8.PCBA生产注意事项(二)

Delamination or Popcorn BGA Devices, and Red area means Void or Moisture area
1.3 Summary of transmission X-Ray diagnostic capability
Failure Mode
Shorts Shorts Shorts Shorts Opens Shorts Opens Opens Opens Opens Opens Opens Opens Voids Cold Joints
2.2.6 EOS 不良品分析圖片：
a. EOS 嚴重燒毀之外觀不良 IC 圖片： 圖片：
Serious Burn out area by EOS
b. EOS 嚴重燒毀之 嚴重燒毀之Chip F.A. 圖片 ： 圖片(1)：
Burn-out spot
GND core (Metal 3) of VT82C586B was burned out
Moisture
Delamination Void
(3) Popcorn or Delam BGA due to Plastic Stress Failure
Crack
Collapsed Void
1.2 SAT (Scanner Acoustic Tomography) for BGA
Normal BGA Devices
The Mount-Back Profile of VT82C686B for VIA BGA Rework Machine ( Vendor : Martin , Model # : MB1100 )
1.6 BGA (Rework)救回程序流程圖： 救回程序流程圖 救回程序流程圖：
Start IC被使用過？ 被使用過？ 被使用過
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< 0.3 Vac ? e. 轉接卡接觸點(金手指)檢查是否有近似短路之情形
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2.4 EOS 稽核查檢表 (範例 範例) 範例
PCBA生產注 生產注 意事項(二) 二
目 錄
一、BGA Rework 注意事項 二、製程ESD / EOS 防護技術 三、IC故障分析 ( Failure Analysis ) 四、RMA退貨處理及更換良品之注意事項
一、BGA Rework 注意事項
1.1 BGA拆封後注意事項 1.2 SAT for BGA 1.3 ummary of transmission X-Ray diagnostic capability 1.4 當BGA需要做整修 (Rework)救回程序 1.5 Reflow Profile 1.6 BGA (Rework)救回程序流程圖 1.7 VT8633 Ball-Out Definition
Ease of Detection Rating 1 ( easy ) …3…5 ( hard )
1 1 1 1 2 1 3 1 1 3 4 5 5 1 1
1.4 當BGA需要做整修 (Rework)救回程序 需要做整修 救回程序 需要做 救回
3.4.1 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) 3.4.2 BGA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。
目檢BGA否有漏球或 錫球溶錫不良
1.7 VT8633 Ball-Out Definition
二、製程ESD / EOS 防護技術 製程
2.1 EOS / ESD 簡介 2.2 EOS的起因 2.3 EOS的預防 2.4 EOS 稽核查檢表 (範例) 2.5 ESD 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
d. 暫態抑制不足。 e. 保險絲選擇不當，未能提供適當的保護。 2.2.5 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。
(1) Normal BGA Devices Silver Epoxy Solder Ball
Chip Die
Molding Compound Gold Wire Substrate
(2) Popcorn or Delam BGA due to Moisture Vaporization during Heating in SMT or Removal
VDD-5VSTB core (Metal 2) of VT82C586B was serious burned out
c. EOS 嚴重燒毀之 Chip F.A. 圖片(2)
GND and VCC 3.3V of VT82C598MVP were serious burned out.
2.3 EOS的預防 的預防
d. 確認排除/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。 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。
Root Cause
Tweaking Debris Excess Paste Popcorning Popcorning Poor Rework Poor Rework Placement Missing Ball PCB Warp No Paste Dewet Pad Nonwet Bump Reflow/Flux Reflow
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 : a. 是否裝置過電壓保護線路? 是 ----否 -----------------------------
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-In
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(over voltage)保護線路。 c. 電源濾波不足。
EOS : 電壓過應力 (Electrical Over Stress) ESD : 靜電放電 (Electrostatic Discharge)
2.1 EOS / ESD 簡介： 簡介：
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 VIA 2001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 ( IC Product)。
1.1 BGA拆封後注意事項 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”Delamination effect)。
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 EOS的起因： 的起因： 的起因
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。
1.5 Reflow Profile
在Reflow Process 一般係以四段溫度區 Profile控制： 1. 預熱區 ( Preheat Zone ) 2. 恆溫區 ( Soak Zone ) 3. 迴焊區 ( Reflow Zone ) 4. 冷卻區 ( Cooling Zone ) 針對BGA Chip採密閉式加溫,溫度可控制於 ±3 ℃,不 影響鄰近零件。 Reflow process : 利用視窗操作軟體，可全程監控溫 度曲線圖。
A.稽核員 : B. 站別 : C. 稽核日期 : D. 稽核時間 : E. 確認者 : 1 基板裝配 :
年 時
月 分
日
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:
Distribution of failure modes in silicons
Good Devices 56%
Source : VIA RMA Analysis , 2001
Design & T est program Issue 2%
ESD 2%
EOS 7% Popcorn Filure 9%
Bench Board 測試
不良品
No 烘烤 去錫球 清洗 植球 No 檢查BGA重工植球 重工植球 檢查 合格？ 合格？ Yes 清洗 Bench Board Test OK END 於清潔液浸泡2分鐘並以乾 布擦拭。 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 於清潔液浸泡2分鐘並以抗靜 電刷及乾布擦拭底材。
目檢及 DVM 檢測 (1) Popcorn Failure ? (2) Vcc-to-GND O/S failure ?
No Yes
Yes, have popcorn or Vcc-GND O/S failure
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 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。
Customers' Application Related Failure 24%
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。
6.何謂EOS及種類 EOS : Electrical Over Stress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)