PCBA生产注意事项讲义.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 16 19,第 5 章製程ESD / EOS 防護技術 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格,1-1. IC 元件外形簡介 (IC Devices Introduction) :,Through Hole Package,Surfa

2、ce Mounted Package,1-2. 208P QFP 重要尺寸規格介紹 ( 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

3、mils. (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. B

4、all diameter : 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

5、(RH). 2-2. IC包裝拆封後，SMT組裝時限： 檢查溫度指示卡：顯示值應小於20% (藍色)， 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小時內完成 SMT 焊接程序。 工廠環境管制：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小時內使用完時： 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 。 烘烤後，放入適量乾燥劑再密封包裝。 BGA 35*35 & 27*

6、27 之去濕曲線( Desorption Curve) :,2-4. 已焊上MB上之IC原件，重工與分析前注意事項： 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。 烘烤後，需於 4 小時內完成重工值球及重新上板驗證之作業。 重工後IC之儲存於使用，請參照 2-3 事項。 2-5. 由於結構差異, BGA 吸濕氣問題 較 QFP IC明顯： 拆封後，IC元件應避免在80%RH環境存放。,2-6. 包裝警示標籤(Caution Label) & 中文翻譯:,關於QFP / BGA I.C 儲存及使用管制應注意事項如下 : (請參照VIA I.C

7、真空包裝袋上標籤，符合EIA JEDEC 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 個月，儲存環境條件: 在溫度 40C， 相對濕度 : 90% R.H。 1-3.庫存管制 : 以”先進先出”為原則。 2. I.C包裝折封後，SMT 組裝之時限 : 2-1.檢查濕度卡 : 顯示值應小於20% ( 藍色 )， 如 30% ( 粉紅色 )表示 I.C 已吸濕氣。 2-2. 工廠環境溫濕度管制: 30 ， 60% R. H。 2-3. 折封後，I.C元件須在 72小時內完成

8、SMT 焊接程序。 3. 折封後 I.C元件，如未在72小時內使用完時 : 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。 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： 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。 4-3. 烘烤後，需於4小時內完成重工Rework及重新上板作業。 4-4. 重工後IC之儲存於使用，請參照1 3 事項。 5.請貴公司將上述 IC 材料儲存及使用管制應注意事項,列入內部

9、的倉儲管理與 SMT 製程 作業管制等作業規範內及確實執行. 謝 謝 !,第 3 章 SMT組裝及PCBA測試要求,3-3. SMT 鋼板: 厚度及開孔尺寸設計及使用要領 (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 之不良現象。 (2)理想鋼板孔內品質： 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: 在每班/日使用前清潔保養，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： 3-3-1. IC元件腳位

10、尺寸及容許誤差設定輸入正確。,第 3 章 SMT組裝及PCBA測試要求 -3,3-4. PCBA 測試要求： ICT 測針接觸要求 主要因焊點上佈有妨害之物質造成接觸電阻升高，故測針導通 不良。 而FLUX殘渣為最常見之絕緣物質。 BGA IC功能測試及檢修要求 為提高 BGA檢修速度，在 PCB設計時，須考慮在BGA腳位拉出 線路上設計裸露測試點 ( PAD)。,3-3. SMT 組裝過程注意事項： 3-3-1. IC元件腳位尺寸及容許誤差設定輸入正確。 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

11、境，時間不超過3 個月。 PC板翹曲度:規格要求及嚴格進料檢查(可避免QFP/BGA空焊) REFLOW 流焊溫度曲線規格及管制 須依各機種產品PC板大小及零件密度考量 SMT 焊接良率決定於REFLOW 溫度適當性 注意 QFP / BGA REFLOW 溫度需求之差異 定期性REFLOW 溫度實測及持續檢討討焊點良率 CONVEYOR SPEED / ANGLE 控制,第 4 章 BGA Rework 注意事項,4-1. 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125C, 24 小時後，才可

12、使用或密封包裝儲存。 4-2. 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)。,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 (Scann

13、ing Acoustic Tomography) for BGA :,4-5.當BGA需要做整修 (Rework)救回程序： 4-5-1. 從主機板上移除BGA元件時： 主機板須先經烘烤100 C，8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) 4-5-2. 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。 4-5-3. BGA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B

14、GA 進行 Reflow 完成流焊。,4-6. Reflow Profile 在Reflow Process 一般係以四段溫度區 Profile控制： 4-6-1. 預熱區 ( Preheat Zone ) 4-6-2. 熔錫區 ( Soak Zone ) 4-6-3. 迴焊區 ( Reflow Zone ) 4-6-4. 冷卻區 ( Cooling Zone ) 針對BGA Chip採密閉式加溫,溫度應控制於 3 C,不影響鄰近零件。 Reflow process : 利用視窗操作軟體，可全程監控溫度曲線圖。,The Mount-Back Profile for VIA BGA Rework

15、 Machine (Martin),4-7.BGA (Rework)救回程序流程圖：,第 5 章製程ESD / EOS 防護技術,5-1. EOS : 電壓過應力 (Electrical Over Stress) ESD : 靜電放電 (Electrostatic Discharge),5-2. EOS / ESD 簡介： 5-2-1.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。 5-2-2.根據 RADC (Rome Air Development Center In Seneca, NY) 的報導，所有電子系統故障的30% 50% 是因EO

16、S和ESD引起。 5-2-3.廠內及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)。,5-2-4.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。 5-2-5. 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現，但在市場上卻出現毀滅 性的不良。,5-3. EOS的起因： 5-3-1. 不正確的工作程序 a. 無標準工作程序 ( SOP)。 b. 零件方向錯誤。 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。,5-3-2. 無EOS管制設備，特別是在雜訊生產環境 : 故應具備 a

17、. 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。,5-3-3. 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。,5-3-4.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。 d. 暫態抑制不足。 e. 保險絲選擇不當，未能提供適當的保護。,5-3-5. 無適當的設備保養和電源監測 a. 設備未接地 (注意:如 SMT

18、/CLEANING/ICT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。,5-3-6. EOS 不良品分析圖片：,5-4. EOS的預防 5-4-1. 建立和裝置適當的工作程序。 5-4-2. 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。,5-4-3. 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

19、試，特別是 Burn-In。 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。,5-4-4. 用好的電源供應器(SPS) a. 過電壓防護 (注意+5V輸出：應在5.76.7V保護)。 b. 適當的散熱能力。 c. 在重要位置要使用保險絲。,5-4-5. 工場須維持嚴密的設備保養制度,並定期點檢 : a. 設備各部份皆適當地接地。 b. 無鬆動連接。 c. 輸出功能正常。 d. 設備漏電檢查 (注意:高電力設備如錫爐,清洗機, 電烙鐵. ) 。,5-5. ESD 的起因： 5-5-1. 不適當描述零件對ESD的敏感度。,The M

20、achine Model (MM) represents a worst case HBM. 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

21、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 classif