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嘉峪檢測網 2021-06-09 17:54
1. 案例背景
送檢樣品為某PCBA板,該PCB板經過SMT后,發現少量焊盤出現上錫不良現象,樣品的失效率大概在千分之三左右。該PCB板焊盤表面處理工藝為化學沉錫,該PCB板為雙面貼片,出現上錫不良的焊盤均位于第二貼片面。
2. 分析方法簡述
2.1 樣品外觀觀察
如圖1所示,通過對失效焊盤進行顯微放大觀察,焊盤存在不上錫現象,焊盤表面未發現明顯變色等異常情況。
2.2 焊盤表面SEM+EDS分析
如圖2~4所示,對NG焊盤、過爐一次焊盤、未過爐焊盤分別進行表面SEM觀察和EDS成分分析,未過爐焊盤表面沉錫層成型良好,過爐一次焊盤和失效焊盤表面沉錫層出現重結晶,表面均未發現異常元素;
2.3 焊盤FIB制樣剖面分析
如圖5~7所示,利用FIB技術對失效焊盤、過爐一次焊盤及未過爐焊盤制作剖面,對剖面表層進行成分線掃描,發現NG焊盤表層已經出現Cu元素,說明Cu已經擴散至錫層表面;過爐一次焊盤表層在0.3μm左右深度出現Cu元素,說明過爐一次焊盤后,純錫層厚度約為0.3μm;未過爐焊盤的表層在0.8μm左右深度出現Cu元素,說明未過爐焊盤的純錫層厚度約為0.8μm。鑒于EDS測試精度較低,誤差相對較大,接下來采用AES對焊盤表面成分進行進一步分析。
2.4 焊盤表面AES成分分析
對NG焊盤和過爐一次焊盤的極表面成分進行分析, NG焊盤在0~200nm深度范圍內,主要為Sn、O元素,200~350nm深度范圍內,為銅錫合金,幾乎不存在純錫層;過爐一次焊盤在0~140nm深度范圍內主要為錫層,之后出現元素Cu(金屬化合物),如圖12~15所示。
3. 分析與討論
由以上分析結果可以導致焊盤不上錫的原因總結如下:
a). NG焊盤表面純錫層已經完全消耗殆盡(表層氧化,內部則轉化為金屬間化合物),不能滿足良好的可焊性要求;
b). 焊盤經過過爐一次時,高溫會促使錫與銅相互擴散,形成合金層,導致純錫層變薄;
c). NG焊盤在SMT貼裝前已經過完一次爐,在過爐過程中,表層錫會被氧化,同時高溫加劇錫與銅相互擴散,形成銅錫合金,使銅錫合金層變厚,錫層變薄。當錫層厚度小于0.2μm,焊盤將不能保證良好的可焊性,出現上錫不良失效。
4. 建議
(1)采用氮氣作為SMT保護氣氛;
(2)增加PCB板沉錫層厚度,保證在過爐一次后,錫層厚度仍能滿足可焊性要求;
5. 參考標準
(1)GJB 548B-2005 微電子器件試驗方法和程序 方法 5003 微電路的失效分析程序
(2)IPC-J-STD-003B-2007 印刷電路板可焊性測試方法
來源:深圳市美信檢測技術有限