制造工程简要训练

1、題綱 (Chapter) 頁次(Page)第 1 章 IC 元件外形及重要尺寸規格 3 10第 2 章 IC包裝及IC儲存管制 11 16第 3 章 SMT組裝及PCBA測試要求 17 40第 5 章 BGA Rework 注意事項 45 52第 6 章製程ESD / EOS 防護技術 53 76第 7 章 IC故障分析 ( Failure Analysis ) 77 80第 4 章 SMT作業不良實例探討 41 44第 8 章 RMA退貨處理及更換良品之注意事項 81 87 Page 2 of 87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 I

2、ntroduction) :Through Hole PackageSurface Mounted PackageKBGA ( Ball Grid Array)Flip ChipL1-2. 208P QFP 重要尺寸規格介紹 ( Mechanical Specifications) ：Bent Lead Spec.VT82C586BYYWWRR TAIWANLLLLLLLLL C MY = Date Code YearW = Date Code WeekR = Chip RevisionL = Lot CodePage 5 of 87The Important Specifications f

3、or QFP : 1. Lead Co-planarity : USL : 4.0 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 mils. (1) USL : Upper Spec. Limit. (2) LSL : Lower Spec. Limit. (3) 1mil = 0.0254mm.Lead Co-planarity Spec.

4、 Page 6 of 871-3. 476P BGA 重要尺寸規格介紹(Mechanical Specifications) :Solder Ball DiameterTrue ball position error Y = Date Code YearW = Date Code Week R = Chip Revision L = Lot CodePage 7 of 87The Important Specifications for BGA : 1. Solder Ball Co-planarity : USL = 5.5 mils2. True ball position error :

5、 USL = +6.0mils, LSL = -6.0 mils 3. Ball diameter : USL = 35 mils, LSL = 24 mils4. Package warpage : USL =3.5 mils5. Solder Ball Height : USL = 28 mils, LSL = 19 mils. (1) USL : Upper Spec. Limit. (2) LSL : Lower Spec. Limit. (3) 1mil = 0.0254mm.Solder Ball Co-planarity Solder Ball HeightPage 8 of 8

6、71-4. The Structure of Solder Sphere to Substrate : BT-RESINPAD (Cu)Plating (Ni)Plating (Au)Solder Ball (Sn/Pb)Solder MaskSolder MaskOriginalBT-RESINPAD (Cu)IMC layer (Intermetalic Compound, Au/Ni/Sn/Pb)Solder Ball (Sn/Pb)Solder MaskSolder MaskAfter ReflowPage 9 of 871-5. Transformation of BGA Solde

7、r Sphere in Reflow :Page 10 of 870.030(0.76mm)0.016(0.41mm)*BGA SubstratePCB / PWBSolder Sphere CollapseCo planarity issue are virtually eliminated with the final collapse* The final height will vary with pad size and solder paste deposition. Solder Ball Solder Balls collapse during reflow Can be re

8、flowed with just flux Will self center during reflow process No clean flux recommended PBGA Solder Balls(0.60mm)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 60%RH環境存放，以避免BGA本體 (黑色膠柄部分)吸濕及錫球表面產生氧化問題，影響SMT焊接作業。Page 14 of 872-6. 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

9、意事項如下 :(請參照VIA I.C 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。Page 15 of 872. I.C包裝拆封後，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

10、. H。 2-3. 折封後，I.C元件須在 72小時內完成 SMT 焊接程序。3. 拆封後 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 , 至少12 小時。 3-3. 烘烤後，放入適量乾燥劑(1030g)再密封包裝。4. MB上之IC元件，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, 至少12 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之儲存與使用，請參照1

11、 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 !Page 16 of 87第 3 章 SMT組裝及PCBA測試要求3-1. SMT REFLOW PROCESS / 流焊製造程序： 錫膏印刷(Stencil Printing)點膠(Dispensing)Optional置放 (Placement) 迴焊(Reflow) Page 17 of 873-2. 鋼板(Stencil) 種類與比較： 鋼板種類製作時間製作成本板孔形狀孔壁Undercut上錫性雷射鋼板快較貴較粗糙較多較差化學鋼板慢較便宜較光滑

12、較少較佳3-3. SMT 鋼板: 厚度及開孔尺寸設計及使用要領 (1)開孔尺寸: 一般I.C鋼板開口要比PCB pad小10m，如此可避免因錫膏 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 : undercut 在印刷時會阻抗錫膏前進，使印下去錫膏 的形狀不清晰，同時亦減少錫膏量。 孔壁平滑。 前中 後寬度相同。 (3)印刷錫膏厚度: 每2小時檢查1次(防止厚度不均，控制誤差在10 %之內) 。 (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(如以IPA擦拭鋼板，須等乾再印)。 (5)鋼板工作壽命:

13、約印刷基板8萬 10萬片。Page 18 of 873-4. 鋼板印刷的製程參數有： (以厚度0.15mm,208pin pitch 0.5mm之鋼板為例) 刮刀壓力: 愈小愈好 (0.05 mpa) 印刷速度: 15 30mm/sec , 愈細線路要愈慢 印刷間隙/角度: 基板與印刷底板間距0.4 0.8mm 錫膏 (Solder Paste) 溫度 (Temperature):環境溫度18 24,溼度40 50%RH 常見印刷不良情形： (1) 印刷毛邊：刮刀壓力太大之結果。 (2) 印刷不完整：刮刀不利之結果。 放置印刷機台之錫膏量，每次控制最好印10片，因為錫 膏多，溶劑容易揮發,吸水

14、及氧化，對迴焊之品質不好。 印錫膏每片之間不要超過10分鐘，印刷之後，不要放置 超過1小時。印刷10次就要擦拭鋼板1次，可保持下次印 錫膏之形狀及量。squeezesolder pastestencilpadPCBSTENCILLINGPage 19 of 873-5. SMT 組裝過程注意事項： 3-5-1. 各IC元件腳位尺寸及容許誤差設定輸入正確。同軸超小型迷你功率超小(一個匣)SOP(MFP)腳距 : 1.27mm腳距 : 0.65mmVSOPQFP/VQFP 腳距 1mm0.8mm0.65mm0.5mmPLCC/SOJ腳距 : 1.27mm裸晶片 COB多點銲晶片FFPTABLCC模

15、型裸晶片型(2)半導體零件方形晶片電阻晶片鉭質電容積層陶瓷電容(MLCC)薄膜電容其他晶片電阻陶瓷電容晶片形陶瓷振盪器電阻(排組)晶片電容(排組)積層晶片(薄膜形)鋁電解電容晶片線圈繼電器其他陶瓷微調電容半固定可變電阻開關石英振盪器測針連接器平板型圓型複合型異型(1)被動元件 SMD 常用零件：Page 20 of 87 3-5-2. 錫膏種類與特性檢查： (2) 水洗製程/免洗製程錫膏特性比較: (1) 錫膏成份:Page 21 of 87 (3) 錫膏特性檢查項目：FLUX成分含量, 以及 顆粒大小與 黏度檢查。 (4) 錫膏管理：需保存4 8冷藏下，印刷錫膏過程在1824 , 40% 5

16、0%RH環境作業最好，不可有冷風或熱風直接對著吹，溫度超過26.6，會影響錫膏性能。存貨儲存時間不超過3 個月，錫膏使用前攪拌 13分鐘。 (5)良好錫膏之焊錫性對錫球要求： 愈圓愈好。(對錫球滾動較有幫助) 愈小愈均勻愈好。 氧化層愈薄愈好。(所需要之FLUX活性就不需太強) (6)錫膏使用前的準備：回溫。在錫膏回溫到室溫前切勿拆開容器或攪拌錫膏。 一般回溫時間約為 48小時(以自然回溫方式) 。如未回溫完全即使 用，錫膏會冷凝空氣中的水氣，造成slump, spatter等問題。 (7)錫膏使用時間不超過8小時，回收,隔夜之錫膏最好不要用。Page 22 of 87PadSolder Pa

17、rticlesPreheating drippingMelted solderFlow of solder ballsPrintingPreheatingMeltingTransformation of Solder Paste in ReflowPage 23 of 87 (6) Solder Alloy Chart： A Eutectic Alloy is that composition of two or more metals that has one sharp melting point and no plastic range.BGA solder ball Alloy 63/

18、37 5%QFP lead Alloy 85/15 5%Page 24 of 87Page 24 of 87 (7) Solder Alloy Curve :Page 25 of 87 3-5-3. PC板翹曲度:規格要求及嚴格進料檢查(可避免QFP/BGA空焊) 。 PCB翹曲規格：不超過PCB對角線長度之0.7% (IPC-TM-650)。 PCB 廠商針對不平或變形的PCB，會集中收集統一熱壓平後歸還。 PCB板翹通常與PCB製程較無關係，而與Layout 與 密度關係較大 ，例如 Pad (銅)與PCB Epoxy 熱膨脹係數不同，受熱後散熱速度亦 不同，若Layout 與密度不平均則

19、易造成PCB翹曲。 若PCB 吸水率超過0.3%，且無烘乾，則會有脫層 (Delamination) 之不良。(正常PCB吸水率應在0.1%以下) PCB烘烤溫度：(SMT前, PC板的重烤溫度，120, 2 hrs) ，一般 PCB廠出貨前PCB烘烤規格: (a) 步驟：25昇溫至130(約40分鐘) 130並以重物熱壓烘烤 2 小時 降溫25(約40分鐘後取出) 真空熱縮袋包裝出貨 (b)包裝時亦可加放乾燥劑。(選擇性) PCB上BGA/QFP IC位置設計:應避免設計在PCB對角線上。Page 26 of 87(1) 板彎(2) 板扭(A) 定義(按IPC-T-50D) ： (a) 板彎

20、 (Bow or Warp)：當正方形或長方形板子，其平坦性已發生變形， 而略成圓柱形 或球曲形但其四角落仍能維持在同一平面上。 (b) 板扭(Twist)：當方形板子，在平行於角對角線的方向上發生變形，其 中已有一角未能落在其他三個板角所構成的平面上。Page 27 of 87R1 HIGHT POINTR2 (板厚)Percent Bow = (R1-R2) /L*100%(B) 板彎檢驗法： 將樣板的凸面(Covex)朝上平放在大理石平台的基準面上(Datum Surface)，在板子各邊緣的兩端板角處，稍加用力壓在平台上，以數字式高度規(Dial Indicator)，測出板面隆起的最

21、高數值 R1，重複上述之規定，直到四邊都逐一檢測完畢，再量出板厚R2，(注意R1 與R2兩值都要在底材的表面量取)，而後再用力壓此板子在平台上，並測出邊長L，帶入下式求出板彎的百分比，並記錄四個數值中之最大值為該板子的板彎數據。Page 28 of 87Temp. (C)Time (sec)About 183CAbout 130C Preheat ZoneFor 50 60 sec,Slope =1.52C/sec Soak ZoneHold at 130C to 183CFor 90 120 sec,Slope =0.5C/sec Reflow ZoneAbove 183C about 87

22、 to 100 sec.Peak Temperature220 10C, 10 20 sec.Reflow Profile has to calibrate considered from all the different factors in solder paste, component density,mother board layout, material properties and conveyor speed, etc. 3-5-4. REFLOW Profile (Alloy Sn63 Pb37) : For BGA chipsetPage 29 of 87Temp. (C

23、)Time (sec)About 183CAbout 130C Preheat ZoneFor 50 60 sec,Slope =1.52C/sec Soak ZoneHold at 130C to 183CFor 90 120 sec,Slope =0.5C/sec Reflow ZoneAbove 183C about 87 to 100 sec.Peak Temperature220 10C, 10 20 sec.Reflow Profile has to calibrate considered from all the different factors in solder past

24、e, component density,mother board layout, material properties and conveyor speed, etc. 3-5-4. REFLOW Profile (Alloy Sn63 Pb37) : For BGA chipsetPage 29 of 87 (2) 迴焊區(Reflow) : 影響：迴焊區若加熱溫度不足，則由於無法確保充足的熔融 焊錫與 Pad 的接觸時間，很難獲得良好的焊接狀態， 同時由於熔融焊錫內部的助焊劑成份和氣體無法被排 出，因而發生空洞 (Void) 與冷焊(Cold soldering)。 迴焊區的Peak

25、Temp. 溫度太高或183以上時間拉的 太長，則該熔解的焊錫將被再氧化而導致接合程度減 低等缺陷產生。 (3) 冷卻區(Cooling) : 影響： 焊接部位的冷卻不可緩慢，否則因元件與基板熱容量有別， 將引起溫度分佈不均，焊錫凝固時間的差異將導致元件位置 挪移，熱膨脹率的差異也將使基板彎曲，進而有局部應力集 中，使該部位的接合度的減低。 若冷卻速度太慢，也會引起焊錫組織之粗大化，因而導致接 合溫度的減低。 Main Board : PCB Tg=125 , BGA Substrate Tg=175 Page 31 of 87 3-5-6. REFLOW 量測方法： Thermocouple

26、 can be attached to top surface, edge substrate and middle ball of BGA package. PADSolder BallMother BoardThermocoupleMother BoardPAD(1) PBGA the thermocouple installationDrill pilot hole down through center of pad prior to Reflow.(diameter of hole : 2 to 3mm)Put thermocouple in the center of pad(2)

27、 Thermocouple Measure Position (red)Mother Board210 220205 210Solder Ball TemperaturePCB Surface 190 205 Page 32 of 87 3-5-7. REFLOW 迴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 焊接良率決定於元件可焊性(15%) , 迴焊爐(30%) , PCB & Layout (15%), 錫膏&印刷 (25%) , 鋼板設計 (15 %)。 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焊點不

28、良率。 FR-4PC板表面溫度應控制Low solderUnwetted pinsMissing bypass capsSkewed / misplaceddevicesBillboarded devicesOpen power orparallel pinsSurface defectsAOIAOIDoes not require a test fixtureEasily applied to partially-builtboards.Direct soldering processfeedback.Improved process monitoring bydetecting defec

29、ts earlier.Applies board powerTests component function, toleranceand possibly board functionCan test hidden featuresImplication:Wrong devicesMisoriented device (cap,diode)Device programming(flash ROM)Device defects (e.g.cracked, IC)BGA and other hiddenpinsBasic device functionElectrical testElectric

30、al test3.6.7 AOI and Electrical Test Are Best Used TogetherLifted leadsTombstonedMissing deviceMisoriented IcsBillboardedOpen power or parallel pinsSurface defectsAOI and electrical test will be employed togetheras complementary inspection and test tools.Page 39 of 87 3-7. PCBA 測試要求： ICT 測針接觸要求：主要因焊

31、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)。 Page 40 of 87Functions necessary to ensure mounting qualityTable 1 : Trends in mounting technology Table 1Case 2 : 有腳的SMD 零件空焊: 原因 對策 1. 零件腳或錫球不平 檢查零件腳或錫球之平面度 2. 錫膏量太少 增加鋼板厚度和使用較小的開孔 3.

32、 燈蕊效應 錫膏先經烘烤作業 4. 零件腳不吃錫 零件必需符合吃錫之需求 Case 1 : QFP lead & lead or BGA 錫球與錫球間短路 : 原因 對策 1. 錫膏量太多 ( 1mg/mm) 使用較薄的鋼板 (150m) 開孔縮小(85% pad) 2. 印刷不精確 將鋼板調準一些 3. 錫膏塌陷 修正 Reflow Profile 曲線 4. 刮刀壓力太高 降低刮刀壓力 5. 鋼板和電路板間隙太大 使用較薄的防焊膜 6. 焊墊設計不當 同樣的線路和間距Page 41 of 87第 4 章 SMT作業不良實例探討Case 3 : 無腳的SMD 零件空焊: 原因 對策 1. 銲

33、墊設計不當 將錫墊以防焊膜分隔開，尺寸適切 2. 兩端受熱不均 同零件的錫墊尺寸都要相同 3. 錫膏量太少 增加錫膏量 4. 零件吃錫性不佳 零件必需符合吃錫之需求 Case 4 : SMD 零件浮動(漂移): 原因 對策 1. 零件兩端受熱不均 錫墊分隔 2. 零件一端吃錫性不佳 使用吃錫性較佳的零件 3. Reflow 方式 在Reflow 前先預熱到 170Page 42 of 87Case 5 : 墓碑 ( Tombstone) 效應: 原因 對策 1. 銲墊設計不當 銲墊設計最佳化 2. 零件兩端吃錫性不同 較佳的零件吃錫性 3. 零件兩端受熱不均 減緩溫度曲線升溫速率 4. 溫度曲

34、線加熱太快 在Reflow 前先預熱到170墓碑效應發生有三作用力: 1. 零件的重力使零件向下 2. 零件下方的熔錫也會使零件向下 3. 錫墊上零件外側的熔錫會使零件向上Case 6 : 冷焊 ( Cold solder joints) : 原因 對策 1. Reflow 溫度太低 最低Reflow 溫度215 2. Reflow 時間太短 錫膏在熔錫溫度以上至少10秒 3. Pin 吃錫性問題 查驗 Pin 吃錫性 4. Pad 吃錫性問題 查驗 Pad 吃錫性 冷焊是焊點未形成合金屬( Intermetallic Layer) 或是焊接物連接點阻抗較高，焊接物間的剝離強度( Peel S

35、trength ) 太低，所以容易將零件腳由錫墊拉起。Page 43 of 87Case 8 : 零件微裂(Cracks in components) : 原因 對策1. 熱衝擊(Thermal Shock) 自然冷卻，較小和較薄的零件2. PCB板翹產生的應力 避免PCB彎折，敏感零件的方 零件置放產生的應力 向性，降低置放壓力3. PCB Lay-out設計不當 個別的焊墊，零件長軸與折板 方向平行4. 錫膏量 增加錫膏量，適當的錫墊Case 7 : 粒焊 (Granular solder joints) : 原因 對策 1. Reflow 溫度太低 較高的Reflow 溫度(215) 2

36、. Reflow 時間太短 較長的Reflow 時間(183以上 至少10秒 3. 錫膏污染 新的新鮮錫膏 4. PCB 或零件污染Page 44 of 87第 5 章 BGA Rework 注意事項5-1. 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, 12小時後，才可使用或密封包裝儲存。5-2. 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”Dela

37、mination” effect)。Page 45 of 87(1) Normal BGA DevicesGold WireChip DieSilver EpoxyMolding CompoundSubstrateSolder Ball(2) Popcorn or Delam BGA due to Moisture Vaporization during Heating in SMT or RemovalDelamination VoidMoisture(3) Popcorn or Delam BGA due to Plastic Stress FailureCollapsed VoidCra

38、ckPage 46 of 875-3. SAT (Scanner Acoustic Tomography) for BGA : Delamination or Popcorn BGA Devices, and Red area meansVoid or Moisture areaNormal BGA DevicesPage 47 of 875-4. Summary of transmission X-Ray diagnostic capabilityFailure ModeRoot CauseEase of Detection Rating1 ( easy ) 35 ( hard )Short

39、sTweaking1ShortsDebris1ShortsExcess Paste1ShortsPopcorning1OpensPopcorning2ShortsPoor Rework1OpensPoor Rework3OpensPlacement1OpensMissing Ball1OpensPCB Warp3OpensNo Paste4OpensDewet Pad5OpensNonwet Bump5VoidsReflow/Flux1Cold JointsReflow1Page 48 of 875-5.當BGA需要做整修 (Rework)救回程序：5-5-1. 從主機板上移除BGA元件時：

40、主機板須先經烘烤100 C，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)5-5-2. 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。5-5-3. 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BGA 進行 Reflow 完成流焊。Page 49 of 875-6. Reflow Profile 在Reflow Process 一般係以四段溫度區 Profile控制

41、： 5-6-1. 預熱區 ( Preheat Zone ) 5-6-2. 熔錫區 ( Soak Zone ) 5-6-3. 迴焊區 ( Reflow Zone ) 5-6-4. 冷卻區 ( Cooling Zone ) 針對BGA Chip採密閉式加溫,溫度可控制於 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 of VT82C686B for VIA BGA Rework Machine ( Vendor : Martin , Model # : MB1100 )Page 50 of 87St

42、artIC被使用過？目檢及 DVM 檢測(1) Popcorn Failure ?(2) Vcc-to-GND O/S failure ?烘烤去錫球清洗植球檢查BGA重工植球合格？清洗Bench Board Test OKYesNoNoYes, have popcorn or Vcc-GND O/S failureYesNoBench Board 測試不良品目檢IC底材是否有隆起浮出之現象烘烤溫度：125C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：240C加熱時間：3分鐘

43、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。5-7. BGA (Rework)救回程序流程圖： ENDPage 51 of 875-8. VT8633 Ball-Out Definition : Page 52 of 87第 6 章製程ESD / EOS 防護技術6-1. EOS : 電壓過應力 (Electrical Over Stress) ESD : 靜電放電 (Electrostatic Discharge)6-2. EOS / ESD 簡介： 6-2-1.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。

44、 6-2-2.根據 VIA 2001年RMA 分析，所有電子系統故障的 9% 是因EOS和ESD引起。 6-2-3.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)。 Page 53 of 87 6-2-4.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。 6-2-5. 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。 Source : VIA RMA Analysis , 2001Page 54 of 87 6-2-6.何謂EOS及種類 EOS : Electrical

45、 Over Stress 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) Page 55 of 87 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。 Page 56 of 87 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。 Page 57 of 876-3. EOS的起因： 6-3-1. 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。 6-3-2. 無EOS管制設

46、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。 6-3-3. 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。Page 58 of 87 6-3-4. 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。 6-3-

47、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。Page 59 of 87 6-3-6. EOS 不良品分析圖片：Serious Burn out area by EOSa. EOS 嚴重燒毀之外觀不良 IC 圖片：VDD-5VSTB core (Metal 2) of VT82C586B was serious bur

48、ned out Burn-out spotGND core (Metal 3) of VT82C586B was burned out b. EOS 嚴重燒毀之Chip F.A. 圖片(1)：Page 60 of 87c. EOS 嚴重燒毀之Chip F.A. 圖片(2)GND and VCC 3.3V of VT82C598MVP were serious burned out.Page 61 of 876-4. EOS的預防 6-4-1. 建立和裝置適當的工作程序。 6-4-2. 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。 6-4-

49、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-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。 Page 62 of 87 6-4-4. 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。 6-4-5. 工廠須維持嚴密的設備/治具/轉接卡(金手指) 保養

50、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 0.3 Vac ? e. 轉接卡接觸點(金手指)檢查是否有近似短路之情形。Page 63 of 87 -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: 6-4-6. EOS 稽核查檢表 (

51、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 : -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: Page 64 of 87 -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200 mv ? 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

52、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:Page 65 of 876-5. ESD 的起因： 6-5-1. 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35,000 V1,500 V走過粗帆布12,000 V250 V在工作檯工作6,000 V100 V塑膠套中的紙張7,000 V600 V拿起一只塑膠套20,000 V1,200 V 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，表2 及 表3

53、。 靜電可能產生的電位Page 66 of 87Charged Device Model C approx. 3 pF R approx. 25 ohms () L approx. 10nHHuman Body Model C = 100 pF R = 1500 ohms ()Machine ModelC = 200 pF L = 0.75 HESD Model (1) The Human Body Model (HBM) is the ESD testing standard, and is defined in the MIL-STD-883C method 3015.7. It repr

54、esents a charged person touching a grounded device. It is the original model used to simulate ESD damage by a human, and is the most well known. EOS/ESD Association Standard S5.1 1993 describes use of the HBM for device classification .(2) The Machine Model (MM) represents a worst case HBM. It provi

55、de 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.(3) The Charged Device Model (CDM) simulates the damage resulting from a ch

56、arged 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 classification and has been released for comment.Page 67 of

57、 87 6-5-2. ESD保護線路不適當。 6-5-3. 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 Chip Set 不良高。 e. 濕度低 (30% RH, 如在寒冷乾燥環境)。 6-5-4. 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)Page 68 of 87SEM photo of drain/gate diffusion edge damageSEM photo

58、of silicon melting due to current filamentation in a nMOS output transistorSEM photo showing holes at the silicon to field oxide interface in the drain diffusion of an FOD protection deviceSEM photo of an nMOS transistor in an output buffer showing damage at the drain/gate diffusion edge. 6-5-5. ESD

59、 不良品分析圖片：Page 69 of 87The SEM photograph of the contact burn out at ESD protection circuit of pad 60 (Lvref) forVT3091A devicePad60(Lvref)Poly gatePoly gatea. VT3091A ESD_HBM pad60(Lvref) failSEM photo of damage due to a polycrystalline filament in a trick oxide device.SEM photo of a contact hole in

60、 the drain diffusion of an output transistor showing contact spiking.Page 70 of 87b. VT3091A ESD_HBM pad63(VCC2) failThe OM and SEM photograph of the poly burn out at pad63 (VCC2) for VT3091A devicePad63(VCC2)Pad63(VCC2)Poly layerPage 71 of 87 6-6. 降低靜電電壓的來源 6-6-1. 人 (注意：人體感染靜電可能超過 3000V)。 a. 戴抗靜電環(