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焊接不良失效分析

2014-10-20  瀏覽量:1482

 焊接不良失效分析

1. 案例背景

X公司出現了壹批某型號的手機,品質部門反饋手機軟板上SMT元件焊接後易脫落,不良率約為3.3%PCB焊盤上的斷裂面在電子顯微鏡下觀察,表現為平整的斷裂面。

2.分析方法簡述

 

A.樣品外觀照片:

 

 

B確定了試驗方案後我們針對失效樣品做了如下的分析:

 

備註:AuSn4是壹種很脆的金屬間化合物,是引起金脆現象的主要原因﹐對焊點強度影響較大。

C找到導致焊點易脫落的失效機理後,與該公司工藝人員溝通後,得知其焊接時的TOL長達70s,但由於該款產品即小又薄,且零部件布局密度也較低。這樣過長的TOL時間導致焊點IMC結構粗大、松散,富P層過厚並形成了Ni-Sn-P層。

3. 分析與討論

由以上分析結果可以導致焊點易脫落的原因是多方面因素造成的,總結如下:

a). 失效元件的焊點形成了大結構的(Ni,Cu)3Sn4 IMC,過多的易脆的IMC的生成會導致焊接強度偏低,在受到應力時焊點容易在IMCPAD上的富P層之間開裂。

b). 同時焊點的富P層也很厚,富P層內由於Ni擴散而形成的裂縫會降低焊點的強度。

c). 焊點焊接界面附近殘留的AuSn4合金(可能是PCB PAD金層過厚或焊點錫量過少不利Au的熔融導致),這種合金可能會引起金脆,對焊點強度也有壹定影響。

d). 焊點在富P層與(Ni,Cu)3Sn4 IMC間形成了對焊接強度危害極大的Ni-Sn-P合金,焊點的斷裂主要發生在Ni-Sn-P層附近。

4.結論

減少回流時間到45s~55s,以抑制Ni-Sn-P層的形成,減少焊點IMC、富P層厚度。改善PCB表面處理制程,杜絕“黑鎳”現象發生。減薄PCB PAD金層厚度或增加焊點錫量以防止“金脆”發生。

備註:回流時間越長會生成越多的Ni-Sn-P合金。

5. 參考標準

IPC-TM-650 2.1.1-2004手動微切片法

GB/T 17359-2012電子探針和掃描電鏡X射線能譜定量分析通則

作者簡介:

 

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