA通孔,熱空氣直接從此通過對錫球加熱如何改善此現(xiàn)象呢??對策及實施波峰焊如何影響B(tài)GA焊接??客戶設(shè)計不良,BGA區(qū)域有大量V21改善CARRIER,阻擋熱空氣對BGA直接加熱如何改善?對策及實施知難行易!!改善CARRIER,阻如何改善?對策及實施知難行易!!22對策及實施對策實施ITEM

PEAK(oC)OLDCARRIER178.2oCNEWCARRIER103.5oC改善前:PEAK>178OC改善后:PEAK<110OC對策及實施對策實施ITEMPEAK(oC)O23效果確認IMC層晶粒均勻,細密,焊接品質(zhì)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確認IMC層晶粒均勻,細密,焊接品質(zhì)良好24效果確認BGA焊接不良率從2500PPM下降到200PPM以下.內(nèi)部BGA不良改善效果確認BGA焊接不良率從2500PPM下降到200PPM25標準化轉(zhuǎn)換為LESSONLEARNWAVESOLDER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(jīng)驗協(xié)助ASUS處理此異常標準化轉(zhuǎn)換為LESSONLEARN知其然,知其所以然方為知26IntelCQE工程師來函感謝,我們所發(fā)現(xiàn)的技術(shù)協(xié)助他們解決了長久解決不了的問題.IntelCQE工程師來函感謝,我們所發(fā)現(xiàn)的技術(shù)協(xié)助他們解27Tin-LeadalloyphaseDiagram50OC150200200250250300300350OC350OCSn1009070806050403020100PbSn%(WT%)37液體Liquidrange半熔狀態(tài)Pastyrange半熔狀態(tài)Pastyrange固體Solidrange共晶點EUTECTICSn19.5%Sn97.5%液相線LIQUIDUS液相線LIQUIDUSABCD232E327183Tin-LeadalloyphaseDiagram5028真空包埋成份比例:環(huán)氧樹脂VS固化劑5:1H2NO3真空包埋成份比例:環(huán)氧樹脂VS固化劑5:1H2NO329MONTH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(chǎn)計劃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$MONTH一二三四五六七八九十十一十二Plan402,38630DOERecommendedProfileKeyDataPointsLiquidusdwell<60s(preferably~30s)Pre-spikedwell~90sHeatingramp~2-4C/secCoolingramp~3-5C/secBandwidth<10C(Deltabetweenprofilecurves)O2Environment<20ppmDOERecommendedProfileKeyDat31DOERecommendedProfileRoomTemp=25CFluxActivationTemp=150CSolderReflowTemp=183CSpikeTemp~220C4.5Min=/-0.5min~30-60sec~90-120secTempRamp=2-4C/secCoolRamp=3-5C/secDOERecommendedProfileRoomTe32DOERecommendedProfileProfileChangesBeltSpeed: Slowto~55cm/minIncreaseInitialrampFlattensoakrampLowerzone6(boardshouldbebelow183C)Increasespiketemp.Increasecoolingtemp.speedDOERecommendedProfileProfile33PrimarySideTemp.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PrimarySideTemp.Preheat0334PCEGDMD(I)ENGINEERINGDEPARTMENTBGA焊接品質(zhì)研究及改善PCEGDMD(I)ENGINEERI3520025/28AMF發(fā)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(jié)果OK;重測FVS發(fā)現(xiàn)時而OK.時而NG起因是否有規(guī)律呢?我們收集不良數(shù)據(jù)以便層別.20025/28AMF發(fā)生2PCSNICFAILUR36廠內(nèi)國外均有發(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)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(nèi)NICFAILURE共64PCS,304PPM廠內(nèi)國外均有發(fā)現(xiàn)此類不良,為何我們不能完全測出?不良情37切片分析對BGA作CROSSSECTION分析,發(fā)現(xiàn)兩種不良狀況在BGA本體部分出現(xiàn)“錫肩”存在明顯焊接分層現(xiàn)象焊錫角>90OBGA出現(xiàn)CRACK,斷裂面在IMC層,斷裂面不規(guī)則BGAPADCOPPER切片分析對BGA作CROSSSECTION分析,發(fā)現(xiàn)兩種不38為何ICTFVS不能完全測出BGAPADCOPPER我們在測試時會對BGA施加壓力,導致其斷裂面接觸,從而引起時好時壞的現(xiàn)象.無法100%測試出來不良的ROOTCAUSE是什麼呢?為何ICTFVS不能完全測出BGAPADCOPPER我39第一種不良分析錫肩外形規(guī)則,且出現(xiàn)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(jié):原材不良,需進一步確認第一種不良分析錫肩外形規(guī)則,且出現(xiàn)在分層焊錫角>90O說40BGA原材料確認加熱,將BGA錫球取下,發(fā)現(xiàn)BGA本體PAD焊錫性不良,出現(xiàn)DEWETTING現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)BGA來料錫球壓傷,多球,少球,露銅,氧化等多種不良小結(jié):BGA的確來料不良.(INTEL無此類標準)INTEL標準:錫球共面性要求:高低差<8milBGA原材料確認加熱,將BGA錫球取下,發(fā)現(xiàn)BGA本發(fā)現(xiàn)BG41預防對策1.訂定BGA外觀檢驗標準,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.范用機貼裝前檢驗預防對策1.訂定BGA外觀檢驗標準,IQC不定期抽檢42BGA來料不良改善:PASS此不良信息及不良樣品給INTEL要求其改善效果確認:D/C0242后BGA品質(zhì)有明顯改善小結(jié):改善后不良率<200PPMBGA來料不良改善:PASS此不良信息及不良樣品給INT43BGACRACK要因分析為何BGA會斷裂人機料法訓練不足未依SOP作業(yè)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BGACRACK要因分析為何BGA會斷裂人機料法訓練44PROCESSCHECK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(nèi)零件貼裝NOZZLE選用正確#4真空吸力正常:<-80貼裝品質(zhì)OKPROCESSCHECK錫膏印刷錫膏厚度0.148~0.145PROCESSCHECKREFLOWPROFILETypicalOvenReflowProfile183oCslope<3oC/secholdat150-183oC60-90secand2min.maxpeaktemp.205-225degCtarget218degCtimeliquidus40-90secondsBoardTemp.slope<3oC/sec實際:升溫斜率<2OC均溫時間:72秒PEAK值:215OC降溫斜率:<3OCOKPROCESSCHECKREFLOWPROFILETy46PROCESSCHECKICTFVSSTRAINGAGE測試結(jié)果<450u業(yè)界標準<500uOKCALL供應商INTEL工程人員來廠處理,無結(jié)果!!!PROCESSCHECKICTFVSSTRAINGA47BGACRACK分析之一斷裂界面發(fā)生在IMC層斷裂界面樹枝狀晶粒突出表面BGACRACK分析BGACRACK分析之一斷裂界面發(fā)生在IMC層斷裂界面樹枝48BGACRACK分析之二CuSolderIMCNIIMC晶粒粗大BGACRACK分析BGACRACK分析之二CuSolderIMCNIIMC49BGACRACK分析之三Breakinginterface斷裂界面出現(xiàn)在IMC層.IMC層晶粒粗大,出現(xiàn)樹枝狀晶格排列,由冶金原理可知,晶粒愈大則其機械強度愈低,從而導致CRACK機率增大什麼原因?qū)е翴MC層晶粒粗大呢??MotherboardSolderball斷裂處情形BGACRACK分析BGACRACK分析之三Breakinginterfac50BGACRACK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(guī)則,錫球完全與BGA焊墊結(jié)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(jié)合結(jié)論:波峰焊制程影響IMC層晶粒大小及品質(zhì)VS焊接外形BGACRACK分析BGACRACK分析之四晶粒粗大的原因是IMC層晶粒成長時51BGACRACK分析之四迴流焊后IMC層晶粒波峰焊后IMC層晶粒結(jié)論:波峰焊制程影響IMC層晶粒大小及品質(zhì)BGACRACK分析BGACRACK分析之四迴流焊后IMC層晶粒波峰焊后IMC52BGACRACK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(zhì)良好IMC層強度開始變?nèi)踉囼灲Y(jié)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(zhì)!!!!BGACRACK分析BGACRACK分析之五160oC170oC180o53對策及實施對策控制波峰焊溫度對BGA的影響HOWTODO??對策及實施對策控制波峰焊溫度對BGA的影響HOWTODO54波峰焊如何影響B(tài)GA焊接??客戶設(shè)計不良,BGA區(qū)域有大量VIA通孔,熱空氣直接從此通過對錫球加熱如何改善此現(xiàn)象呢??對策及實施波峰焊如何影響B(tài)GA焊接??客戶設(shè)計不良,BGA區(qū)域有大量V55改善CARRIER,阻擋熱空氣對BGA直接加熱如何改善?對策及實施知難行易!!改善CARRIER,阻如何改善?對策及實施知難行易!!56對策及實施對策實施ITEM

PEAK(oC)OLDCARRIER178.2oCNEWCARRIER103.5oC改善前:PEAK>178OC改善后:PEAK<110OC對策及實施對策實施ITEMPEAK(oC)O57效果確認IMC層晶粒均勻,細密,焊接品質(zhì)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確認IMC層晶粒均勻,細密,焊接品質(zhì)良好58效果確認BGA焊接不良率從2500PPM下降到200PPM以下.內(nèi)部BGA不良改善效果確認BGA焊接不良率從2500PPM下降到200PPM59標準化轉(zhuǎn)換為LESSONLEARNWAVESOLDER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(jīng)驗協(xié)助ASUS處理此異常標準化轉(zhuǎn)換為LESSONLEARN知其然,知其所以然方為知60IntelCQE工程師來函感謝,我們所發(fā)現(xiàn)的技術(shù)協(xié)助他們解決了長久解決不了的問題.IntelCQE工程師來函感謝,我們所發(fā)現(xiàn)的技術(shù)協(xié)助他們解61Tin-LeadalloyphaseDiagram50OC150200200250250300300350OC350OCSn1009070806050403020100PbSn%(WT%)37液體Liquidrange半熔狀態(tài)Pastyrange半熔狀態(tài)Pastyrange固體Solidrange共晶點EUTECTICSn19.5%Sn97.5%液相線LIQUIDUS液相線LIQUIDUSABCD232E327183Tin-LeadalloyphaseDiagram5062真空包埋成份比例:環(huán)氧樹脂VS固化劑5:1H2NO3真空包埋成份比例:環(huán)氧樹脂VS固化劑5:1H2NO363MONTH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(chǎn)計劃與實際達成狀況比較Q4TOTALOUTPUT:1,258,063PCS北橋