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沉镍金可焊性不良分析及改善报告 发布时间:2014-02-11

一、背景
1.异常反馈汇总
从2月份开始陆续收到研祥投诉沉金可焊性不良问题,异常产品信息如下:



2.可焊性不良照片


可焊性不良照片


结合客户端反馈的信息来看,缺陷现象有以下三点共性:

1.异常发生在采用无铅焊接工艺的客户;

2.第一面贴装OK,第二面贴装时出现异常;

3.批量异常板D/C集中在0310、0410.

 

3.上锡不良位置的SEM/EDS分析

3.1 SEM/EDS分析,无异常元素


SEM/EDS分析


3.1 不润湿焊盘做金相切片,对其截面做SEM分析:


不润湿焊盘截面(扫描电镜SEM)


从客退不良品SEM分析结果来看,镍面存在较严重的腐蚀现象。

3.2  SEM/EDS分析,含有异常元素


SEM/EDS分析


3.2 不润湿焊盘做金相切片,对其截面做SEM分析:


不润湿焊盘截面(扫描电镜SEM)

从上述分析来看,板件受到污染,导致上锡不良。


4.小结
从前面的SEM/EDS分析结果知,两方面的原因导致了可焊性不良:

A 镍层有较严重的腐蚀,导致上锡不良;

B 板件沉镍金后,板件收到污染,导致上锡不良。

二、问题分析
1.镍腐蚀严重原因分析

A 特性要因分析



B 要因查检表



2.板件收到污染原因信息
A 特性要因分析


B 要因查检表



3.要因确认

经实验分析验证,下面所述原因是导致可焊性不良的要因。



1.新金缸药水镍层攻击大


新金缸药水镍层

新联鼎化金药水性能不稳定,金缸新刚药水对镍面攻击较强,镍面腐蚀严重。

 

2.镍沉积速率过快
镍的沉积速率控制范围为7-11u"/min,跟踪测量三个镍缸的沉积速率,结果如下表。从数据知,镍的沉积非常快,经常超过控制上限,且沉积速率不稳定。





新金缸药水镍层


3.镍缸保护电流过高

2-4月份,镍缸的保护电流经常出现超过控制范围(少于1.0A)的情况,实际生产过程中电流最高达到3.5A,电流偏大将直接导致镍缸活性难于控制,主要表现为镍缸沉积率异常增加,镍缸缸壁上镍,渗镀等问题。

经查证,导致镍缸保护电流过高的主要原因为:
A 加热材质不符合要求。
B加热管保护不到位,打气时浮动。

 

 4.金盐浓度过低
2、2月份为了节约金盐成本,金盐浓度曾一度低于0.4g/l,尔金盐控制范围为1.0-2.0g/l。金盐浓度低于控制范围后,易出现镍腐蚀的情况。

5.金面被字符油污染
从部分客诉退回的板件表面、纵切面SEM/EDS分析来看: 
1、上锡不良表面分析:上锡发黑处及少锡(裸镍)部位eds分析发现存在 异常元素如C、O、Br、Si,上
锡OK处未发现异常;
2、切片分析:上锡不良切片之锡饱满处镍层存在粒界腐蚀,eds分析存在少量C、O元素,少锡部位eds分
析有C、O、Br、Si、元素,上锡OK切片镍界面eds分析存在C元素;
3、通过增加一次清洗来看,原本存在有上锡不良的异常,增加一次清洗后能有效的解决此异常;
4、白字中含有较多的C、O、Br、Si,可能为白字返工对金面的污染。

6.生产环境待进一步改善

目前生产线只有天花板具有抽风装置,热蒸汽在天花板顶上易出现冷凝现象,冷凝后形成污水掉落下来,容易出现污染药水的情况。

7.返工返修标识不清
1.通过了解,客户端的可焊性不良板,未上线前金面正常无氧化现象,但在过完一次回流后金面出现严重发红现象;

2.问题板过成品清洗线返清洗后取样验证无焊锡不良现象,传送速度2.0-2.5m/min,酸洗浓度控制在4-6%;

①取不良品型号的留底板进行无铅回流焊路过两次再做浸锡实验,浸锡参数同上,结果发现多处焊盘出现不上锡、少锡的现象;


留底板对比

②取不良品同型号的留底板,分别用浓度为5%的HCL溶液、异丙醇浸泡并用布擦拭金面后清洗烘干,对样品进行浸锡实验,参数同上,实验结果上锡良好。
 
3.对不良品做EDS分析,未发现异常元素

小结:
从分析结果看,无证据证明可焊性异常为焊盘污染导致,但确认通过返清洗的方式可解决可焊性不良异常;从现场记录来看,FQC返工返修板漏清洗问题存在管控漏洞,仍需提出改善。

四、改善效果措施与效果验证
1.新金缸药水镍层攻击大改善

每次新开金缸留取25L母液进行开缸,对比SEM分析结果发现,留取母液新开金缸生产的板做晶格分析要比未留母液生产要好。


新金缸药水镍层

 4月23日新开缸                                                          5月19日新开缸


新金缸药水镍层

 6月7日新开缸                                                            6月23日新开缸


2.镍沉积速率过快改善
A.改善措施
①严格管控镍缸保护电流,控制在1A以内;
②严格控制镍缸负载,控制在1A以内(可通过编程序时间镍缸3个飞把位同时在镍缸的时间,以减少镍缸长期处于高活性状态的时间);

③严格控制镍缸温度为78-80℃,针对个别型号易漏镀的生产板(对镍缸活性要求较高)通过调整温度来解决漏镀,且温度不超过84℃;

④取消镍缸自动添加系统中镍离子上升管理,镍离子浓度稳定控制在4.5g/l。

 

B.镍沉积速率统计
5月份不同镍缸MTO数化学镍沉积速度统计:


 MTO的变化趋势


6月份每天化学镍平均沉积速率:


化学镍平均沉积速率


7月份每天化学镍平均沉积速率:


化学镍平均沉积速率


镍沉积速率小结:
①沉积速度随镍缸MTO数增加而呈下降趋势;
②5月份沉积速度值部分髙于标准值以上(标准值为每分钟 11微英寸);
③5月沉积速度平均值为每分钟10.53微英寸,处于标准值靠近上限;
④6月份沉积速度基本在控制范围内,月平均沉积速度为每分钟8.83微英寸;
⑤7月份沉积速度完全在标准范围内,月平均沉积速率为每分 钟8.47微英寸,处于标准范围偏下限;

改善后的镍晶体形貌


改善后的镍晶体形貌(扫描电镜SEM)

从上面的SEM图可以看出,镍的晶体结构已得到明显改善。

3.镍缸保护电流过高改善
措施
A 更换为原装316不锈钢材料加热管,并拆除放在主槽内的加热管。
B 固定加热管,保证与缸壁相连。

采取上述措施后,从5月份-至今,未再发生镍缸保护电流过高的情况。

进一步预防措施
A 严格执行镍缸在开缸前测电导率,清理缸内杂物。

B 整流器电压、线路由设备部每月定期校正并检査是否有线路老化、接 触不良等问题。
C循环管及过滤泵由设备部定期检査是否有堵塞。

4.金盐浓度过低改善
改善措施:
针对金盐浓度过低仍继续生产的事情,工艺根据实际情况并综合考虑成本,重新制定金盐浓度控制范围。



5.金面被字符油污染改善
1、保证沉镍金后产品的清洗效果以及存储环境,叠板运输方式严格执行插架,避免交叉污染;

2、选化板过手动退膜槽的时候,一定要严格控制时间,以及手动退膜槽的温度,浓度;去膜清洗线酸洗缸每生产3-4千尺更换,水洗槽确保每天更换;

3、字符翻洗板需要制定相关返工流程,并在板面增加标识,以便追溯;

4、成品清洗线速度由之前的3m/min更改为2.0-2.5m/min分钟,以确保清洗效果;

6.返工返修标识不清
对于返工返修板进行拆分流程卡进行单独管控,各流程由相关人员签名确认,并经FQA确认,以防止漏清洗。

五、待办事项
1、沉镍金线增加抽气装置,避免废气污染药水;
2、沉镍金新程式的更改并实验量产;

六、控制计划








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