SMT BGA元器件空焊、枕焊(Head pillow)不良原因分析与改善
- 2025-10-31 09:18:00
- 青岛smt贴片加工,pcba代加工 转贴
- 55
一、问题描述：
1、Model(Who): N32TR1 Night Ranger CD
2、Issue Date (When) : 2016/01/14
3、Line (Where) : SE/DA线& S5
4、Issue(What): SE产过程中在ICT cover到U8空焊不良，后经侧镜/2D X-ray/切片分析确认现象为枕焊异常，在相同制程条件下同一片板的UXX却没有此异常
5、F/R (How Much) : 1106/1200=92.16%
6、BGA P/N: 00NU613AA Vender: PMC Vender P/N: PM8043B-F3EI
二、不良分析方法与流程说明：
枕焊在Reflow焊接形成过程介绍-->鱼骨图分析枕焊原因-->针对所有因子进行一一验证-->单一验证小结-->总结
三、枕焊在Reflow焊接过程中形成介绍
四、BGA枕焊鱼骨图分析
五、鱼骨图分析总结
从以上鱼骨图分析的因子进行总结,枕焊(Head-in-Pillow)的可能原因主要如下几方面,我们将一一进行验证分析验证：
1、Printer ：
1）Insufficient solder volume(锡量不足)2）Printing misalignment(印刷少锡)2、Mounter：
1）inaccurate XY placement(置件偏移)3、Reflow：
1）Inappropriate reflow profile caused substrate and PCB Bending2）氧浓度异常4、Package Material：
1）Ball coplanarity2）Ball surface oxidation3）Substrate warpage六、制程工艺调查
1、钢板开口设计调查
由于印刷锡膏量将有可能造成枕焊发生,印刷锡膏量又与钢网的开孔大小及印刷状况有关,因此确认以下方面的内容: 确认Stencil的开口设计是否符合钢网规范;
2、锡膏上线记录检查
在印刷环节,如锡膏超出使用时间而有氧化或是助焊剂失效,也会引起焊 接润湿不良,从而造成焊接枕焊异常,故对锡膏领用做调查；从锡膏领用报表上可以查到锡膏领用均为新开封锡膏, 不存在使用过剩超期锡膏的问题;
小结：从以上得知:锡膏本身及其使用管控是符合要求,无任何异常；
3、锡膏印刷状况SPI Data
确认DEK实际印刷效果:即有无漏印/少锡和偏移异常;
1）. 确认 SPI Data: Result is OK
2）. 统计5pcs NG品的锡膏印刷 (SPEC: Volume: 0.0058~0.0345 mm3 , Highness: 0.034~0.302 mm, Area:0.029~0.1985 mm2 )
|
No |
Volume |
Highness |
area |
||||||
|
Max |
Min |
Meet Spec |
Max |
Min |
Meet Spec |
Max |
Min |
Meet spec |
|
|
1 |
0.022 |
0.0127 |
Y |
0.163 |
0.122 |
Y |
0.144 |
0.095 |
Y |
|
2 |
0.0212 |
0.0125 |
Y |
0.172 |
0.115 |
Y |
0.143 |
0.0837 |
Y |
|
3 |
0.0222 |
0.0129 |
Y |
0.167 |
0.126 |
Y |
0.138 |
0.0776 |
Y |
|
4 |
0.0206 |
0.0099 |
Y |
0.2198 |
0.139 |
Y |
0.119 |
0.062 |
Y |
|
5 |
0.0214 |
0.0121 |
Y |
0.164 |
0.124 |
Y |
0.132 |
0.0786 |
Y |
小结：从以上得知:NG板的DEK实际印刷效果正常,无任何异常；
4、置件偏移有可能造成枕焊不良,因此确认U8贴装是否存在偏移,
1）从贴装状况来看没有发现偏移.
小结：从以上得知:贴装是正常的，无偏移不良.
5、Reflow的各个参数也密切影响着焊接状况,如参数异常也会造成枕焊异常,故确认当日生产Profile（图可放大）如下；
小结：Reflow的Profile是正常的,各项参数指标均在管控范围内；第二次Control Run，调整Reflow Profile仍然不效.
a. Reflow的各个参数也密切影响着焊接状况,如参数异常也会造成枕焊异常,故确认当日生产Profile（图可放大）如下；
b. Reflow的各个参数也密切影响着焊接状况,如参数异常也会造成枕焊异常,故确认当日生产Profile（图可放大）如下；
c. 第二次Control run 200pcs, 升高Reflow Profile的Peak温度和回流时间，结果无明显改善
6、Reflow 氧浓度检查：如果在Reflow焊接过程中，出现氧浓度超标,有可能造成枕焊,因此检查SE&S5 Reflow氧浓度实际状况，从检查结果来看,氧浓度是正常的,且此条线生产其他产品都有BGA类零件，无枕焊不良，因此可以排除氧浓度异常的可能.
7、Reflow时可能由于PCB板弯或是物料本体的的弯曲造成焊接时出现枕焊异常；
1）PCB板在高溫焊接過程固然會存在微小形變量,因此PSE進一步确认：PCB板TOP面零件分布均匀且都为重量较轻原件, 设计长宽为210X160的2联模板,板厚1.6mm，焊接过程中PCB板无变形.
2）此機種已经生产了很长一段时间,都无板子变形问题,因此说明PCB板变形不是造成枕焊的原因.
8、Raw material分析：
1）使用放大镜观察零件锡球表面，未发现特别的异常物质,但是发现锡球表面存在锡球不完整状况. (BGA外观检查：检查44pcs, 没有发现明显的外观异常, 如缺球，锡球变形, 沾异物)
后续,再使用涂松香水的方式,生产2912pcs，无不良.
9、综上分析总结如下：
1）印刷制程Study：经过Study 钢板开口符合Wistron开口规范、SPI Data显示印刷锡膏量是正常的、锡膏上线记录显示完全按照锡膏要求管控，因此从这说明焊接所需的锡膏量是normal的.无异常2）Mounter状况Study : 通过切片与2D X-ray检查确认贴装是OK的，无偏移不良.3）Reflow焊接制程Study : 经过Study Profile、Reflow氧浓度显示都符合要求,无异常，且经过实验把Reflow Profile 恒温时间、高温焊接时间、Peak 温度调整至规格上限仍然不能改善此枕焊不良。4）Raw material Study: 通过物料外观检查未发现明显异常, 但是通过在锡球上涂松香水，使其增加去氧化能力，试验120pcs ,只有1pcs不良，不良率明显降低，从这说明Raw material 锡球表面可能存在较多影响wetting的氧化物。5）通过以上分析,枕焊问题与 Raw material 锡球表面氧化物过多，使其锡球的Wetting能力较差,导致枕焊的可能原因最大.10、进一步实验验证
1）在Raw material 问题没有得到有效解决之前，进一步通过导入如下几个动作进行组合实验，以尝试解决问题: 烘烤BGA, 涂松香水，钢板开口从15mil增大至18mil.|
线别 |
日期 |
Reflow参数 |
实验条件 |
Input Q’ty |
Defect Q’ty |
Defect Rate |
Remark |
|
S5 |
3/2 |
Peak temp :238~242℃ , 217℃以上时间80~90sec |
烘烤BGA+涂松香水+钢板开口15mil |
1280 |
0 |
0% |
3个动作同时导入可以完成解决枕焊问题 |
|
烘烤BGA+涂松香水+钢板开口18mil(厚0.13mm) |
320 |
0 |
0% |
||||
|
3/18 |
Peak temp :238~242℃ , 217℃以上时间80~90sec |
钢板开口18mil( 厚0.13mm) +未烘烤料BGA+未涂松香水 |
88 |
10 |
11.4% |
只是加大钢板开口不能解决枕焊问题 |
|
|
钢板开口18mil(厚0.13mm) +烘烤料BGA+未涂松香水 |
112 |
10 |
8.9% |
加大钢板开口与烘烤BGA仍然不能解决枕焊问题 |
|||
|
3/25 |
Peak temp :238~242℃ , 217℃以上时间80~90sec |
烘烤BGA |
400 |
40 |
10% |
只是烘烤BGA不能解决枕焊问题 |
|
|
4/20 |
Peak temp :238~242℃ , 217℃以上时间80~90sec |
使用0.15mm厚度钢板/18mil 开口 |
140 |
3 |
2.1% |
钢板厚度变厚后,不良率仍然偏高. |
个人观点，仅参考，有不足处，欢迎指正！
| 联系人： | 张经理 |
|---|---|
| 电话： | 157 6398 8890 |
| 传真： | 0532-87961015 |
| Email： | kerongda_tech@163.com |
| 微信： | 18006481509 |
| 地址： | 山东省青岛市城阳区夏庄街道银河路368号 |