PCB失效分析咨询

 

PCB是信息电子产业最基本的构件，属于电子元器件行业中的电子元件产业。是组装电子零件用的基板，是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板。主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接，起中继传输的作用，是电子产品的关键电子互连件，有“电子产品之母”之称。印刷电路板作为电子零件装载的基板和关键互连件，任何电子设备或产品都离不开PCB。其产业链涉及电子产品方方面面，无论是一般消费性电子产品、工业类整机、信息技术、通讯科技、医疗器械，甚至航天科技、国防工业等领域。随着科学技术的发展，各类产品的电子信息化处理需求逐步增强，新兴电子产品不断涌现，使PCB产品的用途和市场不断扩展。目前新兴的3G手机、汽车电子、LCD、IPTV、数字电视、计算机更新换代还将带来更大的PCB市场。

 

PCB应用广泛，但由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题，并因此引发了许多质量纠纷。为了弄清楚失效的原因以便找到解决问题的办法和分清责任，必须对所发生的失效案例进行失效分析。

 

沉锡焊盘上锡不良失效分析

 

1.背景：

送检样品为某PCBA板，该PCB板经过SMT后，发现少量焊盘出现上锡不良现象，样品的失效率大概在千分之三左右。该PCB板焊盘表面处理工艺为化学沉锡，该PCB板为双面贴片，出现上锡不良的焊盘均位于第二贴片面。

 

2.分析说明：

首先进行外观检查，通过对失效焊盘进行显微放大观察，焊盘存在不上锡现象，焊盘表面未发现明显变色等异常情况，结果如图1所示：

再对NG焊盘、过炉一次焊盘、未过炉焊盘分别进行表面SEM观察和EDS成分分析，未过炉焊盘表面沉锡层成型良好，过炉一次焊盘和失效焊盘表面沉锡层出现重结晶，表面均未发现异常元素，结果分别如图2、3、4所示：

 

 

 

再利用FIB技术对失效焊盘、过炉一次焊盘及未过炉焊盘制作剖面，对剖面表层进行成分线扫描，发现NG焊盘表层已经出现Cu元素，说明Cu已经扩散至锡层表面；过炉一次焊盘表层在0.3μm左右深度出现Cu元素，说明过炉一次焊盘后，纯锡层厚度约为0.3μm；未过炉焊盘的表层在0.8μm左右深度出现Cu元素，说明未过炉焊盘的纯锡层厚度约为0.8μm。鉴于EDS测试精度较低，误差相对较大，接下来采用AES对焊盘表面成分进行进一步分析。

结果如图5、6、7所示：

 

 

 

最后对NG焊盘和过炉一次焊盘的极表面成分进行分析，NG焊盘在0~200nm深度范围内，主要为Sn、O元素，200~350nm深度范围内，为铜锡合金，几乎不存在纯锡层；过炉一次焊盘在0~140nm深度范围内主要为锡层，之后出现元素Cu（金属化合物），结果如图8~15所示：

 

结论： 由上述分析可知，NG焊盘在SMT贴装前已经过完一次炉，在过炉过程中，表层锡会被氧化，同时高温加剧锡与铜相互扩散，形成铜锡合金，使铜锡合金层变厚，锡层变薄。当锡层厚度小于0.2μm，焊盘将不能保证良好的可焊性，出现上锡不良失效。

 

来源：新材料在线

关键词： PCB 失效分析