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PCB鍍金板電容立碑失效分析案例

嘉峪檢測網(wǎng)        2020-10-25 15:04

背景:PCB鍍金板焊接后發(fā)現(xiàn)大量電容立碑現(xiàn)象,而且立碑方向一致,各種編號(hào)PCB不良率不同。故需進(jìn)行原因分析,提供改善對(duì)策。

 

01、分析結(jié)果:

金層厚度:編號(hào)4 >編號(hào)5 >編號(hào)3,各編號(hào)金層厚度普遍偏厚;

 

焊點(diǎn)內(nèi)均生成大量的AuSn4 ,容易造成“金脆”,影響焊點(diǎn)強(qiáng)度;

 

焊盤大小不一,融入焊料后導(dǎo)致合金熔點(diǎn)不同,可能是造成本次立碑問題的根本原因。

 

02、失效癥狀:

電容立碑

 

03、失效形式:

焊接不良失效

 

04、失效機(jī)理:

焊盤大小不一導(dǎo)致焊料合金熔點(diǎn)差異

 

05、根本原因:

焊盤設(shè)計(jì)不合理

 

06、改善建議:

減少PCB鍍Au層厚度,增大焊接工藝窗口,以抵消焊盤面積差異所帶來的不良影響。

 

由於該P(yáng)CB會(huì)作為IC基板,部分焊盤會(huì)打上金線,Au層不能過薄。因此, 需進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)來確定最佳Au厚。

鍍金板電容立碑失效分析

PCB鍍金板焊接后發(fā)現(xiàn)大量電容立碑現(xiàn)象,而且立碑方向一致。各種編號(hào)PCB不良率不同。

 

*不良率:編號(hào)4 >編號(hào)5  >編號(hào)3

鍍金板電容立碑失效分析

鍍金板電容立碑失效分析

所有電容立碑方向一致,孤立焊盤及連有導(dǎo)線的焊盤均會(huì)出現(xiàn)立碑。

 

立碑后焊錫基本上附著在電容端。NG焊點(diǎn)光澤度偏低,表面較為粗糙。部分PAD表面露金。

鍍金板電容立碑失效分析

從上表可以看出,各編號(hào)PCB裸板金層普遍偏厚(通常焊接用金厚為0.1um,IPC 6012規(guī)定焊盤最大金厚為0.8um,Class2)。

 

金層厚度:編號(hào)4>編號(hào)5>編號(hào)3

鍍金板電容立碑失效分析

OM觀察發(fā)現(xiàn),NG電容兩端焊盤存在面積差異。1號(hào)焊盤面積大于2號(hào)焊盤約12.5%(見上圖)。過爐后立碑不良均發(fā)生在1號(hào)焊盤。

鍍金板電容立碑失效分析

對(duì)失效焊盤進(jìn)行表面成份分析,結(jié)果表明不良焊點(diǎn)仍存在大量的金元素。

鍍金板電容立碑失效分析

對(duì)NG焊點(diǎn)進(jìn)行切片分析,發(fā)現(xiàn)2號(hào)焊盤(小焊盤)金層已全部溶解,焊點(diǎn)中生成了(Cu,Ni)3Sn4的IMC,但I(xiàn)MC厚度略微偏?。ㄒ娚蠄D,正常IMC厚度1~5μm)。

鍍金板電容立碑失效分析

對(duì)NG焊點(diǎn)的1號(hào)焊盤(大焊盤)進(jìn)行切片分析,發(fā)現(xiàn)金層溶解狀況較差。焊點(diǎn)中生成了大量的AuSn4。

鍍金板電容立碑失效分析

鍍金板電容立碑失效分析

結(jié)論:

 

金層厚度:編號(hào)4 >編號(hào)5 >編號(hào)3,各編號(hào)金層厚度普遍偏厚;

 

焊點(diǎn)內(nèi)均生成大量的AuSn4 ,容易造成“金脆”,影響焊點(diǎn)強(qiáng)度;

 

焊盤大小不一,融入焊料后導(dǎo)致合金熔點(diǎn)不同,可能是本次立碑問題的根本原因。

 

改善建議:

 

減少PCB鍍Au層厚度,增大焊接工藝窗口,以抵消焊盤面積差異所帶來的不良影響。

 

由于該P(yáng)CB會(huì)作為IC基板,部分焊盤會(huì)打上金線,Au層不能過薄。因此, 需進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)來確定最佳Au厚。

鍍金板電容立碑失效分析
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來源:優(yōu)爾鴻信

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