MTK6573&6575芯片焊接问题总结Report v1.2.pdf

MTK6573&6575芯片焊接问题总结报告时间：2012年3月14日制作：SMT产品工艺目录一.问题描述二.原因分析三.对策追踪四.结论总结问题描述一.MTK6573&6575至导入以来，涉及多个机种均出现SMT焊接” 枕头效应 ”问题，统计不良率2%~3%左右，针对此不良SMT 对各相关制程工艺展开逐步分析和改善后，不良率降低至在0.7%,以下为相关机种及芯片焊接不良率统计：机种 芯片型号 累计投入 不良数 不良率2MP500 6573 12982 259 2.0%2MP530 6573 10526 336 3.2%2MP523 6573 10860 195 1.8%1MP000 6573 6715 161 2.4%1MT000 6575 40 1 2.5%问题描述BGA Cross Section Test BGA Cross Section Test二.MTK6573 BGA 金相切片结果-枕头效应NG OK▼枕头效应枕头效应(Head-in-Pillow， HIP)最主要是来描述BGA的零件在回流（Reflow）过程中，因为BGA载板和PCB板发生板翘（warpage ）或是其他原因使得BGA的锡球与印刷电路板上的锡膏分开，当电路板温度渐渐冷却低于焊锡的熔点 后，锡球与锡膏也各自从熔融状态凝结为常状态，BGA的载板与电路板的翘曲也慢慢 的恢复，当锡球与锡膏又再次接触后，就会形成类似枕头形状的虚焊或假焊的焊接。

枕头效应多发生在BGA零件的边缘，因为翘曲最严 重，目前比较可靠可以分析HIP不良现象的方法是使用染红试验（Red Dye Penetration ），以及微切片分析（Cross Section），此两种方法都属于破坏性检测▼枕头效应的检测原因分析一.制程排查：通过排查人、机器、材料、钢板开法 、操作环境等方面因数，主要原因：1.BGA封装（Package）2.钢板开法（ Stencil Process）3.贴片机的精度不足（Pick&Place）4.回流焊温度（Reflow Profile）5.锡球氧化（Solder ball Oxidization）6.PCB Pad设计（ Design for PCB）机器问题？钢板开法问题？材料问题？6573空焊人员机器材料方法5S未做好未按SOP作业未培训合格上岗印刷治具平整度问题設備老化Profile参数范围标准参数设置不当轨道调整过宽Stencil开孔尺寸比例问题零件本体高温变形元件封装锡球大小不同、氧化PCB PAD氧化钢板孔壁处理毛刺PCB来料拼板钢板张力问题原因分析二. MTK6573空焊原因分析鱼骨图如果同一个封装BGA有大小不一的锡球存在 ，较小的锡球就易出现枕头效应的缺点。

另外BGA封装的载板耐温不足时也容易在回流焊 时发生载板翘曲变形的问题体，从而造成枕头效应； 排查结果锡球表面颜色有轻微发暗，类似氧化现象1.元件封装、锡球氧化问题排查无大小锡球问题 MT6753锡球颜色明显灰暗MT6573 高通7227原因分析分别取100pcs单体做Reflow前、Reflow后平整度测量结果： MTK6573由于单体尺寸偏大，载板基材较薄，易于Reflow过程中BGA载板和PCB板发生板翘芯片型号Reflow前 Reflow0.05mm 0.10mm 0.05mm 0.10mmMTK6573 5pcs 0 10pcs 0Qualcomm7227 0 0 2 02.元件封装载板变形问题排查原因分析芯片型号 L（ mm） W（ mm） H（ mm）MTK6573 12.3 12.3 0.8Qualcomm7227 11.8 11.8 0.9PCB PAD尺寸=0.25mm 开孔尺寸= 0.24mm 钢板厚度=0.10mm开孔宽厚比：2.4 面积比： 0.65排查结果： 钢板开孔符合业界标准IPC-7525模板设计导则规定锡膏有效释放的 通用导则：宽厚比>1.5，面积比>0.60 Aspect Ratio=Width of Aperture=WThickness of Stencil Foil TArea Ratio =Area of Pad=L x WArea of Aperture Walls 2x（ L+W） xT原因分析3. 钢板开孔方式当回流焊（Reflow）的温度或升温速 度没有设定好时，就容易发生没有融锡或是发生电路板及BGA载板板弯或板翘 问题，最终形成焊接枕头效应问题排查结果： 实测温度范围符合SMT标准Profil e设定要求，但峰值与回流时间属制程上限原因分析4.Profile设定范围&实际比对排查5.PCB Pad设计问题排查当PCB PAD设计尺寸偏小与BGA锡球或 存在PAD设计尺寸大小不一的情况，易造成焊接过程中枕头效应现象。

排查结果： PCB Pad尺寸偏小，且存在盲孔 ，易造成焊接枕头效应和空焊不良Pad尺寸偏小，实际0.23mm左右，PAD为绿油开窗定位PAD建议改成为绿油定位对策追踪针对以上制程及设计方面原因分析，总结做以下对策：1. 元件封装、锡球氧化问题-----将锡球表面颜色有轻微发暗，类似氧化现象 此问题已反馈MTK供应商分析，并提供分析报告 —未提供报告2. 元件封装载板变形问题-----此问题对元件本体尺寸设计及Reflo w Profile设定都有要求，从目前元件本体尺寸设计MTK已无法改善，对Profile严格要求 ，降低峰值温度、减少回流时间，测量结果必须严格控制在标准Profile内 通过2周的实验追踪，降低峰 值温度、减少回流时间有助于减少焊接过程中元件载板变形导致的“枕头效应”现象3. 钢板开孔方式----- 在IPC-7525 宽厚比及面积比要求范围内，暂无较好的优化方案对策追踪4. PCB Pad设计问题排查-----对PCB BGA Pad设计后续列入《De sign For Manufacturability Check List》中，并通知NPI要求新项目导入5. BGA 红墨水实验作业流程制定导入进度BGA焊接工艺中的“枕头效应”问题通过红墨水染 色实验更能直观判定整个BGA所有焊点的平面焊接状况，以更有效找出根本原因，彻底解决制程问题。

目前进度：1.红墨水：工厂现有，同时请忠晓确认后续购买问题2.AB胶水：胶水厂商已答应本周快递一支过来3.治具：已与金工间谢磊沟通，但金工间由 于排程较多，暂未制作，预计下周完成4.染色实验作业流程：待以上完成后以实际过程制作结论总结MTK 6573& 6575 芯片的焊接问题，研 究分析得出同PCB Pad设计有很大的因素，针对此问题有联系MTK供应商、锡膏供应商、及业 内相关人士，对MTK6573&6575芯片的焊接问题（枕头效应）进行过相关的 研究并存在一定比率的不良；综上结论必须严格按照DFM、Reflow standard Profile内要求才可以将MTK 6573& 6575 芯片的焊接问题降到最低，以 至于在此中找到更彻底的解决方案。