PCBAPTH焊点失效原因分析.pdf

PCBA—PTH焊点失效原因分析 贺光辉罗道军郑廷硅 信息产业部电子第五研究所 电子元器件可靠性物理强其应用技术国家重点实验室 摘薹；介绍了一例典型的PcB过波峰焊后焊点潮涅不良愿因分析的案倒．分析结果 表明孔壁镀层厚度太薄、冲孔(钻孔)质量差以及孔焊盘锅铅镀层太薄善辱园导致 焊点润浸不盏． 关键词：PcB海难不蠢 镶屡犀度钻孔质量 V 1引言 PCB在不同的装配工艺如波峰焊、回流焊以及二者的混装技术中，经常由于PcB的质量 问题而影响PCB的装配质量，如孔壁镀层厚度不够、孔壁粗糙度大导致孔内上锡不良，孔内 潮湿导致虚焊或气泡，焊盘厚度不够或表面氧化或污染等等导致焊接不良。两不良的PCBA 质量将会影响到燕机产品性能的可靠性． 本文通过一例PcB过波峰焊后焊点润湿不良的典型案例的分析，介绍了PcB＆PcBA失效 部位定位及失效原因分析的一般程序和方法． 2样品概况 失效样品为已装有cPU脚座的PCBA(委托单位描述为：未贴高温胶堵住剩余孔直接过 外观见圈l～2。委托单位反映：过完波峰焊CPU478脚座吃锡严重不良，100％须加锡，其 他位置因孔径较大。不良现象稍好些，但同样需要修补。根据委托单位的要求对其焊点润湿 不良原因进行分析。 图I已组装478脚座的PcB^整体外观图 图2PcB空板整体外观图 3分析过程 513· 3．1外观检查 用立体显微镜对已插装478脚座的PCBA进行外观检测，发现除478脚座处焊点润湿不 良外，板面其他通孔均有润湿不良现象，见图3～6。 图3 478脚摩焊点整体照片 图4478脚座焊点局部放大照片 图5图2中绿框1处反面放大照片 图6圈2中绿框2处反面放大照片 3．2金相切片分析 2．1．1 按照IPc-强一6500Iicrosectioning，ManualMethod)的要求，对PCBA中已组装 观同图2绿色框3处)以及未焊接的478脚座分别进行金相切片分析，用环氧树脂将其镶嵌 后用砂纸打磨抛光．直到划痕和污斑消失。蚀刻、清洗、千燥后用金相显微镜观察。 3．2．1PCB中未组装478脚座的金属化透孔金相切片(圈7～10) 由图7～lO金相切片照片可见，嘲金属化孔孔壁很粗糙，孔壤上钢、锡镀层很不均匀。 焊盘及拐角处镀锡铅均很薄，而且有玻璃纤维包裹在铜镀层中现象．而这些主要是钻孔(冲 孔)质量差引起的，孔壁太粗糙，玻璃纤维切不齐，露头太长．会使后续工艺中所用的酸或 盐溶液残留在孔壁内和芯吸过深，清洗不易除去。这些残留的溶液一方面影响化学沉铜、电 镀铜、电镀锡铅的质量和造成镀层氧化腐蚀，镀层不易润湿上锡。从图7中可见，玻璃纤 维过长处的铜镀层都不能镀上锡；另一方面在焊接过程中受热膨胀汽化使焊点易产生空洞， 严重时会造成镀层与树脂或玻璃纤维之间破裂。其次，由于钻孔(冲孔)质量差．导致玻璃 ，514· 纤维露头过长，在镀铜的过程中被包裹在铜镀层中，由于铜镀层太薄，纤维外露同样影响后 续工艺中电镀锡铅质量。 圈7PcB金属化孔金相切片代表性照片1(铜镉圈8PCB垒属化孔金相切片代表性 镀层很不均匀，玻璃纤维露头过长处镀不上) 穗恃2 圈9图8左上边红框处放大照片 圈10图8右上边红框处放大照片(纤维外露) 3．2．2 CPU478脚座引脚金相切片(图1l～12) 由图ii～12引脚金相切片可看到，引脚有均匀的锡铅镀层和良好的金属间化合物(IMC)。 图11CPU478脚座引脚代表最片1 朋12圈ll虹框放大照片 3．2．3PCBA中已组装478脚座捍点的金帽切片(圈13～15) 由图13～15金相切片照片可见CPU脚座绝大多数焊点均上锡不良，且有较多的空洞， 空洞长度超过了孔长的lO％(不符合IPC-A一610F的要求)；焊盘和拐角处锡铅镀层均很薄 而478脚座引脚润湿良好。 ‘ ·5l耋·