引言

鎳腐蝕是化鎳金工藝一直以來面臨的一個品質問題，鎳腐蝕的存在會導致PCB的可焊性下降，造成焊點強度變差，甚至掉元器件等情況，降低PCBA產品的可靠性。本文以PCBA焊點焊接不良為例，通過外觀檢查、表面分析、切分分析等方法，分析其失效機理與原因，并提出改善建議。

一、案例背景

貼片后，熱壓焊端子線后輕拉有掉端子線現象，其它電容電阻用指甲推也有掉件現象。不良品同SET板未焊線的產品還發現有上錫不良現象?，F進行測試分析，查找PCBA焊點焊接不良的原因。

二、分析過程

1. 外觀檢查

選取典型不良焊點，利用體視顯微鏡對不良焊點進行光學檢查，結果如圖所示。

多數不良焊點焊盤表面存在明顯潤濕不良現象，焊盤顏色發黑異常；個別焊點脫開，脫開界面焊盤側顏色發黑。

圖1. 不良焊點外觀檢查照片

2. 表面分析

利用場發射電子掃描顯微鏡對不良焊點進行形貌觀察及成分分析，結果如下。

NG1：如圖2所示，焊盤潤濕不良位置表面平整，局部存在焊錫及助焊劑殘留現象；潤濕不良表面含有C、O、P、Sn、Ni元素，焊錫殘留位置含有C、O、Ag、Sn、Ni、Cu元素，助焊劑殘留位置含有C、O、Sn、Ni元素，均未見異常元素存在，排除污染對焊盤潤濕不良的影響。

圖2. 不良焊點（NG1）表面形貌觀察及成分分析結果

NG2：如圖3所示，焊點脫開界面（焊盤側）平整，成分含有C、O、P、Sn、Ni元素，未見異常元素存在。

圖3. 不良焊點（NG2）表面形貌觀察及成分分析結果

3. 剖面分析

對上述不良焊點切片后，利用場發射掃描電子顯微鏡對截面形貌及成分進行觀察分析，結果如下。

NG：如圖4所示，切片結果顯示：不良焊盤切片后，焊錫殘留位置及未殘留位置，都發現不潤濕現象；放大觀察后，不潤濕位置存在明顯的連續性鎳腐蝕異常；Ni層P含量為6.2wt%。

圖4. 不良焊點（NG）切片后截面形貌觀察及成分分析結果

三、總結分析

外觀檢查結果顯示：多數不良焊點焊盤表面存在明顯潤濕不良現象，焊盤顏色發黑異常；個別焊點脫開，脫開界面焊盤側顏色發黑。

不良位置表面分析結果顯示：焊盤潤濕不良位置表面平整，局部存在焊錫及助焊劑殘留現象；潤濕不良表面含有C、O、P、Sn、Ni元素，未見異常元素存在，排除污染對焊盤潤濕不良的影響。

不良位置剖面分析結果顯示：焊錫殘留位置及未殘留位置，都發現不潤濕現象；放大觀察后，不潤濕位置存在明顯的連續性鎳腐蝕異常；Ni層P含量在6.2wt%~7.5wt%之間。

綜上所述，PCBA焊點焊接不良的原因主要與連續性Ni層腐蝕有關，Ni層腐蝕后，焊接過程中，Au層迅速熔融焊錫中，而作為焊接基底的Ni層無法與焊錫形成有效的冶金結合，即IMC層，最終導致焊點潤濕不良的發生。

Ni層腐蝕主要是因為PCB焊盤在浸金過程中，鎳層表面遭受過度氧化反應。大體積的金原子不規則沉積，及其粗糙晶粒之稀松多孔，造成底下鎳層持續發生『化學電池效應』(Galvanic effect)，進而使得鎳層不斷發生氧化，導致在金面下生成未能溶解的鎳銹持續累積而成。

四、結論與建議

PCBA焊點焊接不良的原因主要與PCB焊盤Ni層發生了連續性鎳腐蝕有關，導致基底Ni層無法與焊錫生成有效的冶金結合，即IMC層，最終導致焊點潤濕不良的發生。

改善建議

增加PCB物料來料質量管控，如可焊性驗證測試，避免異常物料流入生產。

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