PCBA.ppt

1、QA Rio Chiang Sep. 20,2000 E-Mail : Rio_C.tw,第 1 章 IC 元件外形及重要尺寸規(guī)格 3 5,第 2 章 IC包裝及IC儲存管制 7 8,第 3 章 SMT組裝及PCBA測試要求 9 15,第 4 章 BGA Rework 注意事項(xiàng) 16 19,第 5 章製程ESD / EOS 防護(hù)技術(shù) 20 22,第 6 章 IC故障分析 ( Failure Analysis ) 16,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 Introduction),Through Hole Package,Surface

2、 Mounted Package,1-2. 208P QFP 重要尺寸規(guī)格介紹 ( Mechanical Specifications),The Important Specifications for QFP : 1. Lead Co-planarity : USL : 3.0 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

3、. (1) USL : Upper Spec. Limit. (2) LSL : Lower Spec. Limit. (3) 1mil = 0.0254mm,Page 4 of 16,1-3. 476P BGA 重要尺寸規(guī)格介紹(Mechanical Specifications),The Important Specifications for BGA : 1. Solder Ball Co-planarity : USL = 5.5 mils 2. True ball position error : USL = +6.0mils, LSL = -6.0 mils 3. Ball dia

4、meter : USL = 35 mils, LSL = 24 mils 4. Package warpage : USL =3.5 mils 5. Solder Ball Height : USL = 28 mils, LSL = 19 mils. (1) USL : Upper Spec. Limit. (2) LSL : Lower Spec. Limit. (3) 1mil = 0.0254mm,第 2 章 IC包裝及IC儲存管制,2-1. IC真空密封包裝儲存期限：(注意密封日期) 12 months at 40C and 90% Relative Humidity (RH). 2-

5、2. IC包裝拆封後，SMT組裝時(shí)限： 檢查溫度指示卡：顯示值應(yīng)小於20% (藍(lán)色)， 30% (粉紅色) 表示已吸濕氣,異常包裝(顯示卡濕度大於30%)表IC已受潮吸濕,拆封後，IC元件須在72小時(shí)內(nèi)完成 SMT 焊接程序。 工廠環(huán)境管制：23 C 5C，40% 60% RH。 BGA 吸濕曲線 (Absorption Curve for BGA Devices),2-3. 拆封後IC元件未在72小時(shí)內(nèi)使用完時(shí)： IC元件須重新烘烤，以去除 IC 吸濕問題。 烘烤條件：125 C 5C, 24小時(shí) 。 烘烤後，放入適量乾燥劑再密封包裝。 BGA 35*35 & 27*27 之去濕曲線( De

6、sorption Curve),2-4. 已焊上MB上之IC原件，重工與分析前注意事項(xiàng)： MB上之I.C元件須重新烘烤,以去除I.C元件吸濕問題。 烘烤溫度條件 : 100,24 小時(shí)。 烘烤後，需於 4 小時(shí)內(nèi)完成重工值球及重新上板驗(yàn)證之作業(yè)。 重工後IC之儲存於使用，請參照 2-3 事項(xiàng)。 2-5. 由於結(jié)構(gòu)差異, BGA 吸濕氣問題 較 QFP IC明顯： 拆封後，IC元件應(yīng)避免在80%RH環(huán)境存放,2-6. 包裝警示標(biāo)籤(Caution Label) & 中文翻譯,關(guān)於QFP / BGA I.C 儲存及使用管制應(yīng)注意事項(xiàng)如下 : (請參照VIA I.C 真空包裝袋上標(biāo)籤，符合EIA J

7、EDEC Standard JESD22-A112，LEVEL 4 ) 1. I.C 真空密封包裝之儲存期限: 1-1.請注意每盒真空包裝密封日期。 1-2.保存期限 : 12 個(gè)月，儲存環(huán)境條件: 在溫度 40C， 相對濕度 : 90% R.H。 1-3.庫存管制 : 以”先進(jìn)先出”為原則。 2. I.C包裝折封後，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. 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. 折封後

8、 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 , 24 小時(shí)。 3-3. 烘烤後，放入適量乾燥劑再密封包裝。 4. MB上之IC原件，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, 24 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之儲存於使用，請參照1 3 事項(xiàng)。 5.請貴公司將上述 IC 材料儲存及使用管制應(yīng)注意事項(xiàng),列入內(nèi)部的倉儲管理與 SMT 製程 作業(yè)

9、管制等作業(yè)規(guī)範(fàn)內(nèi)及確實(shí)執(zhí)行. 謝 謝,第 3 章 SMT組裝及PCBA測試要求,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: 必須比PC板上的錫墊尺寸略小 (大約85%)，如此 可壁免因錫膏偏離錫墊(Pad) 0.2mm 就會形成錫球 之不良現(xiàn)象。 (2)理想鋼板孔內(nèi)品質(zhì)： 沒有undercut 。 孔壁平滑。 前中 後寬度相同。 (3)印刷錫膏厚度: 每班/日檢查(防止錫膏厚度不均) (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,3-3. SMT 組裝過程注意事項(xiàng)： 3-3-1. IC元件腳位尺寸及容許誤差設(shè)定輸入正確,第 3 章

10、 SMT組裝及PCBA測試要求 -3,3-4. PCBA 測試要求： ICT 測針接觸要求 主要因焊點(diǎn)上佈有妨害之物質(zhì)造成接觸電阻升高，故測針導(dǎo)通 不良。 而FLUX殘?jiān)鼮樽畛Ｒ娭^緣物質(zhì)。 BGA IC功能測試及檢修要求 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)裸露測試點(diǎn) ( PAD,3-3. SMT 組裝過程注意事項(xiàng)： 3-3-1. IC元件腳位尺寸及容許誤差設(shè)定輸入正確。 3-3-2. 錫膏種類與特性檢查： (1)水洗 /免洗 , FLUX含量, 黏度 以及 顆粒大小與 黏度檢查。 (2)錫膏需保存4 8之環(huán)境，時(shí)間不超過3 個(gè)月。 PC板翹曲度:規(guī)格

11、要求及嚴(yán)格進(jìn)料檢查(可避免QFP/BGA空焊) REFLOW 流焊溫度曲線規(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REFLOW 溫度適當(dāng)性 注意 QFP / BGA REFLOW 溫度需求之差異 定期性REFLOW 溫度實(shí)測及持續(xù)檢討討焊點(diǎn)良率 CONVEYOR SPEED / ANGLE 控制,第 4 章 BGA Rework 注意事項(xiàng),4-1. BGA包裝產(chǎn)品拆封後，常見的儲存及掌控時(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, 24 小時(shí)後，才可使用或密封包裝儲存。 4-2. BGA 並非

12、全密封式包裝，它的結(jié)構(gòu)容易在儲存階段 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)”Delamination” effect,4-4. Summary of transmission X-Ray diagnostic capability,Normal BGA Devices,Delamination or Popcorn BGA Devices, and Red area means Void or Moisture area,4-3. SAT (Scanning Acoustic Tomography)

13、 for BGA,4-5.當(dāng)BGA需要做整修 (Rework)救回程序： 4-5-1. 從主機(jī)板上移除BGA元件時(shí)： 主機(jī)板須先經(jīng)烘烤100 C，8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) 4-5-2. 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。 4-5-3. BGA重新置放回主機(jī)板程序： 主機(jī)板BGA焊墊清理鋼板對位，上錫膏真空吸盤吸取BGA 影像對位(對準(zhǔn)焊墊)BGA置放將熱風(fēng)罩罩住BGA 進(jìn)行 Reflow 完成流焊,4-6. Ref

14、low Profile 在Reflow Process 一般係以四段溫度區(qū) Profile控制： 4-6-1. 預(yù)熱區(qū) ( Preheat Zone ) 4-6-2. 熔錫區(qū) ( Soak Zone ) 4-6-3. 迴焊區(qū) ( Reflow Zone ) 4-6-4. 冷卻區(qū) ( Cooling Zone ) 針對BGA Chip採密閉式加溫,溫度應(yīng)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 for VIA BGA Rework Machine (Martin,4-7.BGA (Re

15、work)救回程序流程圖,第 5 章製程ESD / EOS 防護(hù)技術(shù),5-1. EOS : 電壓過應(yīng)力 (Electrical Over Stress) ESD : 靜電放電 (Electrostatic Discharge,5-2. EOS / ESD 簡介： 5-2-1.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。 5-2-2.根據(jù) RADC (Rome Air Development Center In Seneca, NY) 的報(bào)導(dǎo)，所有電子系統(tǒng)故障的30% 50% 是因EOS和ESD引起。 5-2-3.廠內(nèi)及市場不良分析報(bào)告顯示EOS

16、和ESD所導(dǎo)致的 不良佔(zhàn)前三位 ( IC Product,5-2-4.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。 5-2-5. ESD會引起潛在的不良(如短路造成漏電流100A ) 而無法在工廠製程上發(fā)現(xiàn)，但在市場上卻出現(xiàn)毀滅 性的不良,5-3. EOS的起因： 5-3-1. 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,5-3-2. 無EOS管制設(shè)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 在多臺高電力設(shè)備同時(shí)運(yùn)作下，交流

17、電源線最易產(chǎn)生暫態(tài)火花,5-3-3. 不適當(dāng)?shù)販y試零件或基板 a. 快速切換開關(guān)。 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(shè)計(jì)不當(dāng)，致預(yù)燒(Burn-In)對敏感零件產(chǎn)生過應(yīng)力,5-3-4.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),5-3-5. 無適當(dāng)?shù)脑O(shè)備保養(yǎng)和電源監(jiān)測 a. 設(shè)備未接地 (注意:如 SMT/CLEANING/ICT設(shè)備. )。 b. 接點(diǎn)鬆動引起斷續(xù)事故。 c.

18、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)測交流電源的暫態(tài)電壓或雜訊,5-3-6. EOS 不良品分析圖片,5-4. EOS的預(yù)防 5-4-1. 建立和裝置適當(dāng)?shù)墓ぷ鞒绦颉?5-4-2. 定期地執(zhí)行交流電源的監(jiān)測，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),5-4-3. 確保適當(dāng)?shù)販y試IC、基板等。 a. 審查測試計(jì)劃，是否有快速切換開關(guān)，不正確的測 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 全不會被過度驅(qū)動。 c. 確保適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)可靠度應(yīng)力測試，特別是 Burn-In。 d. 確認(rèn)排除/降低大於200 mv的雜訊。 e.

19、用突波吸收器(surge absorber)來箝制電壓火花,5-4-4. 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,5-4-5. 工場須維持嚴(yán)密的設(shè)備保養(yǎng)制度,並定期點(diǎn)檢 : a. 設(shè)備各部份皆適當(dāng)?shù)亟拥亍?b. 無鬆動連接。 c. 輸出功能正常。 d. 設(shè)備漏電檢查 (注意:高電力設(shè)備如錫爐,清洗機(jī), 電烙鐵. ),5-5. ESD 的起因： 5-5-1. 不適當(dāng)描述零件對ESD的敏感度,The Machine Model (MM) represents a worst case HBM.

20、 It provide 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,The Charged Device Model (CDM) simulates the damage resulting from a charged 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 clas