喷锡可焊性不良失效分析表面合金化

喷锡可焊性不良失效分析 表面合金化丄刖旨：PCB连接盘都是铜导体，最终都要进行表面涂覆处理（包括有机防氧化涂层（OSP ）、 热风整平（HASL ）、化学镀银浸金（ENIG ）、化学浸锡（ISn ）、化学浸银（IAg ）、电 镀镇金等）,目的是保护连接盘铜面不被污染、氧化,提高可焊性和结合力。对于喷锡板和沉锡板，在完成表面处理后，铜与锡之间均会形成一定厚度的铜锡合金层 （IMC）,当焊盘局部位置锡层厚度过薄时,就可能产生IMC层裸露在焊盘表面的情况， 即表面合金化，IMC层是铜与锡之间的过渡层，它的出现表明未出现虚焊的情况，但其润 湿性较差,旦裸露在焊盘表面，则容易引起可焊性不良。2案例分析：2.1问题描述:同型号回流后的PCBA和浸锡实验后的PCB均存在局部焊盘缩锡现象。经回流貼装后的PCBAFC曰浸锡后二沛站删鉀心图1不良PCBA和PCB外观图2.2分析过程：2.2.1金相显微镜观察PCBA上锡不良位蚩采用金相显微镜对不良PCBA缩锡位置和同型号PCB焊盘进行观察，见图2 :.9图2不良板客诉位置和库存板焊盘金相观察根据上图可以看到，PCBA有明显的缩锡现象；而同型号的PCB焊盘锡面颜色不均， 边缘疑似锡薄。2.2 .2锡厚测量采用X-Ray测厚仪f对PCB锡厚逬行测试，结果如表1所示：表巾錫厚数据（:至位土 pm1234平均掘薄立蓋1.5881-4821.4081.78i1.555锡厚立宣25.18616.11112.79219.09118.250工艺雯求旷4。171124OOuniPCBA上锡不良位蚩微观形貌5000X元亲耳子前NCK25.67S.llOK1120.66CuK245L14CXL则15 10-sSLOO 00m2 S S 1012 M U 183同型号PC曰焊盘微观形貌1000 XPCBA上锡不良位蚩元素分析同型号FC日埠盘微观形貌5000 X同型号江翹翻彩买缠中心图3 PCBA缩锡位置和未经回流的PCB焊盘表面微观形貌观察和元素分析从以上微观形貌和元素分析结果可以看到，PCBA缩锡位萱和同型号PCB焊盘均主要包含0、Cu和Sn元素，而无异常元素存在。两者均分析出了 Cu元素，可能存在IMC（CuSn合金层）裸露在表面的情况。2.2.4 IMC和锡厚观京采用扫描电子显微镜对PCB焊盘的IMC和锡厚逬行观察f如图4所示：1焊盘截面整体图焊盘截面放大图1 S340C 20 OkV 10x$ COk BSECOMP13 1710 CurlS3400 20 OkV 10 5mm xS 00k BSCOMP 6/5017 13 11 * * 如边缘锡再位蚩放大图中间锡竝磁&撫溪鉀心图4库存板焊盘IMC和锡厚观察由上图可知PCB焊盘锡层存在中间厚边缘薄的现象冲间锡厚位置IMC为2.70pm f边缘锡薄位置IMC为2.34pm ,且已生长至焊盘表面，没有可焊接的锡层。3.小结:(1 ) PCBA出现缩锡现象，同型号PCB浸锡也出现同样的现象；(2 ) PCBA缩锡位置未见明显杂物污染,同型号PCB焊盘锡面颜色不均,存在锡厚不均现象，且锡薄位置锡厚低于工艺要求，有IMC裸露的风险；(3 ) PCBA缩锡位置和同型号PCB焊盘表面元素分析，均未发现异常元素,但是均 分析出了 Cu元素，可能是IMC生长至焊盘表面所致；(4)PCB焊盘IMC观察f发现存在中间锡厚边缘锡薄的现象，且边缘IMC已生长至表面，无可焊接锡层。4结论：PCB焊盘锡厚不均，锡薄位置IMC生长至焊盘表面r无可焊接锡厚，导致了可焊性不良。