如何分析市場返修的電子不良品及BGA不良

Problem_Solving01這個題目應該只是一個普通的邏輯問題,不過發現有許多新手接到客戶或市場上退回來的不良品時根本不知道如何下手。發現公司內有些新進人員,甚至會直接破壞現場,只能搖頭!

其實分析不良品真的就像CSI或NSCI影集一樣,得抽絲剝繭,一步一步慢慢的把真像解開,要先收集(觀察)證據,判斷收集犯罪的可能原因,好像有點太投入影集了,應該是假設各種可能原因,然後逐步驗證,最後找出真因,如果可以的話,最好還要可以複製真因。

老實說,所有的工程問題都與【8D report】及【Problem Solving】的方法類似,重點就是如何按部就班,一步一步執行而已,有時候看似枯燥,可是有能從中獲得一些意外的收穫。

下面這些是我個人分析不良品的一些步驟與心得,因為只憑著自己的記憶及經驗來整理,所以可能會有些遺落或缺失的地方,有看到不足的朋友,還請提點一二:







1. 如果是整機未拆的機器,可以先進行功能(Function)以確定產品真的是不良品。

有時候客戶退回來的產品根本就是良品被誤判而已,產品本身可能並沒有問題,這有可能是客戶的電源供應器有問題或其他問題所造成,與產品本身並沒有關係。不過有些產品的不良必須要開機一段時間才會顯現,有些則是間歇性出現,這時候最好的方法就是開機讓自動程式跑個最少一天,並且做一些基本操作,來看看能否重現問題。最好可以在拿到不良品前就先訊問客戶是在什麼情況下發生的不良,這樣比較能夠掌握狀況判斷可能不良原因。

2. 如果拿到的不良品已經拆機或只有電路板,建議先做電路板的外觀檢查。

有些返修品可能是因為外物(個人曾經在機器內看過蟑螂或是蜘蛛結網的,因為機器會發熱,潮濕又溫暖,很適合某些昆蟲居住)、或是液體不小心沾污(最常看到的是可樂、咖啡這類飲料)所造成的短路問題,另外有些不良品也會因為某些原因而造成短路燒毀零件或是電路,這些都可以從外觀上大致看出來。

建議可已使用顯微鏡來檢看電路板上電路及零件狀況,要做地毯式的檢查,不要放過任何的蛛絲馬跡。

3. 電路板檢查過外觀後,要再做一次電性測試,而且要量測CPU溫度。

如果客戶只退回電路板,做過外觀檢查後對電路板做電性測試(Function Test)一定要的,理由同第1點。但即使客戶退回的是整機,也可以在個別的電路板上做電器測試,已判斷是那一片電路板有問題,因為機器內通常有好幾片版子組成,這樣可以做初步排除。

另外,真對那些開機一段時間才會出現不良的電路板,可以試著用溫度計量測主要元件(如CPU)的溫度是否正常,如果有溫 度異常升高則表示電路上有問題,其實如果溫度沒有升高也可以初步判斷CPU有無動作。

4. 進行電路信號量測,已確認不良零件及位置。

當我們無法由外觀及基本的電性測試來判斷不良的原因時,就要開始對做更深入的分析,這時候通常可以看到電子工程師拿著電表及示波器在那裡左戳右量的,查看哪一條線路沒有導通,或是那個電壓不對了,或是IC零件間timing的配合出了問題,總之就要找出可能是那個零件的哪個幾個點可能有問題。

這裡是我的弱項,所以就先Bypass了。

5.  如果經過電路量測後,判斷是BGA出了問題。

最好可以知道BGA不良是短路還是開路,而且還要指出可能的焊點位置,相信電子工程師有這個能力才對。

5.1 如果是BGA短路,直接拿去照X-Ray大概就可以知道是怎麼一回事了,不過如果是市場退回的不良品,機率應該不高才是,因為出廠前已經做過並通過了基本的電器測試。

有些短路問題,即使照X-Ray也看一定可以看到問題,這時候可能需要查看看是不是因為助焊劑(flux)及濕氣(moisture)所造成的問題,但這樣的原因通常只會在環測(environmental test)的時候出現,一般真正客戶退回來因為助焊劑所造成的問題不多,但也不能排除就事了,尤其是比較細間距的BGA。

5.2 如果是BGA開路,就會有好幾種可能:

5.2.1 IC封裝內的bonding wire斷掉或是bonding wedge脫落,可已使用X-Ray就可以判斷出來了。

5.2.2 BGA錫球的焊點開路。先知道是哪個錫球的焊點出問題,然後用X-Ray來查看,只是一般空焊或是斷頭的焊點很難用X-Ray看得出來。如果有問題的地方是在BGA外圍的錫球可以考慮使用顯微鏡或蛇管之類的光學方法查看,如果沒有其他零件檔住,一般可以直接看到最外面兩排的BGA錫球,而且最容易發生枕頭校應(HIP)的地方也大部分都落在BGA外圍的錫球附近,這是因為電路板與BGA載板容易在過回流焊時發生板彎的關係。

相關閱讀:如何由X-Ray來判斷BGA有否空焊

5.2.3 如果以上方法都找不到答案,最後才考慮使用紅墨水試驗(Red Dye Penetration)切片的方法。

要先強調,這兩種方法最好委託有經驗的人員來製作分析,因為這兩項都屬於永久性的破壞試驗,所以應該被安排到最後一個步驟才執行。

如果你的不良品只有一片,個人會建議直接做切片,因為切片比較精細,也比較能夠看到問題,而且還有機會同時看到BGA焊點與PCB結構的問題,因為開路不只會發生在BGA焊點,也可能出現在PCB內部堆疊的卯接點。製作切片時一定要把有問題的PCBA切下來才能做分析,所以一定要確切的指出是哪顆BGA有問題,最好也能指出是BGA的那個焊點,這樣比較能節省時間,因為製做切片的時候可是非常耗費時間,如果一排一排BGA的錫球下去觀察,雖然也可以看到問題點,可是總覺得這樣容易出錯,因為一次要觀察好幾十個甚至好幾百顆錫球,看多了總有演花得時候。

如果你有好幾片相同不良現象的電路板可以做分析,才來考慮紅墨水測試,因為紅墨水屬於比較粗糙的破壞分析法,而且只能看出焊點有沒有裂縫及HIP之類的不良,而且判斷也是一門學問,不過如果是大面積的焊點不良,紅墨水到不失為一個有效的方法,因為可以一次同時看遍整顆BGA的所有焊點。

相關閱讀:
BGA錫球缺點的幾種檢查方法
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延伸閱讀:
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