1.0mmpitchmPBGA

失效分析報(bào)告1.0mmpitchmPBGA

失效分析報(bào)告大綱

問(wèn)題背景問(wèn)題描述失效分析+結(jié)果綜合因素分析

DOE分析+結(jié)果對(duì)策+實(shí)施+效果我們學(xué)到什麼?

經(jīng)驗(yàn)總結(jié):推廣大綱問(wèn)題背景問(wèn)題背景48Port交換器之PCBA,雙面制程6顆1.0mmpitch256pinmPBGA(含銀2%)在U60–U652顆1.27mmpitch600pinTBGA(63Sn37Pb)在U35,U36U65U64U63U62U61U60U36U35問(wèn)題背景48Port交換器之PCBA,雙面制程U65U問(wèn)題描述有3片ICTFailedPCBA,U65的BGA脫落斷裂位置在錫球與零件基板連接面U65問(wèn)題描述有3片ICTFailedPCBA,U65問(wèn)題描述

(接上頁(yè))斷裂後BGA上所有錫球仍很牢固的留在PCB焊盤上問(wèn)題描述(接上頁(yè))斷裂後BGA上所有錫球仍很牢固的留在P怎麼辦?!由於這個(gè)問(wèn)題的嚴(yán)重性,導(dǎo)致此產(chǎn)品停止生產(chǎn)!!!怎麼辦?!由於這個(gè)問(wèn)題的嚴(yán)重性,失效分析(一)進(jìn)行下述檢測(cè):a)2DX檢測(cè)b)5DX檢測(cè)(Agilent5DX-X光分層分析儀)2DX5DX失效分析(一)進(jìn)行下述檢測(cè):2DX5DX失效分析(一)-結(jié)果所有錫球均沒(méi)有少錫現(xiàn)象在錫球內(nèi)發(fā)現(xiàn)有大氣泡–以2DX之影象來(lái)計(jì)算,符合IPC-A-610C標(biāo)準(zhǔn)需進(jìn)一步確認(rèn)氣泡位置

5DX-BGA氣泡直徑分佈圖2DX-影像大氣泡失效分析(一)-結(jié)果所有錫球均沒(méi)有少錫現(xiàn)象5DX-BG失效分析(二)在SMT實(shí)驗(yàn)室做切片分析樣品切割粗磨細(xì)磨用高倍顯微鏡檢驗(yàn)失效分析(二)在SMT實(shí)驗(yàn)室做切片分析樣品切割粗磨細(xì)磨用高倍失效分析(二)–切片結(jié)果大部份氣泡均在錫球與零件之間的焊接面氣泡錫裂BGA元件PCBA失效分析(二)–切片結(jié)果大部份氣泡均在錫球與零件之間的焊初步結(jié)果:氣泡形成氣泡都集中在錫球與零件之間–Why?此零件錫球?yàn)楹y2%–62Sn36Pb2Ag含銀2%錫球之熔點(diǎn)為179oC,但63Sn37Pb錫膏之熔點(diǎn)為183oC助焊劑在Soaking區(qū)開始?xì)饣?在Reflow區(qū)時(shí)沒(méi)有全部揮發(fā),形成氣泡因錫球之迴焊時(shí)間較錫膏長(zhǎng),所以氣泡有較長(zhǎng)時(shí)間從PCB端移到BGA零件端在63Sn37Pb錫球與錫膏,氣泡一般在錫球中心而非上端初步結(jié)果:氣泡形成氣泡都集中在錫球與零件之間–Why183oC179oC初步結(jié)果:爐溫曲線

錫膏廠商建議之線性(Linear)Profile,Soaking區(qū)時(shí)間不夠,導(dǎo)致氣泡留在錫球頂部150oC183oC179oC初步結(jié)果:爐溫曲線錫膏廠商建議之線初步結(jié)果:銲盤不匹配

BGA基板與PCB上之焊盤不匹配新零件上此差異更大供應(yīng)商承認(rèn)新零件和原零件由不同IC封裝廠制造PCBBGA元件基板PCB端之焊盤直徑=0.64mm在原零件

端焊盤直徑=0.45mm

在新零件

端焊盤直徑=0.35mm

PCB端之焊盤直徑=0.64mm初步結(jié)果:銲盤不匹配BGA基板與PCB上之焊盤不BGA錫球結(jié)構(gòu)分析NSMDvs.NSMD(最好)-應(yīng)力平均分散-最大焊接面積SMDvs.SMD(較好)

應(yīng)力平均分散焊接面積較小NSMDvs.SMD(原零件)-應(yīng)力不能平均分散-造成應(yīng)力集中SolderMaskdefine(SMD)Non-soldermaskdefine(NSMD)NSMDvs.SMD(新零件)Padsize上下差異大應(yīng)力集中易造成錫裂0.64mm0.35mm1:10.45mmBGA錫球結(jié)構(gòu)分析NSMDvs.NSMD(最好)SM失效分析(三)與香港科技大學(xué)合作對(duì)樣品(不良及良品)做以下測(cè)試:

拉力及剪力測(cè)試(Pull&ShearTest)

電子光譜掃瞄分析(EDX-EnergyDispersiveX-raySpectroscopy)電子掃瞄顯微鏡分析(SEM-ScanningElectronMicroscope)失效分析(三)與香港科技大學(xué)合作對(duì)樣品(不良及良品)做失效分析(三)-結(jié)果

BGA錫球在破壞性橫推斷裂后的切片圖原零件顯示正常失效方式–延展性破裂新零件顯示異常失效模式–脆弱,易破裂原元件正常失效模式新元件剪切方向異常失效模式剪切方向失效分析(三)-結(jié)果BGA錫球在破壞性橫推斷裂后的切新零件的錫球上含有不正常之錫銀合金-IMC(InterMetallicCompound)但在原零件並無(wú)此IMC業(yè)界認(rèn)定大量IMC容易造成易碎.失效分析(三)-結(jié)果(接上頁(yè))(Solderballaftersheartest–sideview)LargeAg3SnIMCAg3Sn(peeloffalready)(Solderballbeforesheartest–sideview)(Solderballaftersheartest–Topview)(Solderjointaftersheartest–Topview)新零件的錫球上含有不正常之錫銀合金-IMC(Inter失效分析(四)振動(dòng)和跌落測(cè)試Dye&Pry分析失效分析(四)振動(dòng)和跌落測(cè)試失效分析(四)-結(jié)果錫裂大部份在U64,U65靠Magjack連接器旁U65U64失效分析(四)-結(jié)果錫裂大部份在U64,U65靠失效分析(四)-結(jié)果(接上頁(yè))PCBALayout零件分佈不平均,對(duì)部份零件造成較大應(yīng)力以左上角之應(yīng)力為最大U65U64Magjack連接器GBIC連接器較多傳統(tǒng)PTH元件失效分析(四)-結(jié)果(接上頁(yè))PCBALayout綜和因素分析結(jié)果不良因素(Factor)分析如下:迴焊Profile:Soaking區(qū)不夠長(zhǎng)有氣泡錫膏量:Flux量太多形成氣泡零件:新零件與原零件不同–焊盤設(shè)計(jì)(大小與防焊油位置)及錫球成份(IMC分佈)PCB設(shè)計(jì):Padsize&Layout究竟那一個(gè)Factor影響最大???進(jìn)行DOE分析綜和因素分析結(jié)果不良因素(Factor)分析如下:究竟那一DOE

分析(一)

利用2Factors;2LevelDOEFactor1:迴焊ProfileLevel1:原有ProfileLevel2:新Profile(加長(zhǎng)Soaking區(qū))Factor2:鋼網(wǎng)開孔

Level1:原有鋼網(wǎng)

Level2:新鋼網(wǎng)(開孔縮少20%)DOE分析(一)利用2Factors;2LeDOE

分析(一)結(jié)果結(jié)果:新Profile+新鋼網(wǎng)有較好效果

1)氣泡明顯減小

2)仍發(fā)現(xiàn)在U64,65有錫裂進(jìn)行DOE分析(二)DOE分析(一)結(jié)果結(jié)果:新Profile+新DOE

分析(二)利用4Factors;2LevelDOEFactor1:迴焊ProfileLevel1:原有ProfileLevel2:新Profile(加長(zhǎng)Soaking區(qū))Factor2:鋼網(wǎng)開孔Level1:原有鋼網(wǎng)Level2:新鋼網(wǎng)(開孔縮少)Factor3:零件Level1:原元件–元件基板上焊盤較大Level2:新元件–元件基板上焊盤較小Factor4:PCBLevel1:原有PCBLevel2:新PCB(焊盤縮少)DOE分析(二)利用4Factors;2LeveDOE

分析(二)結(jié)果結(jié)果:新Profile+新鋼網(wǎng)+混合元件+新 PCB達(dá)到最好效果

1)氣泡明顯減小

2)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錫裂得到最佳組合DOE分析(二)結(jié)果結(jié)果:新Profile+新鋼對(duì)策與實(shí)施使用DOE2得出最佳組合混合零件:U64,U65-原零件,U60-U63-新零件(因供應(yīng)問(wèn)題,無(wú)法全部用原零件)優(yōu)化之迴焊Profile:Soaking區(qū)由75秒加長(zhǎng)至90秒新PCB:焊盤由0.64mm縮少至0.40mm新鋼網(wǎng):照新PCBPadSize量產(chǎn)時(shí),定時(shí)做2DX及5DX檢測(cè),確保BGA焊接品質(zhì)對(duì)策與實(shí)施使用DOE2得出最佳組合變更:時(shí)間制程IC供應(yīng)商PadSize改變1.使用混合元件2.導(dǎo)入優(yōu)化之Profile3.使用新鋼網(wǎng)原來(lái)組合:1.原零件2.原Profile3.原鋼網(wǎng)4.原PCB解決方法:無(wú)不良品4.採(cǎi)用縮小PadSize的新PCB板效果確認(rèn)產(chǎn)品成功通過(guò)客戶MDVT和EDVT測(cè)試自從12/25/02恢復(fù)生產(chǎn)問(wèn)題不再出現(xiàn)變更:時(shí)間制程IC供應(yīng)商1.使用混合元件2.導(dǎo)入優(yōu)化之我們學(xué)到什麼?不適用線性(Linear)Profile在含銀2%之BGA上,需加長(zhǎng)Soaking時(shí)間以減少焊點(diǎn)內(nèi)的氣泡應(yīng)用DFM在NPI階段對(duì)零件與PCB之匹配作分析及確認(rèn),尤其針對(duì)BGA的結(jié)構(gòu)及錫球成份加強(qiáng)供應(yīng)商管控:任何制程及物料上之變更需予以告知對(duì)新零件需先經(jīng)過(guò)少量試產(chǎn),確認(rèn)品質(zhì)無(wú)問(wèn)題後,方可導(dǎo)入大量生產(chǎn)我們學(xué)到什麼?總結(jié)問(wèn)題的根本原因是由於PCB板銲墊設(shè)計(jì)匹配和元件變更所造成采用先進(jìn)的FA失效分析得到客戶的肯定加強(qiáng)SMT核心技術(shù)之發(fā)展:如DFM,焊接技術(shù),和2DX及3DX等檢測(cè)技術(shù)迫切需要提升2ndLevelFA能力總結(jié)問(wèn)題的根本原因是由於PCB板銲墊設(shè)計(jì)匹配和元件變更所造從A成長(zhǎng)到A+

此事件在各主管,品管,制工及生產(chǎn)單位共同努力下,歷經(jīng)了36天後終於獲得客戶認(rèn)可後恢復(fù)生產(chǎn),並及時(shí)達(dá)到客戶季末需求!

再次呼籲檢測(cè)能力和FA分析在SMT制程中的重要性!

藉此機(jī)會(huì)和各技委會(huì)同仁分享與共勉!

謝謝!從A成長(zhǎng)到A+此事件在各主管,品管,制工及生產(chǎn)單1.0mmpitchmPBGA

失效分析報(bào)告1.0mmpitchmPBGA

失效分析報(bào)告大綱

問(wèn)題背景問(wèn)題描述失效分析+結(jié)果綜合因素分析

DOE分析+結(jié)果對(duì)策+實(shí)施+效果我們學(xué)到什麼?

經(jīng)驗(yàn)總結(jié):推廣大綱問(wèn)題背景問(wèn)題背景48Port交換器之PCBA,雙面制程6顆1.0mmpitch256pinmPBGA(含銀2%)在U60–U652顆1.27mmpitch600pinTBGA(63Sn37Pb)在U35,U36U65U64U63U62U61U60U36U35問(wèn)題背景48Port交換器之PCBA,雙面制程U65U問(wèn)題描述有3片ICTFailedPCBA,U65的BGA脫落斷裂位置在錫球與零件基板連接面U65問(wèn)題描述有3片ICTFailedPCBA,U65問(wèn)題描述

(接上頁(yè))斷裂後BGA上所有錫球仍很牢固的留在PCB焊盤上問(wèn)題描述(接上頁(yè))斷裂後BGA上所有錫球仍很牢固的留在P怎麼辦?!由於這個(gè)問(wèn)題的嚴(yán)重性,導(dǎo)致此產(chǎn)品停止生產(chǎn)!!!怎麼辦?!由於這個(gè)問(wèn)題的嚴(yán)重性,失效分析(一)進(jìn)行下述檢測(cè):a)2DX檢測(cè)b)5DX檢測(cè)(Agilent5DX-X光分層分析儀)2DX5DX失效分析(一)進(jìn)行下述檢測(cè):2DX5DX失效分析(一)-結(jié)果所有錫球均沒(méi)有少錫現(xiàn)象在錫球內(nèi)發(fā)現(xiàn)有大氣泡–以2DX之影象來(lái)計(jì)算,符合IPC-A-610C標(biāo)準(zhǔn)需進(jìn)一步確認(rèn)氣泡位置

5DX-BGA氣泡直徑分佈圖2DX-影像大氣泡失效分析(一)-結(jié)果所有錫球均沒(méi)有少錫現(xiàn)象5DX-BG失效分析(二)在SMT實(shí)驗(yàn)室做切片分析樣品切割粗磨細(xì)磨用高倍顯微鏡檢驗(yàn)失效分析(二)在SMT實(shí)驗(yàn)室做切片分析樣品切割粗磨細(xì)磨用高倍失效分析(二)–切片結(jié)果大部份氣泡均在錫球與零件之間的焊接面氣泡錫裂BGA元件PCBA失效分析(二)–切片結(jié)果大部份氣泡均在錫球與零件之間的焊初步結(jié)果:氣泡形成氣泡都集中在錫球與零件之間–Why?此零件錫球?yàn)楹y2%–62Sn36Pb2Ag含銀2%錫球之熔點(diǎn)為179oC,但63Sn37Pb錫膏之熔點(diǎn)為183oC助焊劑在Soaking區(qū)開始?xì)饣?在Reflow區(qū)時(shí)沒(méi)有全部揮發(fā),形成氣泡因錫球之迴焊時(shí)間較錫膏長(zhǎng),所以氣泡有較長(zhǎng)時(shí)間從PCB端移到BGA零件端在63Sn37Pb錫球與錫膏,氣泡一般在錫球中心而非上端初步結(jié)果:氣泡形成氣泡都集中在錫球與零件之間–Why183oC179oC初步結(jié)果:爐溫曲線

錫膏廠商建議之線性(Linear)Profile,Soaking區(qū)時(shí)間不夠,導(dǎo)致氣泡留在錫球頂部150oC183oC179oC初步結(jié)果:爐溫曲線錫膏廠商建議之線初步結(jié)果:銲盤不匹配

BGA基板與PCB上之焊盤不匹配新零件上此差異更大供應(yīng)商承認(rèn)新零件和原零件由不同IC封裝廠制造PCBBGA元件基板PCB端之焊盤直徑=0.64mm在原零件

端焊盤直徑=0.45mm

在新零件

端焊盤直徑=0.35mm

PCB端之焊盤直徑=0.64mm初步結(jié)果:銲盤不匹配BGA基板與PCB上之焊盤不BGA錫球結(jié)構(gòu)分析NSMDvs.NSMD(最好)-應(yīng)力平均分散-最大焊接面積SMDvs.SMD(較好)

應(yīng)力平均分散焊接面積較小NSMDvs.SMD(原零件)-應(yīng)力不能平均分散-造成應(yīng)力集中SolderMaskdefine(SMD)Non-soldermaskdefine(NSMD)NSMDvs.SMD(新零件)Padsize上下差異大應(yīng)力集中易造成錫裂0.64mm0.35mm1:10.45mmBGA錫球結(jié)構(gòu)分析NSMDvs.NSMD(最好)SM失效分析(三)與香港科技大學(xué)合作對(duì)樣品(不良及良品)做以下測(cè)試:

拉力及剪力測(cè)試(Pull&ShearTest)

電子光譜掃瞄分析(EDX-EnergyDispersiveX-raySpectroscopy)電子掃瞄顯微鏡分析(SEM-ScanningElectronMicroscope)失效分析(三)與香港科技大學(xué)合作對(duì)樣品(不良及良品)做失效分析(三)-結(jié)果

BGA錫球在破壞性橫推斷裂后的切片圖原零件顯示正常失效方式–延展性破裂新零件顯示異常失效模式–脆弱,易破裂原元件正常失效模式新元件剪切方向異常失效模式剪切方向失效分析(三)-結(jié)果BGA錫球在破壞性橫推斷裂后的切新零件的錫球上含有不正常之錫銀合金-IMC(InterMetallicCompound)但在原零件並無(wú)此IMC業(yè)界認(rèn)定大量IMC容易造成易碎.失效分析(三)-結(jié)果(接上頁(yè))(Solderballaftersheartest–sideview)LargeAg3SnIMCAg3Sn(peeloffalready)(Solderballbeforesheartest–sideview)(Solderballaftersheartest–Topview)(Solderjointaftersheartest–Topview)新零件的錫球上含有不正常之錫銀合金-IMC(Inter失效分析(四)振動(dòng)和跌落測(cè)試Dye&Pry分析失效分析(四)振動(dòng)和跌落測(cè)試失效分析(四)-結(jié)果錫裂大部份在U64,U65靠Magjack連接器旁U65U64失效分析(四)-結(jié)果錫裂大部份在U64,U65靠失效分析(四)-結(jié)果(接上頁(yè))PCBALayout零件分佈不平均,對(duì)部份零件造成較大應(yīng)力以左上角之應(yīng)力為最大U65U64Magjack連接器GBIC連接器較多傳統(tǒng)PTH元件失效分析(四)-結(jié)果(接上頁(yè))PCBALayout綜和因素分析結(jié)果不良因素(Factor)分析如下:迴焊Profile:Soaking區(qū)不夠長(zhǎng)有氣泡錫膏量:Flux量太多形成氣泡零件:新零件與原零件不同–焊盤設(shè)計(jì)(大小與防焊油位置)及錫球成份(IMC分佈)PCB設(shè)計(jì):Padsize&Layout究竟那一個(gè)Factor影響最大???進(jìn)行DOE分析綜和因素分析結(jié)果不良因素(Factor)分析如下:究竟那一DOE

分析(一)

利用2Factors;2LevelDOEFactor1:迴焊ProfileLevel1:原有ProfileLevel2:新Profile(加長(zhǎng)Soaking區(qū))Factor2:鋼網(wǎng)開孔

Level1:原有鋼網(wǎng)

Level2:新鋼網(wǎng)(開孔縮少20%)DOE分析(一)利用2Factors;2LeDOE

分析(一)結(jié)果結(jié)果:新Profile+新鋼網(wǎng)有較好效果

1)氣泡明顯減小

2)仍發(fā)現(xiàn)在U64,65有錫裂進(jìn)行DOE分析(二)DOE分析(一)結(jié)果結(jié)果:新Profile+新DOE

分析(二)利用4Factors;2LevelDOEFactor1:迴焊ProfileLevel1:原有ProfileLevel2:新Profile(加長(zhǎng)Soaking區(qū))Factor2:鋼網(wǎng)開孔Level1:原有鋼網(wǎng)Level2:新鋼網(wǎng)(開孔縮少)Factor3:零件Level1:原元件–元件基板上焊盤較大Level2:新元件–元件基板上焊盤較小Factor4:PCBLevel1:原有PCBLevel2:新PCB(焊盤縮少)DOE分析(二)利用4Factors;2LeveDOE

分析(二)結(jié)果結(jié)果:新Profile+新鋼網(wǎng)+混合元件+新 PCB達(dá)到最好效果

1)氣泡明顯減小

2)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錫裂得到最佳組合DOE分析(二)結(jié)果結(jié)果:新Profile+新鋼對(duì)策與實(shí)施使用DOE2得出最佳組合混合零件:U64,U65-原零件,U60-U63-新零