電路板錫膏的表面絕緣阻抗(SIR)與爬錫能力探討

電路板錫膏的表面絕緣阻抗(SIR)與爬錫能力探討前一篇文章我們談到如何量測電路板的表面絕緣電阻(SIR),在經過實際測試後,發現如果錫膏的SIR值表現越好,則其錫膏的爬錫能力就會越差,另外也較有機會造成空焊、假焊(Non-wetting)等缺點。

下面有兩張照片,一片為SIR值比較高的板子,很明顯的可看出有露銅的現象;另外一片板子的SIR值雖然比較差,但吃錫效果就很好,可以明顯地見到有助焊劑殘留在板子上的痕跡。

因所實驗的SIR測試板皆為裸銅板,沒有做任何的表面處理,所以爬錫效果會比較差,但這正好可以拿來判斷錫膏助焊劑的清潔能力,清潔能力好的錫膏爬錫效果會比較好,不過相對的SIR值也比較差。

如果想使用高SIR值的錫膏又想得到好的吃錫效果,則可以參考下面的方法:

(↓經過168小時的高溫高濕環境實驗後,此錫膏的最低SIR還可達到500,000,000 ohms,取LOG10為108.70,但是可以看到焊錫的邊上還有未吃錫的露銅,表示其吃錫狀況比較差) 
經過168小時的高溫高濕環境實驗後,此錫膏的最低SIR還可達到500,000,000 ohms,取LOG10為108.70,但是可以看到焊錫的邊上還有未吃錫的露銅,表示其吃錫狀況比較差

(↓經過168小時的高溫高濕環境實驗後,此錫膏的SIR最低還可達到150,000,000 ohms,取LOG10為108.176,此錫膏的SIR雖然比較低,但是吃錫狀況明顯好很多,只是助焊劑明顯殘留) 
經過168小時的高溫高濕環境實驗後,此錫膏的SIR最低還可達到150,000,000 ohms,取LOG10為108.176,此錫膏的SIR雖然比較低,但是吃錫狀況明顯好很多,只是助焊劑明顯殘留


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訪客留言內容(Comments)

請問SIR值表現越好,是指絕緣阻抗值越高嗎?
錫膏測SIR的原因就是要觀察其爬錫能力是嗎?

是的,對PCB而言SIR值表現越好,絕緣阻抗值就越高,錫膏要測試SIR是因為怕有漏電流產生,漏電流會造成產品內建的電池快速流失電量,沒有了電池就無法保存設定,以前桌上型電腦就常常有內建電池沒電造成要重設BIOS資料的問題。
現在的電子零件設計越來越小,尤其如BGA這種零件的線路及焊點又是藏在零件的底下,根本就沒有清洗的機會,如果錫膏的SIR越低,產品待機時的耗電就越大。
另外,有些漏電流還可能帶給硬體及韌體判斷異常,造成產品當機或自動重開機的問題。當然啦!漏電流重不重要也得視不同產品而定。

請問熊大我們想要用鐵殼在PCB(4 layer/0.3mm)板上,可是吃不上錫,請問有沒有什麼好的辦法可以克服??

Dragonz;
對不起!你的問題有點籠統,但我猜你大概是想要把鐵殼焊接在電路板上。
一般來說不銹鋼鐵殼必需要做表面處理(如鍍鎳或鍍錫)才可以上錫,或是使用洋白銅之類的合金金屬鐵框。

請問熊大,
有遇過某些電子元件在Ground pin 普遍有爬鍚不完整的現象嗎?
這是我第一次遇到這個問題,需要我提供什麼必要的訊息嗎?

Jasper;
接地PIN空焊或是爬錫不良還蠻常見的,這個通常發生在錫爐的浸潤區時間不足所造成,但歸咎其因是大片銅箔吸熱,造成接地PIN局部溫度過低的潤濕不良。一般來說把reflow的溫度曲線調好就不會有問題了,但是8溫區以下的爐子,就要看爐子的能力了。

謝謝熊大的即時回覆,現在的問題是A廠的PCB板沒有問題但B廠的就有問題,理論上gerber released 是一樣的設計,所以是化金導熱性太好的問題?

Jasper;
同樣的Gerber在不同的版廠會有不同的表現。常常碰到的情況是A廠會提出EQ,建議更改某些Layout上的設計,以符合PCB製作的工藝或能力;B板廠也會提出其自己的EQ,所以就會造成A板廠與B板廠的些許不同。
再來是PCB表面鍍層的問題,因為不曉得你的Finished是何種鍍層,所以不能作進一步的判斷,不過這通常與表面焊層氧化及潮濕程度有關,過度氧化及過於潮濕的表面鍍層會造成潤濕不良,所以也會跟Date code有關係。
如果要進一步瞭解需要知道
1.表面的鍍層(Finished)。
2.不同板廠的Date code及保存條件。
3.不爬錫的照片,用來判斷不潤濕是零件腳還是PCB的焊墊。

HI 熊大, 關於不爬鍚的問題 其PCB 表面鍍層是金其次的鎳。不同板廠的DATE CODE 及保存條件我要去問, 現在手邊有不爬鍚的照片及切片照片,但是不太看的懂。有辦法分享給大大看看嗎?

化金dewetting,也可以問看不同廠商他們化金製程中金槽與鎳槽的含量
以前也常碰過這狀況 ~”~

最好是有切片可以觀察爬錫狀況,並用EDX確認零件腳上的錫膏有沒有Ag及Ni。
另外再量看看金鎳層的厚度

熊大,您好:
我們的馬達驅動板遇到一個奇怪現象,就是其上的高壓IPM功率模組採BGA焊接,產品經過運轉溫升飽和一段時間後會不明停機,此時量測某些測試點原本應該保持開路卻量得些微阻抗。當我們把IPM解焊再去量測阻抗卻又變為正常。如果此時不作任何處理直接把IPM焊回去,仍是停機無法動作; 但如果我們將解焊的IPM及PCB焊墊附近仔細清潔後(板上似乎有一些殘膠狀黏稠異物),再將IPM焊回去,這時就可恢復正常運轉。
此外在PCB兩間隔焊墊間的防焊白漆,有發現黑色破壞斷痕,但上面並未發現有明顯弧圈放電的痕跡。
上述異常現象,懷疑是製程環節出了問題,請教熊大對此有何看法?謝謝!

PWTR,
其實我個人很想了解,為何你認為這是製程問題?
從你描述的現象有可能是助焊劑殘留,加上高溫與潮濕造成高低電壓間的微短路,其實還有另外一個可能是PCB內層的CAF微短路,可以自行查詢CAF現象。但這必須加以驗證才能證實,猜測並不能完全解決問題。
現在的SMT幾乎都是免洗製程,所以多多少少都會有助焊劑殘留,其實SMT產線的人員根本就沒幾個人了解產品真正的用途,如果說助焊劑可能導致微短路問題,這些其實都是設計者應該要注意的事情,也就是在其設計之初採用零件的時候就該注意是否會有這些現象,BGA零件的焊點在零件的下方,助焊劑根本就不太可能完全揮發,殘留是一定有的。當產品使用上有特殊需求時,應該要在規格上特別註明可以採用的製程條件,比如說規定錫膏的型號(錫膏可以考慮有高SIR的型號,但是焊接效果會比較差)。
如果驗證後是助焊劑的問題,解決方法就是避免微路,可以考慮
1)SMT 後清洗,但是某些零件不可以清洗。
2)也可以考慮使用底部填充膠(underfill)來避免濕氣影響,增加絕緣阻抗。
3)從設計上解決,盡量將可能微斷路的焊點移開。

謝謝熊大回覆,或許是我本身非此專業所以用字不夠精確,然而個人亦是覺得助焊劑殘留機會大。至於CAF評估因為Pad與Pad間距有1mm,所以是否發生CAF機會較低?
不過想再請教熊大,這助焊劑殘留需要如何去驗證呢?如果自己無法簡單驗證,有相關實驗室推薦嗎?謝謝!

PWTR,
1. CAF通常得查詢電路板的Gerber設計有無較近的導通孔或是導通孔與線路,這個與pad到pad距離關係不大。
2. 錫膏的助焊劑一般就只能檢測SIR,找實驗室就可以檢測了,規格可以參考IPC-TM-650 2.6.3.3B。但是規格僅是參考用,要看自己的設計如何才是根本。
3. 如果懷疑助焊劑,建議可以先找錫膏供應商,研究更換有高SIR的錫膏,但焊性會變差。


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