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1. 案例背景

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

2. 分析方法簡述
2.1 樣品外觀觀察

如圖1所示，通過對失效焊盤進行顯微放大觀察，焊盤存在不上錫現(xiàn)象，焊盤表面未發(fā)現(xiàn)明顯變色等異常情況。

2.2 焊盤表面SEM+EDS分析
如圖2~4所示，對NG焊盤、過爐一次焊盤、未過爐焊盤分別進行表面SEM觀察和EDS成分分析，未過爐焊盤表面沉錫層成型良好，過爐一次焊盤和失效焊盤表面沉錫層出現(xiàn)重結(jié)晶，表面均未發(fā)現(xiàn)異常元素；

2.3 焊盤FIB制樣剖面分析
如圖5~7所示，利用FIB技術(shù)對失效焊盤、過爐一次焊盤及未過爐焊盤制作剖面，對剖面表層進行成分線掃描，發(fā)現(xiàn)NG焊盤表層已經(jīng)出現(xiàn)Cu元素，說明Cu已經(jīng)擴散至錫層表面；過爐一次焊盤表層在0.3μm左右深度出現(xiàn)Cu元素，說明過爐一次焊盤后，純錫層厚度約為0.3μm；未過爐焊盤的表層在0.8μm左右深度出現(xiàn)Cu元素，說明未過爐焊盤的純錫層厚度約為0.8μm。鑒于EDS測試精度較低，誤差相對較大，接下來采用AES對焊盤表面成分進行進一步分析。

2.4 焊盤表面AES成分分析
對NG焊盤和過爐一次焊盤的極表面成分進行分析， NG焊盤在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；過爐一次焊盤在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），如圖12~15所示。

3. 分析與討論
由以上分析結(jié)果可以導致焊盤不上錫的原因總結(jié)如下：
a). NG焊盤表面純錫層已經(jīng)完全消耗殆盡（表層氧化，內(nèi)部則轉(zhuǎn)化為金屬間化合物），不能滿足良好的可焊性要求；
b). 焊盤經(jīng)過過爐一次時，高溫會促使錫與銅相互擴散，形成合金層，導致純錫層變薄；
c). NG焊盤在SMT貼裝前已經(jīng)過完一次爐，在過爐過程中，表層錫會被氧化，同時高溫加劇錫與銅相互擴散，形成銅錫合金，使銅錫合金層變厚，錫層變薄。當錫層厚度小于0.2μm，焊盤將不能保證良好的可焊性，出現(xiàn)上錫不良失效。

4. 建議
（1）采用氮氣作為SMT保護氣氛；
（2）增加PCB板沉錫層厚度，保證在過爐一次后，錫層厚度仍能滿足可焊性要求；

5. 參考標準
（1）GJB 548B-2005 微電子器件試驗方法和程序 方法 5003 微電路的失效分析程序
（2）IPC-J-STD-003B-2007 印刷電路板可焊性測試方法