如何由X-Ray來判斷BGA有否空焊

如果你是個SMT工程師,那你一定用過X-Ray,也用它看過BGA的焊錫情況,可是你看來看去怎麼覺得BGA的焊球(ball)都長得一樣,你是如何判斷BGA有沒有空焊?

通常來說,一般人使用X-Ray都只能看看焊錫有沒短路(short)、少錫、氣泡(void),但如果要用來判斷BGA的錫球(ball)是否有空焊就有點難度,當然這裡指的是2D的X-Ray,其實如果細心一點的話還是可以找到一點點蛛絲馬跡來判斷是否有空焊喔!

一般來說X-Ray照出來的影像都只是簡單的2D投影畫面,用它來檢查短路(short)很容易,但想用它來檢查空焊就難倒不少人,因為每顆BGA錫球看起來幾乎都是圓的,實在看不出來有沒有空焊,雖然近年來也有號稱可以照出3D影像的【3D X-Ray CT】,但是所費都不眥!而且能否如商家所宣稱的那麼神奇,實在不敢妄想。


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再論塑膠二次料添加的品質控管機制

在塑膠射出成型業界,如果沒有特別規定,一般都會在原裝塑膠(Virgin resin)裡面摻雜一些回收的二次料(Regrind resin),其實這也無可厚非,回收料的添加既可以節省成本,又有利資源回收,保護地球資源嘛!只是添加塑膠的回收料會影響到一些塑膠成型的結構強度與品質,包括縮收率、強度、耐火等級、顏色等,添加二次的方法與步驟管控非常重要,不可不慎。


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IPC-JEDEC-J-STD-033 濕敏零件的烘烤條件

之前我們曾經提過一般的IC封裝零件都需要根據MSL標準,管控零件暴露於環境濕度的時間,以確保零件不會因為過度吸濕在過迴焊爐時發生popcorn(爆裂)或delamination(分層)的後果。這裡我們要再進一步探討,如果MSL零件暴露於大氣濕度超過規範時間該如何處理?

其實,說穿了處理方法只有一種,就是「烘烤」,烘烤可以去除濕氣,就像我們使用洗碗的烘烤機或是洗衣機的烘烤效果一樣,問題是該使用多少的溫度與多少時間,才可以安全且不傷MSL零件,又可以用最短的時間達到去除濕氣的目的?

就如同我們說過的,不同的零件封裝會產生不同的MSL等級,當濕氣進入零件越多,零件因溫度而膨脹剝離的風險就越高,基本上濕度敏感的零件在出廠前都會經過一定時間及溫度的烘烤,然後連同乾燥劑(desiccant)一起加入真空包裝中來達到最低的濕氣入侵可能。


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J-STD-020, Moisture Sensitivity Levels(MSL)濕度敏感等級分類解說

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短小輕薄是現代科技的趨勢,連帶著電子零組件也得越做越小,可是越小的零件,其抗濕能力就越差,也越難承受 SMT reflow 高溫的洗禮。

再者,IC零件的封裝方式也越來越多樣化,只是不同的封裝製程及材料就代表著會有不同抗濕度入侵的能力。

一般來說,較早期的傳統插件零件(DIP),因為零件較大、夠堅固,所以其抗濕度防膨脹能力也就比較好。


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何種零件需要執行MSL(濕敏等級)?

一般電路板上的IC封裝零件都會定義其 MSL(Moisture Sensitivity Level,濕敏等級),可是有許多的朋友似乎還是不太瞭解 MSL 的目的及其定義。

首先,我們要知道 MSL分類的目的主要在避免封裝零件(一般指 IC 零件)流經「Reflow oven(迴焊爐)」的快速升溫後不會造成零件Delamination的零件分層效應產生。


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常見的螺絲鎖緊問題與對策

電子產品組裝時,螺絲選擇錯誤或是不當的螺絲孔柱設計,都是生產時的不定時炸彈,另外,產線上螺絲頭的選擇也很重要。

工作熊這裡試著列出一些常見的螺絲鎖緊問題與解決對策給大家參考:

螺絲頭滑牙(strip)

有可能是電動起扭力太大、選錯了電動起子頭(bit)、或電動起子頭已經歪掉造成的。

請先確認電動起子頭正確無勿後再試著降底電動起扭力;我經常看到螺絲頭的凹槽與電動起子頭不匹配造成的螺絲頭打滑,大部分都是平頭的凹槽螺絲卻拿尖頭的電動起子頭來鎖。

已經歪掉的電動螺絲起子頭

另外電動起子頭如果保養不慎的話很容易弄彎,檢查的方法可以讓電動起子空轉後觀察起子頭是否成一直線,如果轉起來歪七扭八,就應該換掉起子頭,這一般都是管理問題。

←左圖就是一根已經歪掉的電動螺絲起子頭。

如果上面的步驟都確認無誤後,還是無法解決螺絲頭滑牙的問題,那就要嘗試螺絲硬化處理,一般都可以解決滑牙問題,但價錢會比較貴,建議還是更改螺絲孔的設計,或選擇更恰當的螺絲解決。


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