電路板的防焊層印刷偏移會造成BGA短路嗎?

電路板的防焊層印刷偏移會造成BGA短路嗎?

公司最近在做一個新的專案,RD對板子Layout的要求是越來嚴苛,因為板子越做越小,連帶的對防焊(Solder Mask)尺寸的要求也相對的縮小,可是廠商的製程能力又跟不上來,有能力的說要加價(cost up),一聽到要加錢,所有人都開始縮手,繼續沿用現有PCB板廠的製程,其結果就是防焊層印刷偏移超出了焊墊/焊盤。

防焊層印刷偏移會造成什麼問題呢?

如果是BGA的焊墊/焊盤偏移,就會造成BGA錫球的焊墊變小,最後造成焊錫短路(solder short),怎麼焊墊變小反而會造成短路呢?原來鋼板(stencil)上的開口是固定的,也就是鋼板上同一個開口的錫膏量理論上是固定的,如果每片電路板BGA的焊墊大小都一致,鋼板可以根據實際的焊墊大小來給予適當的開口大小與錫膏量,但如果不同批電路板,有的焊墊維持在原來的尺寸,可是有的板子焊墊卻縮小了,可是錫膏量還是維持一樣,就會變成錫膏過多造成溢流(overflow)的現象,嚴重時就會溢流到鄰近的焊墊,形成焊錫短路。







可是焊墊(焊盤)怎麼會變小呢?

這就好像戴頭套只露出兩個眼睛的道理是類似的,如果頭套沒有套到正確位置,稍微給它偏了一點點,眼睛就會被頭套給蓋到,遮住了半顆眼睛。眼睛可以想像成「焊墊」,而防焊層就是「頭套」了。或許有人文章看到現在還搞不太清楚,所以在囉唆一下,這防焊層(Solder Mask)就是綠漆啦!明白沒!再不明白,那就把板子拿出來看看那一大片的綠色就是啦!這些綠漆會覆蓋住電路板上不需要露出來的銅箔及線路,以避免不必要的接觸短路或氧化。(註:有些板子的防焊會印成黑色、紅色,但大部分都是綠色)

因為工作熊公司的新電路板設計把防焊層的公差抓在+/-1mil(+/-0.0254mm),可是板廠防焊層的製程能力為+/-2mils(+/-0.05mm),於是實際印刷偏差的防焊層就覆蓋到原來該露出來焊墊,讓原本該露出來焊墊變小,於是問題產生了以上的問題。另外一個原因是我們為了防止HIP發生,所以將BGA外圈的錫膏量印得比較多,所以發生短路的焊墊幾乎都集中在BGA的外圈錫球。(相關閱讀:如何解決BGA錫球的HIP(Head-In-Pillow)虛焊問題

下圖顯示電路板BGA下面的防焊層印刷偏移,造成焊墊大小不一致。 下圖顯示其他零件的防焊層印刷偏移,造成焊墊大小不一的現象。
電路板BGA下面的防焊層印刷偏移,造成焊墊大小不一致。 其他零件的防焊層印刷偏移,造成焊墊大小不一的現象。

下圖顯示BGA因為焊墊變小,造成錫膏過多而最終形成焊接短路的結果。
BGA因為焊墊變小,造成錫膏過多而最終形成焊接短路的結果。

接下來的解決辦法:

1. 要求板廠局部修改有問題焊墊的防焊層開孔位置及尺寸,原則上要求BGA下面的所有焊墊大小要趨向一致。

2. 重開鋼板(stencil)把容易發生短路的BGA外圈焊墊開口縮小,以便降低錫膏印刷量。


延伸閱讀:
增加錫膏量可以改善BGA焊接不良?
如何從設計端強化BGA以防止其焊點開裂?
如何設計加強產品的BGA焊墊強度以防止BGA開裂(SolderMask Defined, SMD)

訪客留言內容(Comments)

PCB一直存在材料漲縮問題,再加上Solder Mask用的曝光光罩(mask)本身也有漲縮與對位偏移問題,樓主提的第一個解決辦法實務上很難做到。好消息是,國外已有廠商開發出次世代的Solder Mask Coater可大幅改善偏移問題,但這種機器何時能被板廠廣泛採用仍是未知數。

銀河漂流;
謝謝您所提供的意見與訊息,關於改善對策第一點,目前兩家板廠的防焊都已經控制在要求的偏移量內,至於焊如果改善並沒有詳細追蹤,有可能用挑的,或是用更精準的設備,總之目前生產已經都符合要求了。


訪客留言注意事項:
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上,請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言,與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言,請善加利用【搜尋框】尋找相關文章,找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章,自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容,工作熊不一定會瞭解你在說什麼,就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家,所以回答的內容或許會有不正確的地方,服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題,前先參考這篇文章【詢問工程問題,請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問,並且請提供足夠的資訊,這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看,但不會每則留言都回答,尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度,工作熊不是你的「細漢」,更沒有拿你的薪水,所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 歡迎您訂閱本部落格的最新文章,當有新文章時會主動以電子郵件通知你。

您有話要說(Leave a comment)

(required)

(required)