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焊點開裂不良失效分析

2017-01-17  瀏覽量:2558

鄧勝良

(深圳市美信檢測技術股份有限公司,深圳寶安,518108)

 

摘要:某化鎳浸金的FPC軟板,在組裝完成後,發現部分焊點存在開裂失效。通過外觀檢查,表面分析及剖面分析等分析手段,發現焊盤中鎳層存在開裂,在焊接過程中,Cu過度的擴散到金屬間化合物中去,嚴重降低金屬間化合物與鍍層之間的強度,導致焊點發生開裂失效。

 

關鍵詞:焊點開裂;鎳層斷裂;銅擴散

 

五十路

送檢樣品為某FPC板,該FPC板經過SMT後經輥筒測試,發現部分焊點存在開裂失效。該PCB板焊盤表面處理工藝為化鎳浸金。

 

2 分析方法簡述

如圖1和2所示,失效焊點斷裂界面呈明顯的脆性斷口,失效焊盤鎳層存在明顯的開裂現象。通過切片分析,失效焊點主要開裂在IMC層與Ni層之間的界面處,失效焊點IMC層中Cu含量明顯高於Ni含量。

 

失效分析失效分析
圖1 失效樣品外觀圖片
失效分析失效分析
圖2 失效樣品SEM圖片
失效分析失效分析
圖3 失效焊點的切片圖

 

表1. NG-3焊點切片EDS測試結果(Wt%)

SpectrumCONiCuSnTotal
位置12.51.516.534.445.2100.0
位置22.42.014.026.255.4100.0
位置31.52.05.213.278.1100.0
位置41.86.6//91.6100.0

 

3 分析與討論

該焊點失效界面為典型的銅擴散現象,正常的ENIG焊盤與焊料之間形成Ni3Sn4的IMC層,Ni層作為阻擋層,阻擋Cu向焊料擴散,亦或形成少量的(Cu,Ni)6Sn5的三元合金,當Ni層發生開裂時,Cu會沿裂縫向焊料急劇擴散,當Cu大量異常的向錫鎳合金擴散時,必然改變IMC的結構和物理性能,其機械性能弱化,脆性增加而與Ni層的結合力減弱,在受到外力作用下,易發生開裂失效現象。SMT的高溫和長時間回流焊及焊盤的Ni層開裂均有助於Cu擴散現象的發生。

 

本案焊點失效的主要原因為在SMT前,焊盤的Ni鍍層存在開裂,致使在焊接過程中Cu向IMC層大量擴散,改變了IMC層的結構和物料特性,致使界面機械性能嚴重下降。

 

*** 以上內容均為原創,如需轉載,請註明出處 ***

 

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