掌握這種失效分析思路，新手工程師也能精準(zhǔn)鎖定PCB上錫不良根源

發(fā)布時(shí)間： 2025-09-25 00:00

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PCB上錫不良根源

PCB表面處理工藝的多元化，滿足了日益復(fù)雜的PCB組裝焊接要求的同時(shí)，也出現(xiàn)了很多兼容性問(wèn)題，其中，PCB焊盤(pán)上錫不良就是常見(jiàn)的問(wèn)題之一。

某PCB在組裝生產(chǎn)過(guò)程中焊盤(pán)出現(xiàn)明顯的上錫不良現(xiàn)象，本文將通過(guò)形貌觀察、表面分析、切片分析、驗(yàn)證分析等一系列專業(yè)的檢測(cè)分析，分析PCB上錫不良的失效原因與失效機(jī)理，并提出改善建議。

1.外觀檢查

對(duì)焊盤(pán)上錫不良位置進(jìn)行外觀檢查發(fā)現(xiàn)，NG PCBA多處焊盤(pán)位置明顯發(fā)現(xiàn)上錫不良現(xiàn)象，表現(xiàn)為焊盤(pán)潤(rùn)濕不良、焊盤(pán)露金異常。

外觀檢查

圖1.上錫不良焊點(diǎn)外觀檢查照片

2.表面分析

上錫不良焊盤(pán)表面形貌未見(jiàn)明顯污染和鎳腐蝕異常；EDS結(jié)果顯示，上錫不良位置未發(fā)現(xiàn)異常元素存在；上錫不良位置發(fā)現(xiàn)較多Au元素存在，即焊盤(pán)Au層未溶入焊錫。

表面分析

圖2.上錫不良焊盤(pán)清洗后SEM圖片及EDS能譜圖

3.剖面分析

上錫不良位置表面平整，未發(fā)現(xiàn)明顯焊錫殘留，與表面觀察結(jié)果一致。鍍層放大后，未發(fā)現(xiàn)明顯鎳腐蝕現(xiàn)象，排除鎳層腐蝕對(duì)焊盤(pán)上錫不良的影響；其他正常焊盤(pán)焊接未見(jiàn)異常。

剖面分析

圖3.NG PCBA焊點(diǎn)切片后截面形貌觀察形貌及EDS能譜圖

4.PCB光板分析

PCB焊盤(pán)表面形貌未見(jiàn)明顯污染與鎳腐蝕現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)異常元素存在。

PCB光板分析

圖4.PCB光板焊盤(pán)表面形貌及EDS譜圖

剖面分析：PCB焊盤(pán)切片后，鍍層未見(jiàn)鎳腐蝕異常；EDS結(jié)果顯示，Ni層P含量屬正常范圍。

PCB光板分析

圖5.PCB光板焊盤(pán)剖面形貌及EDS譜圖

5.AES分析

為了確認(rèn)上錫不良焊盤(pán)及PCB焊盤(pán)極表面成分狀況，現(xiàn)通過(guò)AES對(duì)上錫不良焊盤(pán)、PCB光板焊盤(pán)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

金層表面已經(jīng)存在較高含量的鎳，高鎳的存在影響了金層化學(xué)特性。

金/鎳互溶的直接影響有兩點(diǎn)：

①元素金的化學(xué)特性消失，改變了鍍層表面能，降低其潤(rùn)濕力；

②鎳原子向金層中擴(kuò)散導(dǎo)致鎳原子與氧氣接觸的概率增大，氧化鎳本身可焊性差，進(jìn)一步惡化鍍層可焊性。

PCB光板：PCB焊盤(pán)表面檢測(cè)到Ni元素；測(cè)試結(jié)果顯示，純金層厚度偏薄。（備注：C的峰極其微小，但是C的靈敏度很高，極其微小的C，峰也能出來(lái)。）

AES分析

圖6.AES測(cè)試位置

表1.PCBA不良焊盤(pán)表面清洗后AES測(cè)試結(jié)果（At.%）

AES測(cè)試位置

（備注：濺射深度參照硅片濺射速度進(jìn)行計(jì)算得出，故數(shù)據(jù)結(jié)果與實(shí)際深度有偏差。）

表2.PCB光板焊盤(pán)表面AES測(cè)試結(jié)果（At.%）

PCB光板焊盤(pán)表面AES測(cè)試結(jié)果

（備注：濺射深度參照硅片濺射速度進(jìn)行計(jì)算得出，故數(shù)據(jù)結(jié)果與實(shí)際深度有偏差。）

6.不良焊盤(pán)上錫性驗(yàn)證

不良焊盤(pán)經(jīng)過(guò)酒精清洗并浸錫后，焊盤(pán)仍存在上錫不良現(xiàn)象，這側(cè)面證實(shí)了AES分析結(jié)果的正確性，即焊盤(pán)金層的金鎳互溶嚴(yán)重影響可焊性，這種不良無(wú)法通過(guò)清洗或者改變焊接條件來(lái)得到優(yōu)化。

不良焊盤(pán)上錫性驗(yàn)證