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SMT製程不良原因分析 潮濕才是隱形殺手

IC/PCB電路板/錫球/錫膏等相關物料只要吸附環境中的一點點水氣,在組裝製程高溫過錫爐中易產生爆米花現象導致空焊、脫層、裂縫、氧化、裂痕等不良問題、影響可靠度,SMT被稽核(audit)時無法通過,直接影響接單大事。

SMT生產線產品良率/可靠度,是直接影響SMT產線接單及提升單價的大事,也間接影響下單給他們,而以這些SMT組裝的IC、電路板為核心精密製造的如手機、3C電子、工業電腦、通訊、家電、儀錶、自動化、車輛(車用電子案例)、國防、醫療、生技…產業的生意。因為當這些核心控制的IC、電路板在使用一陣子後出現不可預知的故障,常常造成非常重大的損失問題,有些甚至事涉國防及大企業的高科技保密利益。
 
環境中看不見的濕氣,是SMT製程的隱形殺手
 
IC元件、BGA元件、CSP元件、TQFP、電路板及PCB半成品…等電子零件在拆封前,會使用真空密封乾燥包裝,以保證其品質。然而,拆封後的IC元件沒有使用完,儲存(storage)時若沒有做好濕度控制管理,就會產生不易察覺的濕害問題。
電子元件(如IC元件、BGA元件、晶圓、晶片、CSP元件、TQFP、SMD、PCB及PCB半成品…等)IC的環氧樹脂塑酯及接腳、會從周圍環境吸收濕氣,受到濕氣誘發接腳IC脫層(delamination)、IC裂縫(crack)、IC氧化(oxidation)、IC裂痕(damage)、空焊、爆米花現象…等損害,致使產品可靠度降低、影響品質
 
大多數電子行業人或企業已經知道IC物料管制033法規且正視潮濕問題,並使用傳統除濕方法解決中,如:再包裝放乾燥劑抽真空(費時費力管控不易)、高溫烘烤(烘烤處理會使針腳加速氧化,導致焊料熔濕性下降;管控物料烘烤時間長,回溫時溫差再吸水隱含水氣再度回到物料上、使用錯誤功能的家用防潮箱(控濕30~50%無法達到法規要求物料保存條件)...並未有效解決問題。還有部份電子行業人或企業,還不知道會導致產能降低、不良率問題、影響可靠度的兇手正是環境中看不見摸不著的微量濕氣。SMT製程中IC零件的管理標準 (新IPC/JEDEC J-STD-033,更詳細法規說明請點擊這里)。
 
無塵室內環境中的濕氣,是IC裂痕與脫層的主要原因
 
「在無塵室內封膠組裝過程中,環境中的溼氣如果滲入塑膠封裝過程時,內含濕氣IC於電路板組裝製程中過錫爐時會被加熱至230~260℃,在此溫度之下存在於IC內的溼氣會汽化而在IC內產生應力(Stress),造成外覆封膠與導線架之間或外覆封膠和晶粒之間的介面產生脫層(Delaminating)。另外如果溼氣存在於封膠內時會因為熱膨脹係數(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)的差異產生應力,應力如果大於封膠內聚力時亦會使裂痕產生。
《IC封裝製程裂痕與脫層之研究》一文利用相同製程但不同含濕量IC經由上述過錫爐時加熱造成不良複製,再利用分析程序與儀器來驗證製程中溼氣是造成裂痕與脫層之主要原因。」 (引自張傳忠《IC封裝製程裂痕與脫層之研究》論文摘要,2008)
 
相對的IC/PCB電路板/錫球/錫膏等相關物料只要在無塵室中吸附一點點水氣,在組裝製程高溫過錫爐中易產生爆米花現象導致空焊、立碑、脫層(delamination)、裂縫(crack)、氧化(oxidation)、裂痕(damage)等不良問題、影響可靠度,SMT被稽核(audit)時無法通過,而直接影響接單大事。
 
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台灣防潮科技在服務百萬個收藏家電子防潮箱用戶後,推出1~20%RH工業級防潮箱/設備/空間防潮工程及1%RH乾燥技術,多年來已為許多SMT產線/代工廠及下單給他們的上、中、下游電子、家電、儀器、機器、自動化…廠商,解決被稽核/被抽單/被殺價的不良率、可靠度問題。
台灣防潮科技的超低濕乾燥技術,全球首創30分鐘回降超低濕防潮箱<5%RH,讓SMT封裝的整個產線過程,從電子濕敏元件MSD特別是IC/BGA的拆封、組裝、暫存(未用完、半成品)、到完成PCB成品的倉儲,皆保持在規定的濕度範圍。
 
  • 依各家材質不同儲存的要求不同,適用的濕度條件也不盡相同。(歡迎技術洽詢)
  • 不論周圍環境溫度高低皆可以保持在設定濕度內,讓電子零件保持最佳狀況,不會因氧化/微氧化而造成品質不良問題。
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