SMT 重工(Rework)真正的風險,不是修不好,而是修的動作本身製造新不良:鑷子碰到旁邊的金手指、熱風把鄰近 BGA 的錫球推歪、受潮元件被再加熱一次。所以重工站要管的不只是「怎麼修」,還有「修幾次、用多熱、修完誰來驗、修過的板子怎麼分開」。以下照製程順序列 5 個管制點。
一、重工站放在哪:FVI 挑出 → 重工 → 再 FVI → 電測
重工站要夾在檢查站中間,重工的副作用才抓得到。產線上常見的順序是:目檢(FVI)挑出不良 → 重工 → 重工後再過一次 FVI → 電測。
一個屏蔽框重工的退貨分析把這件事講得很清楚:兩顆退回品都曾因屏蔽框翹曲重工過,重工後直接進下一站,可能碰到或推移下方 IC,而屏蔽框遮住後 AOI 看不到,第二次目檢又漏看。後來的改法是重工與複檢分給不同人做,重工後一定回到 FVI。
問:重工後要重新測試嗎?
答:要。重工品至少再過一次目檢,再進電測或功能測試;批量重工可以用專用測試程式複測。重工後不測就放行,重工造成的橋接、漏焊會在客戶端才出現。
二、次數上限:標準不幫你訂,要自己寫進規範
IPC-7711/7721(電子組件的重工、修改與修理)是重工做法的主要參考,內容涵蓋 BGA/CSP 熱風拆除、植球、清潔與烘烤預熱等章節;但它在範圍說明中寫明,不限制一個組件可以重工、修理或修改的最大次數(IPC-7711/7721D 目錄頁)。次數上限要由客戶規格或廠內規範決定。
IPC-A-610J 是組裝後「做得好不好」的允收標準(IPC-A-610J 目錄),重工後的焊點一樣要回到這份標準判允收;它本身不教重工方法,方法看 IPC-7711/7721。IPC-7711/7721D 在名詞定義裡把重工(Rework)、維修(Repair)、改線(Modification)分開(IPC-7711/7721D 目錄):重工是把產品做回圖面與規格要求;維修只恢復功能、不一定符合原圖面,量產時通常要經 MRB(物料審查會議)決定。
產線上常見的寫法:
- 同一位置只重工一次(客戶另行同意除外),封裝廠的植球重工與銲線重工規範都這樣寫。
- 客戶可以限定方法:例如 BGA 晶片每片模組只能重工 1 次、必須換新晶片、必須用回焊爐焊回(不可只用熱風槍或熱板)。
- 重工紀錄:日期、批號、位置、不良、方法、人員,事後才查得回去。
重工時烙鐵與手焊本身的問題(烙鐵頭不吃錫、冷焊、溫度設定)見站內〈烙鐵頭不吃錫、焊點冷焊?6 種症狀對照〉;本文只談重工的放行管制。
問:BGA 可以重工幾次?
答:IPC-7711/7721 不訂上限,次數看客戶規格與廠內規範;產線上最常見的是同一位置一次。每多一次加熱,焊墊、基板與鄰近元件都多承受一次熱應力,所以次數要寫死,不留給現場判斷。
三、溫度與秒數寫死:烙鐵、熱風、預熱
重工最怕「憑手感」。產線上常見的數字:
- 一般手焊:烙鐵約 380℃、每個焊墊不超過 5 秒,一次只修一片,先用鑷子夾住零件再加熱。
- BGA 焊墊整理:烙鐵不超過 280℃,配吸錫線,用 20 倍顯微鏡確認焊墊乾淨。
- 植球重工:烙鐵先預熱 1 分鐘,無鉛球約 320℃、共晶球約 280℃。
- 實測參考:一次手焊紀錄中,烙鐵約 245~252℃、焊 64 秒,旁邊晶片頂面只從 25.7℃ 升到 26.4℃;小範圍手焊對鄰近晶片的熱影響可以量出來,不用猜。
設定值寫死之前,先確認熱風槍吹出來的溫度對。 熱風槍用久了,發熱絲老化、風量改變,面板顯示 300℃,出風口實際可能差了一截;SOP 寫得再細,設備不準也照樣過熱或焊不開。產線常見的廠內校正做法:設備先暖機 30 分鐘;在 22±3℃、55±10% RH 的環境量測;面板分別設 250、300、350℃ 三個點,用溫度計量出風口溫度,三點都落在設定值 ±5% 內才算合格。以 300℃ 這一點來說,量到 285~315℃ 之間都算通過。
校正結果要貼在設備上,週期寫進管制計畫。 合格的熱風槍貼上校正日期與下次到期日,到期或摔過、換過發熱絲就重校;不合格的掛牌停用,並回頭查上次合格之後用這台重工過的批號。烙鐵溫度也照同樣的邏輯定期量烙鐵頭。
問:熱風槍需要校正嗎?
答:需要。常見做法是暖機 30 分鐘後,在 250、300、350℃ 三點量出風口溫度,誤差在 ±5% 內才可上線使用。
受潮元件要另外處理。J-STD-033(濕敏表面黏著元件的處理、包裝、運送與使用,JEDEC J-STD-033D)的重工條款,自初版起就建議局部加熱(1999 年初版全文見 NAVSEA 存檔的 J-STD-033 第 8.6 節 Board Rework),讓鄰近元件本體溫度不超過 200℃;超過時板子可能要先烘烤再重工,拆下要再用的元件也建議先烘乾。
問:重工前要烘烤嗎?
答:看元件濕敏等級與暴露時間。若重工會讓鄰近元件本體超過 200℃,或拆下的元件要再上板,先烘烤比較保險;產線上常見的做法是再回焊前烘 4~8 小時去水氣,條件依元件規格。
四、BGA 重工五步,最後一步是驗(BGA 重工流程)
產線上常見的 BGA 重工流程:
- 熱風拆下不良晶片(板子上下同時加熱,避免單面過熱翹曲)。
- 烙鐵加吸錫線清焊墊,顯微鏡確認平整乾淨、沒傷到焊墊與防焊。
- 清好的焊墊抹助焊劑,用重工機對位放新晶片。
- 用與量產相同的回焊曲線焊回。
- 檢查對位與焊點,再進電測。
重工時旁邊的零件也要顧:拆除鄰近零件可能把 BGA 錫球推擠變形,並留下樹脂或異物;這類不良常在客戶端才以讀取失敗出現。
五、重工後的清潔、隔離與追溯
- 殘留:重工後板上的黃色殘留多半是舊的免洗助焊劑放了幾週再受熱變色;白色多半是烙鐵碰錫絲的煙霧,用沾足酒精的布擦得掉。重工盡量安排在 SMT 後短時間內做,並用足量酒精清潔。重工用的助焊劑要和製程一致(水洗或免洗)。
- 防碰傷:零件離金手指近的位置,鑷子容易碰到。一個樣品案中,13/1,476 片(0.88%)金手指沾錫,SMT 不良裡沾錫占 83%,根因追到重工動作與不良標記位置沒有 SOP;對策是把標記方法 SOP 貼在重工區、專人做 FVI。
- 隔離:重工品另開子批號(原批號後加 -01)、用不同顏色料盤與流程卡,不同批號重工品分開處理,嚴禁混料。
- 人員:重工人員戴接地手環與指套,重工與複檢不同人。
問:重工品怎麼跟良品分開?
答:用子批號、不同顏色料盤、流程卡三件事一起做;重工料若能用可辨識的批號,後段一看就知道是重工品。
六、重工量本身就是風險:AOI 過判、錯誤代碼與標記
重工站接到的板子越多,碰傷鄰件、金手指沾錫的機會就越多,所以先要管的是「送進重工站的量對不對」。產線上常見兩種讓重工量虛胖的情況。
情況一:AOI 跳錯誤代碼,整批疑似點都送去重工。
一個查問題的例子:同一次試作的三批中,有一批 SMT 不良率約 1%,另外兩批約 0.2%~0.3%,不良項目集中在未沾錫與偏移。比對三批的不良分布與作業紀錄後發現,那一批在檢查時出過「視窗超出範圍」的錯誤代碼,原因是板子在輸送帶上略有偏移。這個代碼的正確處置是把料條取出、重新放入再檢;實際做法卻是把所有疑似點全部標記、全部重工。料號、製程都查不出差別,差別在「那一批誰做、遇到什麼錯誤代碼、怎麼處置」。
產線上常見的對策:
- 把錯誤代碼與對應處置做成一頁對照表,貼在 AOI 旁;先由資深人員教經驗較淺的作業者,再拿這個案例在工程月會逐頁講。
- 嚴重等級的錯誤代碼當下就回報工程師,不等整批做完。
- 目檢與重工分成兩個人做,同一人不從頭做到尾。
情況二:AOI 程式設得偏嚴,過判淹沒真不良。
反過來的例子:AOI 本身抓得到不良(用假樣品驗證過),不良品還是流到下一站。這個機種每片料板的單元數遠多於其他機種,檢查程式又設得「寧可多判不漏判」,量產批次的過判率多在八成以上,過判率較低的一批也約六成四。人員在大量紅色標記裡作業,可能出現三種漏點:漏標、標錯位置、複查後漏重工。也就是看起來每一片都檢查過,有效的檢查其實很少。
產線上常見的對策:
- 需要重工的料條在側邊寫記號,領班可以在重工站隨時抽查。
- 加治具與位置尺規,幫人員對準不良的位置。
- 重工完成後回 AOI 複檢,製令單上明列「第二次 AOI+複檢」站,不只靠肉眼。
- 定期統計各機種過判率;過判率偏高時先調檢查程式,再談加人手。
問:AOI 誤判很多,重工站要怎麼處理?
答:先不要照單全收。先分清是錯誤代碼造成(處置方法錯)還是程式偏嚴造成(過判率高),前者靠錯誤代碼對照表與訓練,後者靠調程式、加位置治具與重工後第二次 AOI。重工量降下來,重工本身做出新不良的機會也跟著降。
問:AOI 出現錯誤代碼,要把疑似點全部重工嗎?
答:不一定。像「視窗超出範圍」這類代碼,常見原因是板子在輸送帶上偏移,處置是取出重放再檢;那一批不良率約 1%,另兩批約 0.2%~0.3%。每個代碼要對應一個處置寫進作業標準書。
延伸:AOI 標出疑似點後怎麼分真假,見站內〈AOI 報了不良怎麼查〉。
七、重工修好了,不等於找到原因:屏蔽罩回焊後翹起
重工是圍堵,不是根因分析。一個查問題的例子:屏蔽罩回焊後個別翹起,第二批抽檢的翹起比例明顯升高。
- 先圍堵:產線與倉庫全數用放大鏡看屏蔽罩四邊的黏著狀況分選;翹起的重工補錫、再過回焊,確認重工後不再翹起。
- 再列懷疑項目:用魚骨圖把製程(錫厚均勻度、落錫量、打標痕跡)、材料(錫膏、共面度、回焊後形變、內應力)、設計(折角、厚度、導引腳)、機台(鋼板)列出來。
- 逐項驗證:共面度量 30 片,集中在 0.040~0.070 mm(規格小於 0.1 mm),只有 1 片到 115 µm;空罩分三組各 30 片,分別過 1、2、3 次回焊,外形與共面度沒有明顯變差;錫厚均勻度 Cpk 為 1.2;錫膏回焊後內聚高度約 150 µm。共面度有 1 片超規、上板後也有幾件各一隻腳位未吃錫完全,但這些項目都沒有像分組對照那樣拉開翹起比例。
- 分組對照找到差別:取屏蔽罩上雷射打標痕跡深與淺的各 100 片上板過回焊,痕跡深的一組約 3% 翹起,淺的一組 0%。原因的種類是上游零件的加工參數,不是 SMT 製程;只改鋼板或錫膏,問題不會消失。對策是請零件加工端調低打標功率,並稽核一個月。
這個例子對重工站的意思是:重工紀錄要回饋到品保與上游。同一個位置、同一種不良重工次數一直增加,就是該做分組對照的訊號。屏蔽罩重工時,常見做法是母板底部預熱、熱風沿殼體四周加熱讓周邊錫熔化平整,補助焊劑後再加熱,目視確認不再翹起;這一步排在外觀檢查與電測之間,讓電測攔住重工帶來的問題。
問:重工修好了,是不是就代表問題解決了?
答:不是。重工只把這一片修回規格,原因還在上游就會一直再來。重工紀錄要記位置、不良種類、次數,同一種不良重複出現就要往上游做分組對照。
屏蔽罩要不要點膠補強、重工後怎麼驗,見站內〈屏蔽罩要不要點膠補強〉。
重工放行檢查表
| 管制點 | 內容 | 判定 |
|---|---|---|
| 次數 | 同一位置重工次數 | ≤1(或依客戶規格) |
| 溫度/秒數 | 烙鐵設定、每墊秒數、熱風條件 | 照 SOP 寫死的值,有紀錄 |
| 受潮 | 元件濕敏等級、暴露時間、是否需烘烤 | 依元件規格 |
| 外觀 | 重工後 FVI(放大檢查)、鄰件、金手指 | 100% 檢查 |
| 測試 | 電測/功能測試複測 | 通過才放行 |
| 追溯 | 子批號、料盤顏色、重工紀錄 | 可查回批號與人員 |
| 送修量 | AOI 錯誤代碼依對照表處置;定期統計各機種過判率 | 過判率偏高先調檢查程式 |
| 回饋 | 同位置、同不良的重工次數 | 上升時回報品保做分組對照 |
嘉鴻能幫的
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