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PCB通孔焊接不良失效分析

2014-08-05  瀏覽量:1603

1. 案例背景

    PCB組裝過程正發生通孔焊盤潤濕不良,潤濕不良位置主要集中在焊盤較窄部位。

五十路
    對NG樣品進行外觀檢查,問題焊點顏色異常區域潤濕不良,潤濕不良區域顯示黑色。對PCB空板空焊盤超聲清洗並進行可焊性測試,發現個別焊盤存在明顯的潤濕不良現象,但焊料已經填滿鍍銅通孔,表明PCB空板焊盤質量參差不齊,存在壹定程度的潤濕不良。

 

失效分析
圖1.NG樣品焊點外觀照片(10X/20X)

 

 


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圖2. PCB光板可焊性測試照片(10X)

 

 

    利用SEM/EDS對NG樣品問題焊點潤濕不良區域表面進行分析,發現Au層已經完全溶入焊料中,焊盤表面未形成足夠的金屬間化合物,鎳層晶間腐蝕清晰可見,氧元素的存在說明鎳層表面可能受到了氧的侵蝕。

 

 

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圖3. NG樣品問題焊點SEM/EDS測試位置和譜圖

 

 

    對NG樣品問題焊點剖面進行分析,異常區域存在明顯的不潤濕,焊料在焊盤上的潤濕角大於等於90°,這明顯不符合可接受要求。不潤濕區域的焊盤表面未生成明顯的金屬間化合物層,無法形成有效的連接,導致這種現象的根本原因在於焊盤鎳層腐蝕、氧化嚴重。此外,問題焊點的鎳鍍層質量較差,存在縫隙或裂紋,正常焊點則不存在明顯的腐蝕裂紋,這已經在剖面觀察中得到證實。

 

 

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圖4.NG樣品問題焊點切片後SEM圖片

 

 

    對PCB空板焊盤進行剝金檢查,檢查結果表明鎳層表面普遍存在明顯的腐蝕,窄焊盤的腐蝕程度明顯要比寬焊盤嚴重。需要進壹步指出的是,鎳層腐蝕不會導致焊盤完全不潤濕,因為化鎳金工藝過程中鎳層的腐蝕、氧化幾乎不可避免,只有當鎳層表面腐蝕、氧化達到壹定程度時才會出現拒焊或出現部分不潤濕現象。

 

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圖5. PCB空板窄焊盤SEM/EDS測試位置和譜圖


3. 結論與建議
    1)  外觀觀察表明問題焊點黑色區域潤濕不良;
    2)  可焊性測試結果表明個別焊盤存在潤濕不良現象;
    3)  通過切片和焊點表面分析可知,潤濕不良區域焊盤表面的金層已經溶解,但鎳層表面未形成明顯的金屬間化合物;鎳層質量較差,存在嚴重的鎳腐蝕。鎳的腐蝕氧化可能產生於制板過程,也可能出現於組裝過程中。
    4)  對PCB空板焊盤剝金檢查,發現鎳層表面普遍存在腐蝕和裂紋,窄焊盤的鎳層質量明顯低於寬焊盤。

4. 參考標準
    IPC-J-STD-003B Test C1 印制板可焊性測試 方法C1
    IPC-TM 650 2.1.1 印制電路板切片制備方法和標準
    GB/T 17359-2012 微束分析 能譜法定量分析
    IPC-A-610E 電子組件的可接受性
    GB/T 17359-2012 微束分析 能譜法定量分析

作者簡介:
    MTT(美信檢測)是壹家提供材料及零部件品質檢驗、鑒定、認證及失效分析服務的第三方實驗室,公司網址:www.mttlab.com,聯系電話:400-850-4050。
 

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