化金板上锡不良改善报告(2011-12-23)
化金板上锡不良改善报告(2011-12-23)
1、 上锡不良案例
1.1、8—12 月份上锡不良统计
月份
8月
上锡不良(件）
1
9 月 10 月 11 月 12 月(截止 12 月 23 日）
6
5
5
1
上锡不良
8
6
件数
4
2பைடு நூலகம்
0
8月
9月
10月
11月
12月
月份
不良
9—11 月上锡不良投诉明显增多
案例 1。2、客户投诉上锡不良典型案例如下
1。2.1 不熔金、缩锡发黑案例
5。5.1.分别用 120L M 及 120L M+7L B 两种开缸方式试做 2SET 实验板,外发进行 EDS&SEM 分析；
5。5。2.分析结果具体如下：
开缸方式
120L M 开缸
120L M+7L B 开缸
类别
镍层 SEM
镍层 P 含量
7。82％
8.06%
试验
Na2HPO2
23g/l
28 g/l
跟进 5.5。3。通过以上结果对比可知，提高开缸时 Na2HPO2 浓度可以略微提高镍层磷含量，从 SEM 图也再
次验证磷含量越高耐腐蚀性越好。
5。6。客户端验证试验
5。6.1。取客户端投诉 23601 氧化严重报废之板 30SET 到客户端印锡膏直接过炉,炉后有 1SET 轻微不熔
金；
5。6.2。做 13PCS 19596(表面处理做成化金）实验板，其中 1PCS 印锡膏后立即过炉，剩余 12PCS 印
3.2.3.客户端炉温不稳定、reflow 未充氮气等都会造成上锡不良。
4。不良问题跟踪 4。1.上文提到的 3.1.1 及 3.1。2 在之前的上锡不良改善方案中早有要求，各部门必须严格按章操作。 4。2 化金线保养不到位，并不是化金未做保养,而是在酸碱泡或换槽时未用扫把或碎布彻底清洗槽壁污垢,
化金常见异常及改善
化金常见异常及改善常见问题的原因及处理方案1．漏镀产生原因及解决方案A、镍缸方面①．镍缸拖缸效果差，未能很好激发其活性：重新拖缸，拖缸时镍缸温度提升至82-85℃之间或负载加大或时间延长则可解决。
②．镍缸温度低于75℃或PH值低于4.0：检查温度和PH值，使其不脱离控制范围。
③．镍缸D剂含量过高：正确使用D剂，停产1天以上则额外补加1ml/L，平时按正常比例补加。
④．镍缸打气过强：适当调整其打气流量。
⑤．镍缸空载时间过长或负载不够：保证生产连续性，负载不足加挂拖缸板共镀。
⑥．镍缸加热管漏电：将漏电加热管换掉；B、活化方面①．活化Pd2+浓度低：添加钯水提高Pd2+浓度；②．活化温度太低（低於20℃）：加强检测频率，留意温控效果。
③．活化CU2+高，已到后期：更换新活化。
④．活化处理时间过短：正确掌握活化处理时间。
C、板子方面①．线路图形设计不合理，存在电位差，生产时产生化学电池效应出现漏镀：前处理磨板时仅磨板不过微蚀，适当延长活化时间并提高镍缸的活性。
②．阻焊油塞孔未塞满填平，生产中水洗不足，造成药水污染铜面：加大水洗流量。
③．板面铜层显影不净或毒钯处理时遭硫化物污染：检查前工序，毒钯处理应当在蚀刻后退锡前进行，生产此种板需加强磨刷和水平微蚀。
④．板面铜层退锡不净：重新剥锡至铜面干净。
⑤．挠性板溢胶：检查压合工序，控制压合品质。
D、其他方面①．板子活化后在空气中裸露太久钯钝化：防止板子裸露空气中，天车故障及时将板移入对应水洗槽。
②．活化后酸洗或水洗太久，促使钯剥离或铜面遭氧化：活化后酸洗和水洗总时间保持在3分钟以内。
③．新配后浸酸温度太高使钯剥离：新配后浸需将温度下降到30℃以下才可生产。
2．渗镀产生原因及预防改善对策A、活化时间过长或活化水洗不足：致使镀镍时出现长胖现象，严重的则表现为跨镀。
预防及改善：①．活化时间控制在工艺范围内。
②．加大活化后水洗流量，并且活化后水洗每班更新一次。
若中途停纯水则需停止生产，待有纯水后再生产。
上锡不良分析改善报告
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改善对策(原因分析 二、原因分析&改善对策 原因分析） 原因分析 改善对策 原因分析）
1. 对其异常位置进行金厚和镍厚，金厚度测试（以1.5*1.5PAD测量）MI要求金厚 1-3u“镍厚100-300U”.结果如下：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 AU 2.05 2.13 2.13 2.34 2.05 2.14 1.31 1.26 NI 132.6 129.0 144.7 148.6 140.4 141.8 247.6 262.6
结果：其上锡不良拒焊主要在金表面，金层未融溶，同时金表面可目视可见水迹 印，在焊盘小孔边缘可见金面异色发红情形。
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改善对策(原因分析 二、原因分析&改善对策 原因分析） 原因分析 改善对策 原因分析）
5.现场跟进客户端SMT生产，SMT IR炉温设置高温断为275℃，设置温度与实际 炉温差异在1℃以内，实际温度曲线与标准温度曲线相符，过程无掉温的异常情 形，可排除为SMT温度不足导致的上锡不良情形；
固定专人、戴无硫手套检板
保持做桌面清洁干净
全流程戴手套作业
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四、改善对策
②每日当班早会宣导教育《基板十禁止》提升作业员品质意识，并由当站主管做监 督。 十禁止规范
4.作业方法 作业方法 ①维修刷镀后之板100%进行清洗干净后，增加由OQC抽检OK才可入包装，保障 清洗效果可监控。 清洗后OQC抽检
改善对策(原因分析 二、原因分析&改善对策 原因分析） 原因分析 改善对策 原因分析）
1. 对焊锡不良Pcb焊锡实验，将板子上裸露的焊盘进行全白橡皮擦拭后，结果如 下：
结果：焊锡正常，上锡饱满，排除镍金镀层不良。
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镀金板焊锡不良改善措施
TO：生产线各工序CC：生产/刘经理、厂务/刘经理、市场/尹经理FM：王登卫DATE：2005/4/19主题：有关镀金板焊锡不良的改善措施近段时间，我司生产的301系列镀金板，客户投诉焊锡不良、不好上锡，焊接过程中有焊盘脱落品质问题，为保证生产品质，请生产线各工序团结协作，严格按以下规范进行操作。
一、图形电镀1、图形转移后的电镀金板，IPQC检验合格后，图形电镀前保证铜面无氧化，如板面氧化面积超过5%，一律返洗。
2、化学实验室按分析频率每4小时对除油、微蚀活化药水成份进行分析，根据分析结果，及时调整药水。
3、每周对镀铜、镀镍缸以－电流密度，瓦楞形不锈钢板电解处理8小时以上，以消除重金属污染，保证铜镀层、镍镀层纯度。
4、每周清洗镀铜、镀镍缸过滤棉芯一次，每半月更换棉芯一次，每半月用活性炭滤芯过滤4小时，然后再换回棉芯，棉芯使用前用50℃－60℃热DI水浸泡15至30分钟除胶。
5、每班图电生产前，用百洁布清洁镀铜，镀镍缸阴极杆，保证无氧化、药水结晶，导电良好。
6、镀镍电流密度18－23ASF，电镀时间15－20分钟，保证镍镀层厚度达3－5微米。
7、每班更换镀镍后两道水洗，镀金前、后水洗，镀镍后第一时间镀金，以防止镍面钝化，电金不良。
8、镀金电流密度－，电镀时间30－50秒，保证金镀层厚度达到－微米，每250安培分钟补加10g金盐，同时补加10ml LH903R补充剂。
9、印制板镀镍后，镀金前一定要彻底清洗，防止将镀镍液带入镀金液，保证金镀层纯度。
金板蚀刻后10分钟内必须用3－5%柠檬酸或盐酸浸洗吹干，烘干前按日保养要求对10、磨板机进行保养，清洁吸水海棉，更换水洗缸水。
二、图形转移1、每班对磨板机按日保养要求进行保养，更换各水洗缸水，清洁滚轮、风刀、吸水海棉，保证丝印阻焊前金面无氧化、污染。
2、IPQC检验合格的镀金板，4小时内必须完成丝印阻焊，最长不超过8小时，网印后的金板，12小时之内必须完成曝光显影，控制好丝印环境，温度小于等于25℃，湿度50－60RH。
昆山XY化金板回复报告疑点分析建议
（一）昆山XY电子科技有限公司所有回复
（疑点用蓝色标出，对应的说明在最后资料中用红色标出） 1、客户的上锡不良板发现在焊接过程中产生气泡和裂痕的现象，说明焊点内部焊盘局部存在污染,推断其不良极可能 是焊接前受到污染有关,污染的存在阻碍了焊料在污染处湿润焊盘,造成虚焊。从图片上看，镍层未见腐蚀。请参照图片 （071020--BGA切片sem5.jpg、071020--BGA切片sem6.jpg）
由于进行 ENIG 之镀金时，有机物也会共镀于金层中，并在 焊接中产生气泡等
（二）化学沉镍金焊锡性不良的资料
根据网上资料和相关化金板论文、著作摘抄整理
一、化镍浸金流行的原因
1 .表面平坦好印好焊，小型承垫独领风骚 2 .垫面之接触导通一向优异别无分号 3 .并具可打线能力而得以替代电镀镍金 4 .高温中不氧化可做为散热之表面
1.为了更进一步了解镍面的黑垫情形，刻意将镀后的金面再用氰化物溶液予以剥除，从已被金水咬过的底镍面上，原 子分别可看到下列四种不同的放大情形。
观察 NI 面是否氧化的常用方法
观察 NI 面 氧化的合 适倍率和 观察图片 （平面图 倍率大与 昆山欣溢 的 SEM 照 片）
3.2 美国ITRI（互连技术研究协会）针对ENIG的项目研究（略） 美国ITRI化镍浸金项目研究的结论（2001年3月) 1. 假设载板与组装之焊垫与锡球之品质，彼此都相同而暂不加以考虑时，则其焊点强度与可靠度将直接与 IMC 本身的 强度有关。由于喷锡与 OSP 制程在焊接中所形成的 IMC 为 Cu6Sn5，且又未遭其它不纯金属（如金、银等）的熔入而污染， 故所表现出的强度自然最好 2. 由前可知 ENIG 所得 Ni3Sn4 先天不足之 IMC 使然，即使强度再好也不会超过喷锡与 OSP。想要自黑垫的阴影中全身 而退也几乎不可能。在严加管理下并以缩短槽液寿命的方式来提高良率，虽非睿智之举，但亦属无可奈何之中的免强出招。 3.3 另篇黑垫论文 Black Pad：ENIG with Thick Gold and IMC Formation During Soldering and Rework（IPC 2001 论文集 S10-1-1）本文甚长共有 18 页且含 46 张照片，作者 Sungovsky 及 Romansky 均任职于加拿大之 Celestica 公司（CEM 厂商类），与前 ENIG 项目负责人 Houghton 皆属同一公司。本文亦从仿真实际板的焊接及拉脱着手，而仔细观察黑垫的成 因。并对 ENIG 的层次结构深入探讨，更值得的是尚就故障焊点与脱落组件提出了挽救的办法，是其它文献所少见。现将 全文部分要点整理如下： 1.化镍层是呈片状(Laminar)生长的瘤状结晶（Nodule Structure），其瘤径大小约 900-5000nm，分别有微结晶与非结 晶两种组织，与添加剂有直接关系。其添加剂多集中在瘤体的边界处，使得该接壤区域的自由能较高，以致耐蚀性变得较 差，因而十分容易受到金水的攻击。严重时甚至发生镍与金之间出现多层交互堆积的现象，进而妨碍 IMC 的生成并导致焊 点强度的脆弱不堪
焊锡不良分析与解决
焊錫性試驗(規範:IPC-TM-650 Mil-883E)
蒸-8hr 92度 (約離開沸騰水面 15cm 烘-100度 1hr 沾-Flux (75% ipa 25%rosd) 浸-245度 5sec 洗-ipa 看-95% (吃錫數量比例)
PCB孔壁吃錫不良分析
經吃錫後孔壁橫切面發現未浮錫及錫間含有氣 孔 鑽孔時,孔內鍍層有粗糙毛邊,以至於鍍銅製程 時不平整 噴錫製程時需用95度熱水清洗,確保錫表面無殘 留住焊劑或氯離子 孔壁-IPC-6012規範 銅-0.8mil 錫-0.3mil(只需覆 蓋即可) 無法重工,無解 若孔壁鍍錫不良,嚴重時會影響各層內之導通
零件腳焊接不良分析
鍍(Sn) /(Pb)時,基材(鋼材-alloy42)表面有污染物, 造成後部製程剝離 改善方式-在基材鍍(Sn) /(Pb)之前鍍銅(Cu) ,銅 (Cu)與基材接著情況較好 一般零件腳材質
1.Allay42/Cu/Sn.Pb 焊性佳 2.Cu/Cu/Sn.Pb 焊錫佳,但腳易變黑 吃錫性與表面氧化較有關係,但與Sn/Pb厚度較 無關係(但Sn/Pb厚度>0.3mil) 四方腳吃錫較圓形腳差
電容焊點結構分析
0805 平行結構 0603 垂直結構,容易因製程碎裂 其中0603如內部已裂,經生產熱帳冷縮更 容易斷裂 0805 電極端長度約20-40-20 0603 驗
以未上防焊漆之空板上錫膏,經reflow之 後,延展性愈佳,焊性愈好 以上防焊漆之空板上錫膏,錫球凝聚力愈 佳者,焊性愈佳
綠漆(Solder Mark)
製程別
UV 網板印刷 L.P (目前最多,但問題也多) 0.2mil Dry film (貴)
烘烤製程易形成水汽 綠漆規範: 0.4mil
化镍浸金焊接黑之探究与改善(篇)
3.3 另篇黑墊論文佳著Black Pad：ENIG with ThickGold and IMC Formation During Soldering andRework（IPC 2001論文集S10-1-1）本文甚長共有18頁且含46張照片，作者Sungovsky及Romansky均任職於加拿大之Celestica 公司（CEM廠商類），與前ENIG專案負責人Houghton 皆屬同一公司。
本文亦從模擬實際板的焊接及拉脫著手，而仔細觀察黑墊的成因。
並對ENIG的層次結構深入探討，更值得的是尚就故障銲點與脫落元件提出了挽救的辦法，是其他文獻所少見。
現將全文要點整理如下：1.綜合前人研究認為BGA的圓墊與QFP的長墊，其等銲點的脫裂與黑墊的發生，是一種難以捉摸的偶發性缺點（Sporadic Depect）。
發生的可能機理（Mechanism）係於置換反應中，當一個體形較小的鎳原子（氧化）溶走的同時，會有兩個體形甚大的金原子（還原）沈積，在晶格成長時會造成全面推擠性的差排（Misalignment），因而使得鎳與金的界面中出現很多的空隙疏孔，甚至藏有藥水等，容易會造成鎳面的繼續鈍化及氧化。
圖38.左為已有黑墊的銲點用牙籤即可推裂，摧枯拉朽莫此為甚右為移走零件腳後的墊面黑垢，災情嚴重下場淒慘。
2.3.置換反應中金水過度活躍又猛攻含磷較多（9%以上）的鎳層，以致在鎳金界面中形成的各種黑墊的惡果（即前文3.1中Biunno的發現）。
金層不宜太厚，否則對強度不但無益反而有害(拜託！老師傅們請千萬別再自作聰明自以為是了！)，即使未能全數溶入焊錫之中時，還會積存而以AuSn4參與黑墊的犯罪組織。
4.化鎳藥水管理不善，綠漆硬化不足，以致有機物溶入甚多，使得黑墊中不但為NixOy的主成份外，亦發現碳的含量頗高。
5.曾用XRF量測實驗板上QFP與BGA等總共239個焊墊，以及通孔環面的鎳厚與金厚，發現鎳厚的變化很大（75 in-224 in），金厚的落差也不少（2.2 in-7.5in）。
化金线金低层厚度不达标改善报告
判定正
非真因
真因验证二
非真因
真因验证三
真因
真因验证四
真因
真因验证五
真因
针对以上项目逐步测试验证，确认导致金层厚度NG主 要原因
真因验证、一 金槽药水浓度异常
化金线槽液分析记录表
生产线 槽名
除油
日期： 5/16
调整
(1.13) 5.4 (7.7)
班别：白班
复验值 分析频率
1班/次 29.47 1班/次 1班/次 1班/次 1班/次
审核：
化验：
*「＼」表示当日无生产或当日该槽液不须分析 *现场药液如超过管制上下限判定为NG但不停线,現场人员须2小時內完成添加药剂流程,化验人员须复判调整后药水分析结果。
5/16号化金线药水分析无异常，所有管控点均在范围内，5/1至5/18日药水分析 无异常（附件药水分析），排除药水浓度异常导致金层厚度NG，此为非真因。
分别将不同温度量测数据应用minitab计算后发现P-Value = 0.835 >0.05(为 显著水准)，证明温度与时间导致金层厚度NG非真因
真因验证、三
金槽其他金属污染物超标
化金线槽液分析记录表
生产线 槽名
除油
日期： 5/17
调整
3.27 3.9 (7.1)
班别：白班
复验值 分析频率
1班/次 1班/次 1班/次 1班/次 1班/次
通过以上测试发现新配金槽测试金层厚度平均值为3.48u”,原有旧槽测试金层厚 度为0.501u”，故化金线生产时出现金层厚度NG为金槽有机金属污染导致。
真因验证、三
金槽其他金属污染物超标 将金槽药液要出确认槽内有无其它金属物品
FPC
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技术报告
不良案例1、上锡不良案例
1.1、8-12月份上锡不良统计
月份8月9月10月11月12月（截止12月23日）上锡不良（件） 1 6 5 5 1
9-11月上锡不良投诉明显增多8-12月共投诉18件上锡不良分布图1.2、客户投诉上锡不良典型案例如下
1.2.1不熔金、缩锡发黑案例
料号不良描述不良率不良周期相关图片
4513
BGA处不上锡，且有轻
微的发黑
2% 3111
18901
PAD吃锡不良，表现为
部分不熔金
6% 3711
4532
整PCS不吃锡，金完全
未熔，轻拨零件就会脱落
2.5% 4111
上锡不良
2
4
6
8
8月9月10月11月12月
月份
件
数
不良分布
不熔金
65%
缩锡发黑
35%
BGA处不
上锡且有
明显有不
整板不熔
不良案例1.2.2案例分析
料号BGA 处EDS图片EDS光谱图给客户端结论
4513 外界污染
18901 金面轻微污染
4532
金层有阻焊层，可
能有菌类污染
1.2.3小结
从上述三个案例分析来看，不熔金、缩锡发黑应为焊接过程中润湿性不够，导致无法熔掉金层或无法形成IMC层，继而产生上锡不良；影响润湿性原因很多，PCB表面污染、镍层腐蚀氧化等都会影响影响润湿效果，客户端炉温低、锡膏助焊剂差等也会影响润湿性。
上锡不良模拟分析2、原因分析（鱼骨图）
上
锡
不
良锡膏退洗
作业不规范
辅助工具不良
培训不到位
PCB不良
参数不当
保养不到位
酸碱恶劣环境
人
物
环
机
法
锡膏异常客户炉温异常
调查跟踪4.不良问题跟踪
4.1.上文提到的3.1.1及3.1.2在之前的上锡不良改善方案中早有要求，各部门必须严格按章操作。
4.2化金线保养不到位，并不是化金未做保养，而是在酸碱泡或换槽时未用扫把或碎布彻底清洗槽壁污垢，
还有部分水洗未按要求更换，可能让缸壁滋生菌类有“可趁之机”。
4.2.1.前处理酸洗槽大保养后及用扫把及碎布彻底清洁后对比
4-1酸碱泡后缸壁仍有污垢4-2用扫把彻底清洁后
4.2.2.金回收后水洗槽缸壁大保养后及用扫把及碎布彻底清洁后对比
明显有污垢污垢已被
白色污垢
用扫把清洗多次才能
清洗干净，此污垢可
调查跟踪4.2.3.后处理酸洗槽大保养后及用扫把及碎布彻底清洁后对比
4-5酸碱泡后缸壁仍有污垢4-6用扫把彻底清洗后
4.3金槽浓度偏低会加大对镍层的攻击（金槽金浓度偏低、镍层磷含量偏低、草酸残留等相关模拟实验在下
文试验跟进中会有详细体现）
4.3.1.8月2日-12月13日金槽金浓度化验结果具体如下：
总化验次数≤400PPM次数
400-500PPM次
数
500PPM以上次
数
最低化验值不合格率30次3次11次19次250PPM 36.7%
4.3.2.从上表可以看出8月2日-12月13日金缸化验不合格率高达36.7%，且最低化验值仅250PPM，金
槽浓度极不稳定，给镍层带来更大腐蚀风险。
4.4.客户端问题点
4.4.1.我部与客诉人员一同到261客户端SMT现场跟进发现，100PCS中有2PCS BGA处漏印锡膏，4PCS
需退洗锡膏，且2PCS漏印锡膏之板是我部在贴片前轨道上发现（也就是漏出），而客户端正是投诉BGA处上锡不良（虚焊）。
4.4.2. 客户端印制锡膏后放置过久、印制锡膏退洗不良等导致上锡不良情形在下文实验跟进会有详细体现；
明显有异物
污垢已被
试验跟进5.镍层腐蚀及上锡不良相关实验
5.1.金缸不同金浓度对镍层腐蚀情形
5.1.1.分别在补加金盐前、补加金盐后及补加金盐后生产200m2时做1SET沉镍金实验板，然后外发
进行SEM分析；
5.1.2.试验结果具体如下：
类别
项目
补加金盐前
补加金盐后生产
200m2
补加200g金盐后金浓度439PPM 569PPM 690PPM
SEM图片
镍层腐蚀情况严重轻微较轻微
5.1.3.从以上实验结果可知，金缸金浓度越低，沉金时对镍层的攻击越大，镍层腐蚀也会越严重。
5.2镍缸不同MTO值生产时镍层P含量及耐腐蚀情况
5.2.1.分别在镍缸不同周期时做1SET实验板，然后外发到深昊进行EDS&SEM分析；另要求
深昊加工线也做同样实验分析，与我司实验结果对比；。