樣品信息

#1為失效樣品，取#1樣品中的RG11；#2為非同周期PCB板，取#2樣品中的C37。

#1樣品

#2樣品

分析過程

外觀分析

說明：#1樣品RG11失效位置呈現(xiàn)無Sn潤(rùn)濕狀態(tài)或退潤(rùn)濕狀態(tài)，PAD面平整，有明顯助焊劑殘留。器件焊端均有明顯的Sn潤(rùn)濕。

#1樣 SEM分析

對(duì)#1失效點(diǎn)進(jìn)行未潤(rùn)濕點(diǎn)的表征分析，下圖為RG11典型PAD的SEM分析：

說明：#1樣品RG11未潤(rùn)濕PAD，表面平整，且有明顯的助焊劑殘留。這說明在回流初期，Sn與這個(gè)面發(fā)生過作用。但由于潤(rùn)濕不良，導(dǎo)致焊錫無附著或退潤(rùn)濕異常。

#1樣 EDS分析

對(duì)RG11失效PAD進(jìn)行EDS成分分析如下：

說明：對(duì)失效PAD進(jìn)行成分分析，未發(fā)現(xiàn)異常元素， C元素約占30%（助焊劑主要成分之一）。

#1樣 切片分析

取#1樣品中的RG11進(jìn)行切片分析：

斷面金相分析

斷面SEM分析

斷面EDS分析

IMC厚度測(cè)量

說明：

金相分析：#1樣品RG11進(jìn)行切片金相分析，不潤(rùn)濕點(diǎn)的焊錫主要收縮到器件端子的位置（圖示），PCB PAD上不潤(rùn)濕。潤(rùn)濕良好的焊點(diǎn)延伸出來的PAD上有明顯焊錫。

SEM&EDS斷面分析：

#1樣品RG11未潤(rùn)濕PAD表層呈現(xiàn)合金化狀態(tài)（IMC層裸露），以Cu、Sn組成，整體比例約40:60，說明合金層（IMC）構(gòu)成為Cu6Sn5 。

#1樣品RG11未潤(rùn)濕PAD的IMC厚度最大3.23μm，IMC厚度最小1.05μm。

#2樣 鍍層厚度分析

針對(duì)未回流的PCB測(cè)試下記標(biāo)識(shí)點(diǎn)位PAD：

說明：通過對(duì)#2的鍍層分析可見，Cu+Sn（噴錫工藝），Sn的厚度Min1.055μm，Max 9.217μm，平均4.245μm。

#2樣 斷面分析

取#2樣品C37對(duì)PAD位置進(jìn)行切片分析：

斷面SEM分析

斷面EDS分析

說明：對(duì)#2樣品C37 PAD位置進(jìn)行斷面SEM分析， PAD表層呈現(xiàn)合金化狀態(tài)（部分位置IMC層裸露），IMC厚度最大1.23μm，IMC厚度最小0.93μm，IMC層的Cu、Sn比例約40:60，說明IMC構(gòu)成為Cu6Sn5。

分析結(jié)果

原因分析

結(jié)合上述分析來看，對(duì)PCB PAD不潤(rùn)濕的失效分析如下：

1.PCB焊盤的表面處理方式為熱風(fēng)整平（噴錫）；

2.失效焊點(diǎn)PAD上無明顯Sn（錫膏）附著，未發(fā)現(xiàn)異常元素， C元素約占30%（助焊劑主要成分之一）；

3.斷面分析表明未潤(rùn)濕位置具有典型特征：表面合金化，即IMC層裸露。通過元素分析，IMC層的Cu、Sn比例約40:60，說明IMC構(gòu)成為Cu6Sn5。

4.PCB的鍍層分析Sn的厚度Min1.055μm，Max9.217μm，平均4.245μm。#2樣品C37對(duì)PAD位置進(jìn)行斷面SEM分析， PAD表層呈現(xiàn)合金化狀態(tài)。

失效機(jī)理解析

PCB表面Sn鍍層厚度不均勻，導(dǎo)致局部位置焊盤表面的鍍層合金化，即IMC層（Cu6Sn5）裸露。由于IMC含有大量的Cu，其熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于錫焊料，從而造成焊盤表面可焊性降低，回流焊接時(shí)易發(fā)生焊盤不潤(rùn)濕，焊錫爬至器件焊端的現(xiàn)象。

典型失效圖示：

注：錫厚度不均勻?qū)е碌腻儗雍辖鸹菬犸L(fēng)整平（噴錫）工藝PCB常見的失效模式。

新陽檢測(cè)中心有話說：

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審核編輯 黃昊宇