SMT BGA元器件空焊、枕焊(Head pillow)不良原因分析與改善
- 2025-10-31 09:18:00
- 青島smt貼片加工,pcba代加工 轉貼
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一、問題描述：
1、Model(Who): N32TR1 Night Ranger CD
2、Issue Date (When) : 2016/01/14
3、Line (Where) : SE/DA線& S5
4、Issue(What): SE産過程中在ICT cover到U8空焊不良，後經側鏡/2D X-ray/切片分析確認現象爲枕焊異常，在相衕製程條件下衕一片闆的UXX卻沒有此異常
5、F/R (How Much) : 1106/1200=92.16%
6、BGA P/N: 00NU613AA Vender: PMC Vender P/N: PM8043B-F3EI
二、不良分析方法與流程説明：
枕焊在Reflow焊接形成過程介紹-->魚骨圖分析枕焊原因-->針對所有因子進行一一驗證-->單一驗證小結-->總結
三、枕焊在Reflow焊接過程中形成介紹
四、BGA枕焊魚骨圖分析
五、魚骨圖分析總結
從以上魚骨圖分析的因子進行總結,枕焊(Head-in-Pillow)的可能原因主要如下幾方麵,我們將一一進行驗證分析驗證：
1、Printer ：
1）Insufficient solder volume(錫量不足)2）Printing misalignment(印刷少錫)2、Mounter：
1）inaccurate XY placement(置件偏移)3、Reflow：
1）Inappropriate reflow profile caused substrate and PCB Bending2）氧濃度異常4、Package Material：
1）Ball coplanarity2）Ball surface oxidation3）Substrate warpage六、製程工藝調查
1、鋼闆開口設計調查
由於印刷錫膏量將有可能造成枕焊髮生,印刷錫膏量又與鋼網的開孔大小及印刷狀況有關,因此確認以下方麵的內容: 確認Stencil的開口設計是否符閤鋼網規範;
2、錫膏上線記録檢查
在印刷環節,如錫膏超齣使用時間而有氧化或是助焊劑失效,也會引起焊 接潤濕不良,從而造成焊接枕焊異常,故對錫膏領用做調查；從錫膏領用報錶上可以查到錫膏領用均爲新開封錫膏, 不存在使用過剩超期錫膏的問題;
小結：從以上得知:錫膏本身及其使用管控是符閤要求,無任何異常；
3、錫膏印刷狀況SPI Data
確認DEK實際印刷效果:卽有無漏印/少錫和偏移異常;
1）. 確認 SPI Data: Result is OK
2）. 統計5pcs NG品的錫膏印刷 (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 |
小結：從以上得知:NG闆的DEK實際印刷效果正常,無任何異常；
4、置件偏移有可能造成枕焊不良,因此確認U8貼裝是否存在偏移,
1）從貼裝狀況來看沒有髮現偏移.
小結：從以上得知:貼裝是正常的，無偏移不良.
5、Reflow的各箇蔘數也密切影響著焊接狀況,如蔘數異常也會造成枕焊異常,故確認當日生産Profile（圖可放大）如下；
小結：Reflow的Profile是正常的,各項蔘數指標均在管控範圍內；第二次Control Run，調整Reflow Profile仍然不效.
a. Reflow的各箇蔘數也密切影響著焊接狀況,如蔘數異常也會造成枕焊異常,故確認當日生産Profile（圖可放大）如下；
b. Reflow的各箇蔘數也密切影響著焊接狀況,如蔘數異常也會造成枕焊異常,故確認當日生産Profile（圖可放大）如下；
c. 第二次Control run 200pcs, 陞高Reflow Profile的Peak溫度和迴流時間，結果無明顯改善
6、Reflow 氧濃度檢查：如果在Reflow焊接過程中，齣現氧濃度超標,有可能造成枕焊,因此檢查SE&S5 Reflow氧濃度實際狀況，從檢查結果來看,氧濃度是正常的,且此條線生産其他産品都有BGA類零件，無枕焊不良，因此可以排除氧濃度異常的可能.
7、Reflow時可能由於PCB闆彎或是物料本體的的彎麴造成焊接時齣現枕焊異常；
1）PCB闆在高溫焊接過程固然會存在微小形變量,因此PSE進一步確認：PCB闆TOP麵零件分佈均勻且都爲重量較輕原件, 設計長寬爲210X160的2聯模闆,闆厚1.6mm，焊接過程中PCB闆無變形.
2）此機種已經生産瞭很長一段時間,都無闆子變形問題,因此説明PCB闆變形不是造成枕焊的原因.
8、Raw material分析：
1）使用放大鏡觀察零件錫球錶麵，未髮現特彆的異常物質,但是髮現錫球錶麵存在錫球不完整狀況. (BGA外觀檢查：檢查44pcs, 沒有髮現明顯的外觀異常, 如缺球，錫球變形, 沾異物)
後續,再使用塗鬆香水的方式,生産2912pcs，無不良.
9、綜上分析總結如下：
1）印刷製程Study：經過Study 鋼闆開口符閤Wistron開口規範、SPI Data顯示印刷錫膏量是正常的、錫膏上線記録顯示完全按照錫膏要求管控，因此從這説明焊接所需的錫膏量是normal的.無異常2）Mounter狀況Study : 通過切片與2D X-ray檢查確認貼裝是OK的，無偏移不良.3）Reflow焊接製程Study : 經過Study Profile、Reflow氧濃度顯示都符閤要求,無異常，且經過實驗把Reflow Profile 恆溫時間、高溫焊接時間、Peak 溫度調整至規格上限仍然不能改善此枕焊不良。4）Raw material Study: 通過物料外觀檢查未髮現明顯異常, 但是通過在錫球上塗鬆香水，使其增加去氧化能力，試驗120pcs ,隻有1pcs不良，不良率明顯降低，從這説明Raw material 錫球錶麵可能存在較多影響wetting的氧化物。5）通過以上分析,枕焊問題與 Raw material 錫球錶麵氧化物過多，使其錫球的Wetting能力較差,導緻枕焊的可能原因最大.10、進一步實驗驗證
1）在Raw material 問題沒有得到有效解決之前，進一步通過導入如下幾箇動作進行組閤實驗，以嚐試解決問題: 烘烤BGA, 塗鬆香水，鋼闆開口從15mil增大至18mil.|
線彆 |
日期 |
Reflow蔘數 |
實驗條件 |
Input Q’ty |
Defect Q’ty |
Defect Rate |
Remark |
|
S5 |
3/2 |
Peak temp :238~242℃ , 217℃以上時間80~90sec |
烘烤BGA+塗鬆香水+鋼闆開口15mil |
1280 |
0 |
0% |
3箇動作衕時導入可以完成解決枕焊問題 |
|
烘烤BGA+塗鬆香水+鋼闆開口18mil(厚0.13mm) |
320 |
0 |
0% |
||||
|
3/18 |
Peak temp :238~242℃ , 217℃以上時間80~90sec |
鋼闆開口18mil( 厚0.13mm) +未烘烤料BGA+未塗鬆香水 |
88 |
10 |
11.4% |
隻是加大鋼闆開口不能解決枕焊問題 |
|
|
鋼闆開口18mil(厚0.13mm) +烘烤料BGA+未塗鬆香水 |
112 |
10 |
8.9% |
加大鋼闆開口與烘烤BGA仍然不能解決枕焊問題 |
|||
|
3/25 |
Peak temp :238~242℃ , 217℃以上時間80~90sec |
烘烤BGA |
400 |
40 |
10% |
隻是烘烤BGA不能解決枕焊問題 |
|
|
4/20 |
Peak temp :238~242℃ , 217℃以上時間80~90sec |
使用0.15mm厚度鋼闆/18mil 開口 |
140 |
3 |
2.1% |
鋼闆厚度變厚後,不良率仍然偏高. |
箇人觀點，僅蔘考，有不足處，歡迎指正！
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