SMT质量标准-焊接润湿度

文章来源：腾昕检测

案例背景

PCB回流后出现图示芯片位置焊盘不润湿现象，目前的失效面是第二次贴装面，不良主要集中在芯片位置，具体的PIN脚无明显趋势。

分析过程

Part.1

失效点外观分析

#1失效点外观图示：

#2失效点外观图示：

#3失效点外观图示：

从以上述外观检测结果中发现，不良主要集中于芯片引脚焊盘的位置。

发生严重不良的区域完全无锡润湿，表现轻微的区域有锡退润湿现象，未润湿PAD平整，存在明显助焊剂残留。

Part.2

针对#2失效点位的表面分析

1、对三个典型PAD进行SEM分析：

图示三个典型未润湿PAD均处于完全无锡附着的状态，表面平整，有明显的助焊剂残留。

说明在回流初期，锡曾作用于这个面，但因润湿不良，出现退润湿而导致焊锡无附着。

2、对PAD上有残留物的位置进行EDS成分分析

以C元素为主（助焊剂主要成分之一），Sn、Cu占比比例约2:1。

3、对PAD上无明显残留的位置进行EDS成分分析

排除掉其他元素成分影响，表面成分以Cu、Sn组成，整体比例约40:60。

Part.3

#1失效点切片断面分析

切片方向（第一排）

1、断面金相分析

图一  不润湿部位断面图示

图二  蚀锡、蚀铜后的断面图示

图一不润湿点焊锡主要收缩至器件后焊脚位置，延伸出来的PAD上不润湿。

通过图二可以看到未润湿位置无铜咬蚀的特征，且未润湿面基本无（单纯的）锡残留。

2、断面SEM分析

未润湿PAD表层呈现合金化状态（IMC层裸露）。

3、断面EDS分析

IMC层以Cu、Sn为主要成分，整体比例约40:60。

Part.4

PCB芯片pad镀层厚度分析

对同周期PCB的镀层分析，为Cu+Sn（喷锡工艺），Sn的厚度Min10.22μm，Max 16.73μm，平均13.96μm。

分析结果

喷锡板在PCB喷锡工艺端会形成IMC，实现Sn的附着。在SMT回流焊时，已经形成的IMC厚度会增长，从而消耗掉一部分表层Sn。

从本次的失效点特征分析，可以判断导致PAD不润湿的原因是PAD表面的喷锡合金化，IMC层裸露，造成表面润湿性降低，形成润湿不良。推断PAD表面镀层合金化的原因：

1、PCB喷锡工艺存在缺陷，受热风影响喷锡不均匀，特别是芯片类小面积PAD；

2、该PCB芯片面实际回流了2次，第1次芯片面空载回流，加剧PCB上的芯片位置PAD合金化。

改善建议

1、PCB喷锡工艺的控制优化，小面积PAD上的Sn均匀性可以通过外观及可焊性测试进行控制检验；

2、在保障LED面焊接质量的前提下，降低整体的回流温度及时间，降低芯片面镀层合金化程度；

3、减小芯片pin脚焊接时的芯吸效应，回流温度上下温区温度差异化设定（上温区＞下温区5-10℃）。