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PCB失效分析咨詢(xún)

PCB是信息電子產(chǎn)業(yè)最基本的構(gòu)件，屬于電子元器件行業(yè)中的電子元件產(chǎn)業(yè)。是組裝電子零件用的基板，是在通用基材上按預(yù)定設(shè)計(jì)形成點(diǎn)間連接及印制元件的印制板。主要功能是使各種電子零組件形成預(yù)定電路的連接，起中繼傳輸?shù)淖饔茫请娮赢a(chǎn)品的關(guān)鍵電子互連件，有“電子產(chǎn)品之母”之稱(chēng)。印刷電路板作為電子零件裝載的基板和關(guān)鍵互連件，任何電子設(shè)備或產(chǎn)品都離不開(kāi)PCB。其產(chǎn)業(yè)鏈涉及電子產(chǎn)品方方面面，無(wú)論是一般消費(fèi)性電子產(chǎn)品、工業(yè)類(lèi)整機(jī)、信息技術(shù)、通訊科技、醫(yī)療器械，甚至航天科技、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各類(lèi)產(chǎn)品的電子信息化處理需求逐步增強(qiáng)，新興電子產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，使PCB產(chǎn)品的用途和市場(chǎng)不斷擴(kuò)展。目前新興的3G手機(jī)、汽車(chē)電子、LCD、IPTV、數(shù)字電視、計(jì)算機(jī)更新?lián)Q代還將帶來(lái)更大的PCB市場(chǎng)。

PCB應(yīng)用廣泛，但由于成本以及技術(shù)的原因，PCB在生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了大量的失效問(wèn)題，并因此引發(fā)了許多質(zhì)量糾紛。為了弄清楚失效的原因以便找到解決問(wèn)題的辦法和分清責(zé)任，必須對(duì)所發(fā)生的失效案例進(jìn)行失效分析。

沉錫焊盤(pán)上錫不良失效分析

1.背景：

送檢樣品為某PCBA板，該P(yáng)CB板經(jīng)過(guò)SMT后，發(fā)現(xiàn)少量焊盤(pán)出現(xiàn)上錫不良現(xiàn)象，樣品的失效率大概在千分之三左右。該P(yáng)CB板焊盤(pán)表面處理工藝為化學(xué)沉錫，該P(yáng)CB板為雙面貼片，出現(xiàn)上錫不良的焊盤(pán)均位于第二貼片面。

2.分析說(shuō)明：

首先進(jìn)行外觀檢查，通過(guò)對(duì)失效焊盤(pán)進(jìn)行顯微放大觀察，焊盤(pán)存在不上錫現(xiàn)象，焊盤(pán)表面未發(fā)現(xiàn)明顯變色等異常情況，結(jié)果如圖1所示：

再對(duì)NG焊盤(pán)、過(guò)爐一次焊盤(pán)、未過(guò)爐焊盤(pán)分別進(jìn)行表面SEM觀察和EDS成分分析，未過(guò)爐焊盤(pán)表面沉錫層成型良好，過(guò)爐一次焊盤(pán)和失效焊盤(pán)表面沉錫層出現(xiàn)重結(jié)晶，表面均未發(fā)現(xiàn)異常元素，結(jié)果分別如圖2、3、4所示：

再利用FIB技術(shù)對(duì)失效焊盤(pán)、過(guò)爐一次焊盤(pán)及未過(guò)爐焊盤(pán)制作剖面，對(duì)剖面表層進(jìn)行成分線(xiàn)掃描，發(fā)現(xiàn)NG焊盤(pán)表層已經(jīng)出現(xiàn)Cu元素，說(shuō)明Cu已經(jīng)擴(kuò)散至錫層表面；過(guò)爐一次焊盤(pán)表層在0.3μm左右深度出現(xiàn)Cu元素，說(shuō)明過(guò)爐一次焊盤(pán)后，純錫層厚度約為0.3μm；未過(guò)爐焊盤(pán)的表層在0.8μm左右深度出現(xiàn)Cu元素，說(shuō)明未過(guò)爐焊盤(pán)的純錫層厚度約為0.8μm。鑒于EDS測(cè)試精度較低，誤差相對(duì)較大，接下來(lái)采用AES對(duì)焊盤(pán)表面成分進(jìn)行進(jìn)一步分析。

結(jié)果如圖5、6、7所示：

最后對(duì)NG焊盤(pán)和過(guò)爐一次焊盤(pán)的極表面成分進(jìn)行分析，NG焊盤(pán)在0~200nm深度范圍內(nèi)，主要為Sn、O元素，200~350nm深度范圍內(nèi)，為銅錫合金，幾乎不存在純錫層；過(guò)爐一次焊盤(pán)在0~140nm深度范圍內(nèi)主要為錫層，之后出現(xiàn)元素Cu（金屬化合物），結(jié)果如圖8~15所示：

結(jié)論： 由上述分析可知，NG焊盤(pán)在SMT貼裝前已經(jīng)過(guò)完一次爐，在過(guò)爐過(guò)程中，表層錫會(huì)被氧化，同時(shí)高溫加劇錫與銅相互擴(kuò)散，形成銅錫合金，使銅錫合金層變厚，錫層變薄。當(dāng)錫層厚度小于0.2μm，焊盤(pán)將不能保證良好的可焊性，出現(xiàn)上錫不良失效。