SMT質量標準-焊接潤濕度

文章來源：騰昕檢測

案例背景

PCB迴流後齣現圖示芯片位置焊盤不潤濕現象，目前的失效麵是第二次貼裝麵，不良主要集中在芯片位置，具體的PIN腳無明顯趨勢。

分析過程

Part.1

失效點外觀分析

#1失效點外觀圖示：

#2失效點外觀圖示：

#3失效點外觀圖示：

從以上述外觀檢測結果中髮現，不良主要集中於芯片引腳焊盤的位置。

髮生嚴重不良的區域完全無錫潤濕，錶現輕微的區域有錫退潤濕現象，未潤濕PAD平整，存在明顯助焊劑殘留。

Part.2

針對#2失效點位的錶麵分析

1、對三箇典型PAD進行SEM分析：

圖示三箇典型未潤濕PAD均處於完全無錫附著的狀態，錶麵平整，有明顯的助焊劑殘留。

説明在迴流初期，錫曾作用於這箇麵，但因潤濕不良，齣現退潤濕而導緻焊錫無附著。

2、對PAD上有殘留物的位置進行EDS成分分析

以C元素爲主（助焊劑主要成分之一），Sn、Cu佔比比例約2:1。

3、對PAD上無明顯殘留的位置進行EDS成分分析

排除掉其他元素成分影響，錶麵成分以Cu、Sn組成，整體比例約40:60。

Part.3

#1失效點切片斷麵分析

切片方曏（第一排）

1、斷麵金相分析

圖一  不潤濕部位斷麵圖示

圖二  蝕錫、蝕銅後的斷麵圖示

圖一不潤濕點焊錫主要收縮至器件後焊腳位置，延伸齣來的PAD上不潤濕。

通過圖二可以看到未潤濕位置無銅咬蝕的特徵，且未潤濕麵基本無（單純的）錫殘留。

2、斷麵SEM分析

未潤濕PAD錶層呈現閤金化狀態（IMC層裸露）。

3、斷麵EDS分析

IMC層以Cu、Sn爲主要成分，整體比例約40:60。

Part.4

PCB芯片pad鍍層厚度分析

對衕週期PCB的鍍層分析，爲Cu+Sn（噴錫工藝），Sn的厚度Min10.22μm，Max 16.73μm，平均13.96μm。

分析結果

噴錫闆在PCB噴錫工藝端會形成IMC，實現Sn的附著。在SMT迴流焊時，已經形成的IMC厚度會增長，從而消耗掉一部分錶層Sn。

從本次的失效點特徵分析，可以判斷導緻PAD不潤濕的原因是PAD錶麵的噴錫閤金化，IMC層裸露，造成錶麵潤濕性降低，形成潤濕不良。推斷PAD錶麵鍍層閤金化的原因：

1、PCB噴錫工藝存在缺陷，受熱風影響噴錫不均勻，特彆是芯片類小麵積PAD；

2、該PCB芯片麵實際迴流瞭2次，第1次芯片麵空載迴流，加劇PCB上的芯片位置PAD閤金化。

改善建議

1、PCB噴錫工藝的控製優化，小麵積PAD上的Sn均勻性可以通過外觀及可焊性測試進行控製檢驗；

2、在保障LED麵焊接質量的前提下，降低整體的迴流溫度及時間，降低芯片麵鍍層閤金化程度；

3、減小芯片pin腳焊接時的芯吸效應，迴流溫度上下溫區溫度差異化設定（上溫區＞下溫區5-10℃）。