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PCBA生產注意事項(二)目錄一、BGARework注意事項二、製程ESD/EOS防護技術三、IC故障分析(FailureAnalysis)四、RMA退貨處理及更換良品之注意事項一、BGARework注意事項1.1BGA拆封後注意事項1.2SATforBGA1.3ummaryoftransmiss

ionX-Raydiagnosticcapability1.4當BGA需要做整修(Rework)救回程序1.5ReflowProfile1.6BGA(Rework)救回程序流程圖1.7VT8633Ball-OutDef

inition1.1BGA拆封後注意事項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125ºC,12小時後，才可使用或密封包裝儲存。BGA並非全密封式

包裝，它的結構容易在儲存階段吸入濕氣，若之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”Delaminationeffect)。(1)NormalBGADevicesGoldWireChipDieSilverEpoxyMol

dingCompoundSubstrateSolderBall(2)PopcornorDelamBGAduetoMoistureVaporizationduringHeatinginSMTorRemovalDelaminationVoidMoisture(3)PopcornorDe

lamBGAduetoPlasticStressFailureCollapsedVoidCrack1.2SAT(ScannerAcousticTomography)forBGADelaminationorPop

cornBGADevices,andRedareameansVoidorMoistureareaNormalBGADevices1.3SummaryoftransmissionX-RaydiagnosticcapabilityF

ailureModeRootCauseEaseofDetectionRating1(easy)…3…5(hard)ShortsTweaking1ShortsDebris1ShortsExcessPaste1ShortsPopcorning1OpensPopcornin

g2ShortsPoorRework1OpensPoorRework3OpensPlacement1OpensMissingBall1OpensPCBWarp3OpensNoPaste4OpensDewetPad

5OpensNonwetBump5VoidsReflow/Flux1ColdJointsReflow13.4.1從主機板上移除BGA元件時：主機板須先經烘烤100℃，12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)3.4.2BGA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。3.4.3BGA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BGA→進行Reflow→完成流焊。1.4當BGA需要做整修(Rework)救回程序在ReflowProcess一般係以四段溫度區Profile控制：1.預熱區(PreheatZone)2.恆溫區

(SoakZone)3.迴焊區(ReflowZone)4.冷卻區(CoolingZone)針對BGAChip採密閉式加溫,溫度可控制於3℃,不影響鄰近零件。Reflowprocess:利用視窗操作軟體，可全程監控溫度曲線圖。1.5

ReflowProfileTheMount-BackProfileofVT82C686BforVIABGAReworkMachine(Vendor:Martin,Model#:MB1100)1.6BGA(Rework)救回

程序流程圖：StartIC被使用過？目檢及DVM檢測(1)PopcornFailure?(2)Vcc-to-GNDO/Sfailure?烘烤去錫球清洗植球檢查BGA重工植球合格？清洗BenchBoardTestOKYesNoNoYes,havepopcorno

rVcc-GNDO/SfailureYesNoBenchBoard測試不良品目檢IC底材是否有隆起浮出之現象烘烤溫度：125C烘烤時間：12HRS於清潔液浸泡2分鐘並以抗靜電刷及乾布擦拭底材。使用烙鐵與吸錫線去除錫球，若有氧化的Pad

，需使用錫絲使其重新沾錫。使用植球治具與加熱器。溫度設定：240C加熱時間：3分鐘冷卻時間：1分鍾目檢BGA否有漏球或錫球溶錫不良於清潔液浸泡2分鐘並以乾布擦拭。END1.7VT8633Ball-OutDefinition二、製程ESD/EOS防護技術2.1EO

S/ESD簡介2.2EOS的起因2.3EOS的預防2.4EOS稽核查檢表(範例)2.5ESD的起因2.6降低靜電電壓的來源2.7執行持久性的訓練和改善EOS:電壓過應力(ElectricalOverStress)ESD:靜電放電(ElectrostaticD

ischarge)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。2.根據VIA2001年RMA分析，所有電子系統故障的9%是因EOS和ESD引起。3.市場不良分析報告顯示EOS和ESD所導致的不良佔前三位(ICProduct)。2.1E

OS/ESD簡介：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.ESD會引起潛在的不良(如短路造成漏電流>100µA)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。DistributionoffailuremodesinsiliconsESD2

%GoodDevices56%Design&TestprogramIssue2%EOS7%PopcornFilure9%Customers'ApplicationRelatedFailure24%Source:VIARMAAnalysis,20016.何謂EOS及種

類EOS:ElectricalOverStress來源廣，時間較長。系統暫態脈波(STP)閃電(LIGHTNING)靜電放電(ESD)電磁脈波(EMP)在高電流和短時間時，熱無法快速流過氧化物(SiO2)，故金

屬化合物熔化。在長脈波寬度和低電力時，熱有足夠的時間流過氧化物，終致熔化電線。2.2.1不正確的工作程序a.無標準工作程序(SOP)。b.零件方向(極性)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。2.2.2無EOS管制設備，特別是在『雜訊』生產環境:故應具備a

.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。2.2EOS的起因：2.2.3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。2.2.4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(overvoltage)保護線路。c.電源濾波不足。2.2.5無

適當的設備保養和電源監測a.設備未接地(注意:如SMT/CLEANING/ICT/錫爐/拆焊機/電烙鐵設備….)。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。e.供給產品測試用的電源供應器電壓輸出功能無適當之校

驗機制。d.暫態抑制不足。e.保險絲選擇不當，未能提供適當的保護。2.2.6EOS不良品分析圖片：SeriousBurnoutareabyEOSa.EOS嚴重燒毀之外觀不良IC圖片：VDD-5VSTBcore(Metal2)ofVT82C586BwasseriousburnedoutBurn-

outspotGNDcore(Metal3)ofVT82C586Bwasburnedoutb.EOS嚴重燒毀之ChipF.A.圖片(1)：c.EOS嚴重燒毀之ChipF.A.圖片(2)GNDandVCC3.3

VofVT82C598MVPwereseriousburnedout.1.建立和裝置適當的工作程序。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。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試，特別是Burn-In2.3EOS的預防d.確認排除/降低大於200mv的雜訊。e.用突波吸收器(sur

geabsorber)來箝制電壓火花。4.用好的電源供應器(SPS)a.過電壓防護(注意→+5V輸出：應在5.7~6.7V保護)b.適當的散熱能力。c.在重要位置要使用保險絲。5.工廠須維持嚴密的設備/治具/轉接卡(金手指)保養制度，並每日點檢: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。(注意:電源供應器建議每6個月校驗1次)d.設備漏電檢查(注意:高電力設備如錫爐,清洗機,拆焊機,電烙鐵…..).檢查設備金屬外殼對電源接地端是否<0.3Vac?e.轉接卡接觸點(金手指)檢查是否有近似短路之情形1基板裝配:是否a.產品是否裝在正確的位置?---

------b.產品是否在加電壓前便適當地裝進插座?----------c.產品未在加電壓時裝入或移開?----------d.電烙鐵,錫爐,拆焊機,清洗機設備漏電檢查正常?(<0.3Vac=)-------

---備註:2.4EOS稽核查檢表(範例)A.稽核員:B.站別:C.稽核日期:年月日D.稽核時間:時分E.確認者:2交流電源:是否a.很多高電力機器共用一電源,可能會產生突波,暫態?----------b.現有設備易受

電壓火花或暫態影響?----------c.經常發生電壓跳動?----------d.任何電源開關,插座無鬆動連接?----------備註:3系統環境:是否a.是否裝置過電壓保護線路?----------b.保險絲的定額值正確嗎?----------c.雜訊程度是否大於200mv?

----------備註:4電性測試:是否a.加電壓的順序正確嗎?----------b.現有測試程序中,是否有快速切換開關?----------c.測試參數是否超過規格界限值?----------d.轉接卡,記憶體卡接觸點(金手指)無近似短路之情形?----------備註:

1.不適當描述零件對ESD的敏感度。產生源濕度10-20%RH濕度65-90%RH走過地毯35,000V1,500V走過粗帆布12,000V250V在工作檯工作6,000V100V塑膠套中的紙張7,000V600V拿起一只塑膠套20,000V1,200V布套椅子18,

000V15,00V本表節錄自美國國防部，軍規手冊(MIL-STD)263.1987靜電可能產生的電位2.5ESD的起因：ChargedDeviceModelCapprox.3pFRapprox.25ohms(Ω)Lapprox.10nHHumanBod

yModelC=100pFR=1500ohms(Ω)MachineModelC=200pFL=0.75μHESDModel(1)TheHumanBodyModel(HBM)istheESDtestingstandard,andisdefin

edintheMIL-STD-883Cmethod3015.7.Itrepresentsachargedpersontouchingagroundeddevice.Itistheoriginalmodel

usedtosimulateESDdamagebyahuman,andisthemostwellknown.EOS/ESDAssociationStandardS5.1–1993describesuseof

theHBMfordeviceclassification.(2)TheMachineModel(MM)representsaworstcaseHBM.Itprovidemorerealisticsimul

ationofactualdamagenormallyobtainedfromapersonholdingatool.EOS/ESDAssociationDraftStandardDS5.2–1993des

cribesuseoftheHBMfordeviceclassificationandhasbeenreleasedforcomment.(3)TheChargedDeviceModel(CDM)simulatesthedamageresul

tingfromachargeddevicecontactingametalgroundedsurface.Thisfailuremodeisverydamagingandisassociatedwithautomatedhandlingequipmen

tanduseofdiptubes.EOS/ESDAssociationDraftStandardDS5.3–1993describesuseoftheCDMfordeviceclassificationandhasbeenreleasedforcom

ment.2.ESD保護線路不適當。3.ESD管制不足。a.作業員未戴抗靜電環(接地腕帶)接觸IC。b.缺乏對所用材料的防靜電管制。c.工作站未接地。d.自動化系統的設計不當，致引起充電裝置模式失效，Ex:ICT,ATE,SMT……→ChipSet不良高。e.濕度低(<30%RH,如在寒冷乾燥環境

)。4.缺乏ESD警覺意識和訓練。(可依JESD625-A及IPC-A-610C標準規範教育訓練)SEMphotoofdrain/gatediffusionedgedamageSEMphotoofsiliconmeltingduetocurrentfilame

ntationinanMOSoutputtransistorSEMphotoshowingholesatthesilicontofieldoxideinterfaceinthedraindiffusionofanFODprotection

deviceSEMphotoofannMOStransistorinanoutputbuffershowingdamageatthedrain/gatediffusionedge.5.ESD不良品分析圖片：TheSEMphotographofthecont

actburnoutatESDprotectioncircuitofpad60(Lvref)forVT3091AdevicePad60(Lvref)PolygatePolygatea.VT3091AESD_HBMpad60(Lvref)failSEMphotoofdamageduetoap

olycrystallinefilamentinatrickoxidedevice.SEMphotoofacontactholeinthedraindiffusionofanoutputtransistorshowingcontactspiking.b.VT3091AESD_HBMpad63(VC

C2)failTheOMandSEMphotographofthepolyburnoutatpad63(VCC2)forVT3091AdevicePad63(VCC2)Pad63(VCC2)Polylayer1.人(注意：人體感染靜電可能超過3000V)。

a.戴抗靜電環(接地腕帶)(註：靜電放電時，約在1µs~1ns時間內電荷消失)。b.或穿導電衣、鞋。(表面阻抗在10E5~10E9歐姆)2.廣泛使用抗靜電或導電的直接材料和間接材料。3.建立靜電安全工作站、區。4.確保設備不會產生200V以上的靜電電壓。5.工廠環境維持相對濕度在40%

RH~60%RH。6.使用空氣游離器(AirIonizers),使靜電壓衰減至<35v。2.6降低靜電電壓的來源項目電阻值1腕帶到插頭/夾子500KΩ~10MΩ2工作桌面接地線到接地1MΩ±250KΩ3地氈接地線到接地1MΩ±250KΩ4設備外殼到接地＜

1.0Ω5接地方塊到接地＜1.0Ω6工作桌面的按扣到按扣＜1.0Ω7電烙鐵銲接頭到接地＜1.0Ω彙整靜電放電保護設備的規格銲錫和拆焊機設備之交流電評估用三用電錶量其尖部到電源線上接地插頭之間的電阻值，此值應小於1Ω(在未通電時);在通電

時,烙鐵頭至電源接地點間交流電壓值應小於0.3VAC.(參考:IPC-A-610C,3.1)1.確保工作人員的警覺意識和訓練。2.確保有效執行ESD防護及每日/周/季/半年點檢。3.不斷改善ESD管理和易受ESD影響的零件。2.7執行

持久性的訓練和改善ESD防護定期檢查事項(根據JESD625-A,page9)三、IC故障分析(FailureAnalysis)1.為得真正的不良原因，需做失效分析。2.某些明顯的特徵可用來區別EOS或ESD不良。3.大部份的EOS不良都是很明顯的接合

線開路、燃燒痕跡4.ESD不良是很細小的，不易找出。5.因應IC製程技術不斷創新,相對地F.A技術亦須提高。ReceivereturnsamplesExternalVisualPasstosubcon

tractorScanningAcousticTomography(SAT)Baking12hours,125℃Re-ballFunctiontest(ATE)TestonBenchBoardReturnsamplestocust

omerAnalyzefailuremodeDownloaddatalogF/AreportF/AF/A(X-Ray,Decap)PassFailPassFailPassFail6.Theanalysisflowofre

turnsamplesisasfollows:附錄:VLSI製程測定評估項目和量測法1.Purpose目的：IllustratetheRMAanalysisandexchangecriteriaofVIA'sQAdepart

ment.說明VIA‘sQA部門針對客戶RMA退貨的分析、換貨處理原則。2.Noticesforhandling處理注意事項：請客戶RMA單位依據的IC正印資料予以分類，但是生產週期（DateCode）超過現在18個月者，由於該類材料由威盛出貨已久，客戶

應已經過完整的測試程序出貨給市場客戶，多為市場客戶使用不良的維修換下，因此已不在VIA品質保證的範圍（OutofWarranty）。四、RMA退貨處理、更換良品之注意事項因客戶製程/維修過程中的加工操作不當或儲存及使用條件因素，造成IC外觀變形或爆板（popcorn），或者嚴

重open/short不良者（超過兩個pin以上的open/shortfailure或VCC-GND短路），所以也不在VIA品質保證的範圍，不予換貨。3.客戶退貨品，VIAQA部門將依據「RMA測試分析工作

指導書（WQ-27）」登記所有退回材料的正印批號和datecode，並執行抽樣分析，如果RMA良品率超過20%，應為客戶本身的製程因素造成不良，客戶（維修單位）誤判為VIA的IC品質問題，而將IC拆下，退回VIA，將依照實際不良的比率更換，不再以100%全數更換.（註：抽測分析

過之良品，將展示或寄回給客戶參考驗證）4.客戶退回之RMAIC，請在IC表面用鉛筆或標籤確實註明不良現象或代號，並附上代號表，以縮短QA部門問題分類、分析、測試、統計及換貨的處理時間。5.請客戶RMA單位依據IC正印資料予以分

類，將相同之IC型號VT82XXXXXX）與IC版本（DateCode以後CDorCE等等）集中放置於合適的Tray盤中，並以10盤加一空盤為一把。請勿將不同型號與DateCode版本IC混在同一Tray盤與同一

把Tray盤中退回至VIA，造成我們倉管對IC數量統計整理之不便。若經倉管反應客戶退回品有1%以上的混料情形，VIA將立即反應至客戶端，避免影響換貨時間，請客戶配合注意整理材料。6.請客戶RMA單位協助每隔30~45天退RMA不良品一次，如此可避免RMA不良品之分析與良品交換處理之不便，並加快處

理之作業時間。7.若有客戶良品（真空包裝袋已拆封而尚未使用IC）退回換貨情況時，請客戶務必以原包裝退回；若Tray盤的束帶已經拆開，嚴禁使用膠帶(Tape)束緊與固定Tray盤，此舉容易造成Tray盤與IC之髒汙，請客戶RMA單位協助以粗橡皮筋或打帶專用之束帶來固定Tray盤。以上注意事項,希望客

戶能確實愛護可利用的資源,降低不必要的失敗成本