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01前言

表貼麥克風(fēng)，也稱MEMS（Microelectro Mechanical System）麥克風(fēng)，是基于MEMS技術(shù)制造的麥克風(fēng)，主要由聲壓傳感器芯片、ASIC芯片、音腔和RF抑制電路組成。表貼MIC因其可以采用表貼工藝進(jìn)行組裝，并且穩(wěn)定性強(qiáng)，因此近年來在各個(gè)品牌的中高端手機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。

筆者在近幾年的失效分析工作中遇到了多起表貼MIC在手機(jī)產(chǎn)品的可靠性測試階段或使用過程中脫落的案例。表貼MIC通常位于PCB的邊緣位置，且不能像手機(jī)上的BGA器件一樣進(jìn)行underfill加固，因此保證表貼麥克風(fēng)不脫落主要是要保證焊點(diǎn)的強(qiáng)度?？偨Y(jié)這些案例發(fā)現(xiàn)，所有MIC脫落均是由焊點(diǎn)界面發(fā)生開裂導(dǎo)致，且開裂的原因均與MIC的可焊端和PCB的表面處理方式有很大的關(guān)系。目前市場上表貼MIC的可焊端采用的都是鍍金處理，包括常見的化鎳金（ENIG）處理、化鎳鈀金（ENEPIG）、電鍍鎳金等表面處理工藝。而PCB采用的多是ENIG、OSP或者選擇性ENIG等處理方式。熟悉ENIG表面處理方式的讀者馬上就會想到鎳腐蝕的問題。沒錯(cuò)，在ENIG焊點(diǎn)開裂中，鎳腐蝕是導(dǎo)致焊點(diǎn)開裂的常見因素，在表貼MIC焊點(diǎn)中也不例外。但是今天我們不談鎳腐蝕的問題，我們談另外一個(gè)容易忽略的問題—AuSn合金界面積聚。

02表貼MIC器件脫落案例

一款手機(jī)產(chǎn)品在滾筒測試后發(fā)現(xiàn)MIC脫落。該產(chǎn)品的MIC器件可焊端采用的是電鎳金處理，而PCB采用的是選擇ENIG處理（OSP+ENIG）。焊點(diǎn)開裂發(fā)生在焊料和PCB焊盤之間。焊點(diǎn)的分離面上可以觀察到焊料中零散分布有較多的AuSn合金，見圖2。從焊點(diǎn)截面上可以看出，上下兩側(cè)界面形成的IMC中均夾雜了較多的AuSn合金。不同的是，器件側(cè)的AuSn合金在IMC的位置更靠近焊料，而PCB側(cè)的AuSn合金更靠近鎳層，見圖3。對比PCB焊盤是OSP處理的焊點(diǎn)上，焊料中幾乎看不到AuSn合金，PCB側(cè)的IMC是均勻連續(xù)的Cu6Sn5合金，器件側(cè)仍然是SnNi合金，而這時(shí)卻看到不到明顯的AuSn合金存在了，見圖4。這說明當(dāng)MIC的可焊端和PCB焊盤均是鍍金處理時(shí)，Au在焊料中的擴(kuò)散受到了抑制，導(dǎo)致AuSn合金在界面積聚。而界面積聚的AuSn合金會增加焊點(diǎn)的脆性，降低焊點(diǎn)界面強(qiáng)度。該手機(jī)廠家后又更換了PCB的廠家，并把PCB的ENIG焊盤的金厚降低了20nm。滾筒測試的結(jié)果顯示MIC脫落的失效率從20%降低到了3%，焊點(diǎn)強(qiáng)度有明顯的改善，但對于手機(jī)產(chǎn)品來說該失效率仍然是不可接受的。

03結(jié)束語

目前市面上的表貼MIC器件的可焊端全部是鍍金處理，因此PCB如果選擇ENIG或者ENEPIG處理，就會遇到AuSn合金界面積聚的問題。雖然降低PCB的Au厚對焊點(diǎn)強(qiáng)度有明顯的改善，但是Au厚降低過多又會帶來鎳層易氧化而焊接不良的問題。因此降低Au厚不能從根本上解決問題。筆者認(rèn)為組裝表貼MIC器件的PCB焊盤應(yīng)慎選ENIG工藝。