原來PCB的綠漆及絲印層厚度會影響錫膏量造成BGA短路?

原來PCB的綠漆及絲印層厚度會影響錫膏量造成BGA短路?這兩天碰到一個工作熊以前想都沒有想過的問題,問題是這樣子的,電路板組裝代工廠反應BGA有短路的問題,分析的結果是錫膏量過多所引起,而錫膏量過多又是因為「綠漆(solder mask)及絲印層(silkscreen)」印刷厚度太厚所造成。

理論上來說綠漆及絲印層厚度不一致確實有可能會造成錫膏印刷厚度及錫膏量的差異,因為在所有錫膏印刷條件都不變的情況下,厚度較厚的綠漆及絲印層會造成鋼板(stencil)與電路板(PCB)的間隙過大,印刷出來的錫膏量就會增多。

不知道大家是否碰過這類似的問題?

下面是個顆BGA的基本尺寸規格:BGA_specification







根據SMT代工廠的分析回覆說明,因為這片板子總共有兩家不同的供應商,而實際量測這兩家供應商的綠漆(solder mask)及絲印層(silkscreen)的印刷後發現其厚度相差了27.1um,所以才會造成錫膏量的差異。

根據SMT代工廠的回覆,因為這片板子總共有兩家不同的供應商,而實際量測這兩家供應商的綠漆(solder mask)及絲印層(silkscreen)印刷後發現其厚度相差了27.1um,所以造成錫膏量的差異。

在所有錫膏印刷的條件都不變的情況下,實際使用這兩家不同PCB廠商所生產出來的電路板去印刷錫膏,量測其錫膏膏量後發現兩者的錫膏體積相差了將近16.6%。所以SMT工廠以此推論短路問題出在PCB廠商

在所有錫膏印刷的條件都不變的情況下,實際使用這兩家不同PCB廠商所生產出來的電路板去印刷錫膏,量測其錫膏膏量後發現兩者的錫膏體積相差了將近16.6%。所以SMT工廠以此推論短路問題出在PCB廠商。老實說,工作熊對於這樣的推論多少有些疑問?

首先,如果錫膏印刷量對於BGA短路有這麼重大的影響,為何一開始生產的時候,SPI(錫膏檢查機)沒有先抓出來,而要等到Reflow以後才能查看X-Ray的結果?這不是有點太晚了?

其次,這樣的錫膏量工作餘裕寬度未免也太小了,PCB廠商是否可以這麼精準的控制綠漆與絲印層的厚度?以後生產是不是還是會繼續出現類似的問題?

其實這個16.6%的錫膏量差異是可以用刮刀的速度及刮刀的壓力調整回來的,畢竟只是間隙所造成,把刮刀的速度調快或把壓力加大都可以克服這樣的錫膏量差異。重點是事前的SPI有沒有確實把該抓到的重點抓出來,比如說整體錫膏量應該控制在什麼範圍內,也就是不能只看錫膏印刷的面積,還要計算錫膏的厚度並計算整個焊墊的錫量,這樣才能加以管控品質。

相關閱讀:如何將錫膏印刷於電路板(solder paste printing)

另外,PCB廠商的綠漆及絲印層的厚度印刷能力也要規範下來,在進料的時候就要列入檢驗項目中,以免造成日後繼續量產時的良率影響。


延伸閱讀:
如何從設計端強化BGA以防止其焊點開裂?
BGA枕頭效應(head-in-pillow)發生的可能原因
如何解決BGA錫球的HIP(Head-In-Pillow)虛焊問題

訪客留言內容(Comments)

我也认为绿油及丝印厚度的差异导致连锡短路不是很合理。
1,就算是同一厂家也无法保证其绿油+丝印的厚度公差控制在+/-10um,不同批次更难控制。而且绿油的厚度要求一般为20-50um,本身就存在较大的余量。
2,厚度是单点厚度的差异,还是平均厚度的差异,测量点及数量没有明确。

相对而言,对于0.65mm Pitch的BGA,焊盘大小、开窗大小、绿油桥的宽度我觉得也是重要考量因素。

另外,个人觉得应该从钢网的开口、厚度是否合理入手。

HP;
其實這個只要跑手件應該就可以看出結果了,不過總是希望可以是先預防比較好。

以下是我公司的标准, IPC-6012 上只有个最大0.1mm, 其他为客户协商。
Solder mask clearance of 0.25mm (0.01 inch) or larger: Screened or wet photo image-able solder mask is
permissible with min. thickness of 0.01mm (0.0004 inch) to maximum of 0.10mm (0.004 inch).
8.3 Solder mask clearance of less than 0.23mm (0.009 inch): Wet photo image-able solder mask minimum
thickness will be 0.01mm (0.0004 inch) with no single area measuring less than 0.004 mm (0.00015 inch)
measured at the edge of conductor traces. Maximum thickness will not be greater than 0.04mm (0.0015
inch) when measured on the surface of the trace.

fred;
Thanks for share this information and it will be good for reference the soldermask specification.

SPI抓不到就要看當初做程式的時候是以哪一間廠商的PCB來程式了
而且在加上寬放後,就更抓不到了!!
所以SPI沒攔到也不意外,
要先確定SPI高度/面積/體積的上下限定義!!

ewew;
所以目前看來SPI的能力有限,靈敏度、人員素質都有關係!

請問一下
是否筆者有碰過類似的case:
ODM rework從客戶那邊退回來的主板,在後來出貨的時候發現上面有錫膏殘留,但在出貨檢測的時候用10倍的放大鏡沒有辦法檢查到 要用50倍的才可以檢測到。
想問的問題是:這種情況可否在rework的時候就改善,意思就是改變rework的方法來避免有錫膏殘留情形(目前ODM rework方法就是先用烙鐵融化錫膏把壞掉電組拿出,再用烙鐵把新的錫膏放到主板上,最後再上電阻)
有請高手指教了 謝謝

TPHOON,
我想你縮的應該是錫絲,這個其實與錫膏不太一樣,錫絲是一整條,錫膏是用印的。
焊錫殘留是手焊經常發生的問題,焊接的時候最好要有治具可以遮擋不需要焊接的區域,以避免焊錫噴濺的情形。
另外就是焊接後必須清除所有可能殘留的錫渣,一般會使用靜電涮沾清潔劑清除。
當然,後好就是不要rework,或是重印錫膏過回焊也可以避免類似的問題,但要考慮零件能否再過一次回焊的風險。


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)