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測試失敗後的維修怎麼排:失敗碼對應零件區、先確認不良在哪、換件規則、剩料與子批 – 嘉鴻來幫忙

維修站要先有「失敗碼對應零件區」的指引,換了還不良就停手、回頭確認不良在零件還是板子。BGA 換件依 J-STD-033,零件最多承受 3 次回焊[2];IPC-7711/7721 本身不限重工次數[1],所以上限要寫進客戶規格或廠內規範。

測試站把不良挑出來之後,板子會送到維修站。維修站的人最常遇到三個問題:不知道該修哪裡、換了零件還是不良、要換的料不夠。重工放行要管哪些點,站內〈SMT 重工不是修好就放行〉已經整理過;這篇談的是放行之前,「修哪裡、怎麼修」這一段。

一、失敗碼對應零件區:寫成維修指引

一個射頻模組的例子,把每一個測試失敗碼各做一張工作表:

  • 圖上用紅框標出可疑零件的區域。

  • 先在這個區域檢查有沒有空焊、立碑。

  • 再依量到的電流或測試報告,判斷要換哪一顆。

例如發射類的失敗,接上儀器量模組的輸出電流:約 200~250 毫安多半是放大器空焊或沒有動作,約 900 毫安則是短路。開卡失敗則依電流卡在哪個數值,分成零件位移、立碑或直接換某顆零件幾種情況。

這種指引讓新人也能照著修,不用每片都找工程師。要補的是兩件事:每一條對應是根據多少片維修結果整理出來的;指引改版時,舊版要收回,避免兩版步驟不同、各修各的。

問:維修指引要寫什麼?

答:每個失敗碼一張:可疑零件的區域圖、先看什麼(空焊、立碑、位移)、量什麼(電流、電壓)、量到多少換哪一顆。附上整理依據(修過幾片、命中率),並管好版本。

二、先確認不良在哪:模組還是板子

另一個例子,測試站出現資料複製不良,懷疑是板上的模組。驗證步驟是:

  1. 先量模組的電壓。

  2. 把模組拆下來單獨複判。

  3. 模組植球後再過回焊,裝回去測試。

  4. 另外換一顆新模組,看板子會不會變良品。

結果有幾片拆下來單獨測是正常的,植球回焊後又變不良;換新模組也是部分變良品、部分仍不良。這表示不良不一定只在模組,板子或焊接過程也可能有問題。換了還是不良時,不要一直換零件,要回頭確認不良到底在哪一端。

問:換了零件還是不良怎麼辦?

答:先停止繼續換,回頭確認不良在零件、板子還是焊接:把拆下的零件單獨測,換新零件後再測;若兩邊結果不一致,量相關電壓、看焊點,往板子或焊接過程查。

三、BGA 換件:只換一次、用新零件、用回焊爐焊

一個 BGA 換件方法的例子,規則寫得很明確:

  • 每個模組只換一次,一定用新零件。

  • 拆除用熱風槍;清焊墊用烙鐵加吸錫線,烙鐵不超過 280℃。

  • 上助焊劑後,用重工機放新零件。

  • 焊接只能用回焊爐、走量產溫度曲線,不用其他加熱方式。

  • 焊完用 X 光檢查。

X 光看的是空洞與橋接:IPC-A-610 對會塌陷的 BGA 錫球(一般錫球),空洞上限是檢查面積的 30%[3];不塌陷錫球沒有這條標準,要依客戶規格。

這些規則可以對照業界標準來訂。電子組件重工的通用標準是 IPC-7711/7721(最新為 2023 年 12 月的 D 版),內有 BGA 熱風拆除、焊墊清錫、植球與重新安裝的程序;但它在適用範圍裡明寫「不限制組件的最大重工、維修或改裝次數」[1],次數上限要由客戶規格或廠內規範決定。濕敏零件的處理標準 J-STD-033 則規定零件最多經過 3 次回焊,超過要先問原廠(零件做可靠度驗證時的前處理 JESD22-A113,同樣是跑 3 次回焊[4]);重工時建議局部加熱,讓板上其他零件本體不超過 200℃,否則板子可能要先烘烤;拆下的零件若要再用,裝回前要先烘乾[2]。這也是「只換一次、一律用新零件」的道理:原本的零件已經過量產回焊、拆除兩次受熱。

這份方法註明了一個限制:當時沒有這個產品的換件經驗,是用其他產品模擬出來的,也沒有成功率資料。新產品第一次換件時,要先用幾片做驗證,量成功率與換件後的可靠度,再擴大使用。

問:BGA 可以重工幾次?

答:依客戶規格與廠內規範——重工標準 IPC-7711/7721 本身不限次數[1],但濕敏零件標準 J-STD-033 規定零件最多 3 次回焊[2]。常見做法是同一顆位置只換一次、一律用新零件,焊接走量產回焊曲線,完成後用 X 光檢查。新產品先做小量驗證,確認成功率再量產維修。

四、剩料不夠換:另開子批,追得回來

一個模組維修的例子:每個模組只用一種識別號的記憶體,每批剩下的料只有三、兩顆,良率約九成五時,每批都有幾片要換,剩料不夠。提出的改法是:

  • 維修件另開子批,一律改用另一種識別號的零件。

  • 每片加二維碼追溯,記下用了哪一批零件。

  • 貼標籤的步驟往後移,避免維修後還要重貼。

這個提案還只是推算,沒有實際運行結果;替代零件和原零件有沒有差異也還沒確認。換用不同批號或不同來源的零件時,要先做承認,並讓追溯系統記得住哪一片用了哪一顆。

問:維修用的料不夠怎麼辦?

答:先評估能否用其他批號或來源的零件,經過承認後再用;維修件另開子批,並用序號或二維碼記下每片用的零件批號,出問題時才追得回來。

五、大量維修:測試機也要一起管

一個大量維修的例子,目標六萬件,每天固定處理量,預計約十五天完成,內容包括拆罩、換件、補助焊劑、焊回。每天的進度裡都有幾台測試機不穩,多的一天列了十二台;新增的兩台測試機還因為插座不符被退回。處理方式是清治具、換探針、重新開機,但沒有統計不穩次數,也看不出是機台、治具還是產品的問題。

另一批送到維修站的產品,九成以上是讀不到裝置,重新起卡、燒錄後完成;少數是發光二極體或電阻不良,換件處理。但讀不到的原因沒有查,也沒有寫預防,下一批很可能又來一次。

大量維修時,測試站是瓶頸。測試機不穩要逐台統計次數與處理方式;同一種不良佔大多數時,要回頭找原因,而不是只在維修站一直修。

問:大量重工時要注意什麼?

答:先確認測試機、治具與插座都穩定,逐台記錄不穩次數與處理方式;維修內容佔多數的那一類不良,要回頭找源頭並訂預防,不要只在維修站消化。

維修站檢查表

項目要有的常見漏洞
維修指引失敗碼對應區域、量測值、換哪一顆沒有整理依據、版本不一
判斷位置拆下單測、換新再測換了又換,不回頭確認
換件規則次數上限、用新零件、回焊爐焊接、X 光新產品沒有驗證就量產維修
料與追溯子批、替代料承認、每片記零件批號剩料不夠就隨便拿
測試機逐台統計不穩次數只重開機不記錄
源頭大宗不良回頭找原因只修不查

嘉鴻能幫的

維修站的問題常卡在「修得完,但一直有得修」。嘉鴻可以線上和你一起把維修指引與檢查表排出來,多一個討論的對象;也能提供維修站常用的設備:

有類似問題嗎?寫信給嘉鴻,看看是否有配套方案。

參考資料

  1. IPC-7711/7721D《Rework, Modification and Repair of Electronic Assemblies》(2023 年 12 月)目錄與適用範圍(PDF)。
  2. IPC/JEDEC J-STD-033(濕敏元件處理、包裝、運送與使用)第 8.4.5 條回焊次數、第 8.6 條板子重工:原版條文(PDF);現行 D 版(2018 年 4 月)目錄(PDF)。
  3. Bob Wettermann〈Inspection of BGAs After Rework〉,I-Connect007,2019-03-21。
  4. JEDEC JESD22-A113-B 前處理試驗(3 次回焊):條文(PDF)。

延伸閱讀(站內):SMT 重工不是修好就放行、功能測試良率掉了怎麼查、BGA 植球怎麼做、PCBA 追溯為什麼斷

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