同樣的焊料，為何我的IMC層又失效？

發(fā)布時(shí)間： 2025-03-26 00:00

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某PCBA貼片后熱壓焊端子線輕拉即脫落，電容/電阻元件輕微施壓也會(huì)掉件。未焊接的同批次SET板存在上錫不良現(xiàn)象。現(xiàn)對(duì)3pcs失效樣品進(jìn)行一系列的測(cè)試分析，查找PCBA焊點(diǎn)焊接不良的根本原因。

1.外觀檢查

選取3處典型不良焊點(diǎn)，進(jìn)行光學(xué)檢查，結(jié)果如圖1所示：多數(shù)不良焊點(diǎn)焊盤表面存在明顯潤(rùn)濕不良現(xiàn)象，焊盤顏色發(fā)黑異常，個(gè)別焊點(diǎn)脫開，脫開界面焊盤側(cè)顏色發(fā)黑。

外觀檢查

2.表面分析

NG1：如圖2所示，焊盤潤(rùn)濕不良位置表面平整，局部存在焊錫及助焊劑殘留現(xiàn)象；潤(rùn)濕不良表面含有C、O、P、Sn、Ni元素，焊錫殘留位置含有C、O、Ag、Sn、Ni、Cu元素，助焊劑殘留位置含有C、O、Sn、Ni元素，均未見異常元素存在，排除污染對(duì)焊盤潤(rùn)濕不良的影響。

NG2、NG3：潤(rùn)濕不良位置形貌與NG1類似，成分含有C、O、P、Sn、Ni元素，未見異常元素存在。

表面分析

3.剖面分析

NG1：如圖3所示，切片結(jié)果顯示：不良焊盤切片后，焊錫殘留位置及未殘留位置，都發(fā)現(xiàn)不潤(rùn)濕現(xiàn)象；放大觀察后，不潤(rùn)濕位置存在明顯的連續(xù)性鎳腐蝕異常；Ni層P含量為6.2wt%。

NG2、NG3：切片結(jié)果與NG1結(jié)果類似，不潤(rùn)濕位置同樣發(fā)現(xiàn)連續(xù)性鎳腐蝕異常。

剖面分析

4.分析與總結(jié)

綜上所述：PCBA焊點(diǎn)焊接不良的原因主要與連續(xù)性Ni層腐蝕有關(guān)，Ni層腐蝕后，焊接過(guò)程中，Au層迅速熔融焊錫中，而作為焊接基底的Ni層無(wú)法與焊錫形成有效的冶金結(jié)合，即IMC層，最終導(dǎo)致焊點(diǎn)潤(rùn)濕不良的發(fā)生。

Ni層腐蝕主要是因?yàn)镻CB焊盤在浸金過(guò)程中，鎳層表面遭受過(guò)度氧化反應(yīng)。大體積的金原子不規(guī)則沉積，及其粗糙晶粒之稀松多孔，造成底下鎳層持續(xù)發(fā)生『化學(xué)電池效應(yīng)』(Galvanic effect)，進(jìn)而使得鎳層不斷發(fā)生氧化，導(dǎo)致在金面下生成未能溶解的鎳銹持續(xù)累積而成。

總結(jié)：PCBA焊點(diǎn)焊接不良的原因主要與PCB焊盤Ni層發(fā)生了連續(xù)性鎳腐蝕有關(guān)，導(dǎo)致基底Ni層無(wú)法與焊錫生成有效的冶金結(jié)合，即IMC層，最終導(dǎo)致焊點(diǎn)潤(rùn)濕不良的發(fā)生。

5.建議

增加PCB物料來(lái)料質(zhì)量管控，如可焊性驗(yàn)證測(cè)試，避免異常物料流入生產(chǎn)。