PTH焊點(diǎn)上錫不良 | 電子制造中的關(guān)鍵工藝與不良危害解析

焊點(diǎn)上錫是電子制造中不可或缺的重要工藝環(huán)節(jié)。在電子元件和電路、電路板焊接過程中，于焊點(diǎn)上燙上一團(tuán)錫的過程。這一步驟旨在確保焊接材料與焊點(diǎn)之間形成牢固無縫的焊接界面，從而提高焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性能，保證電路板的穩(wěn)定性和可靠性。

我們收到從市場退回的PCB板，在波峰焊接后，個別PTH孔出現(xiàn)上錫不良現(xiàn)象，PCB表面處理方式為OSP。為了精準(zhǔn)判定失效原因，我們將采用專業(yè)且詳盡的檢測分析方法，查找其失效原因。

測試分析

1 外觀檢查

利用體視顯微鏡對PCBA上錫不良通孔焊點(diǎn)及其他通孔焊點(diǎn)進(jìn)行光學(xué)檢查，結(jié)果如圖1所示：

個別PTH焊點(diǎn)明顯發(fā)現(xiàn)上錫不良現(xiàn)象，表現(xiàn)為通孔無明顯填錫異常；其他焊點(diǎn)，較多位置通孔焊盤疑似存在潤濕不良現(xiàn)象，后續(xù)利用切片分析手段進(jìn)一步觀察確認(rèn)。

圖1. 上錫不良PTH焊點(diǎn)光學(xué)檢查照片

2 X-Ray&CT觀察

圖2為X-Ray及CT觀察，結(jié)果顯示：①個別焊點(diǎn)存在無明顯填錫及填錫高度不足現(xiàn)象；②個別焊點(diǎn)內(nèi)部存在空洞現(xiàn)象；③失效焊點(diǎn)及未失效焊點(diǎn)均觀察到pin針偏位現(xiàn)象；④失效焊點(diǎn)未見明顯孔破異常。

圖2. NG1異物紅外分析圖

3 表面分析

用場發(fā)射掃描電子顯微鏡對失效焊點(diǎn)進(jìn)行形貌觀察和成分分析發(fā)現(xiàn)：

失效焊點(diǎn)及未失效焊點(diǎn)，通孔拐角位置都發(fā)現(xiàn)異物殘留現(xiàn)象，成分分析結(jié)果顯示，異物位置含有C、O、Br、Si、S、Sn、Ba、Cu元素， O、Br、Sn元素推測為助焊劑所含元素，C、O、Si、S、Ba元素推測為綠油殘留所含元素，后續(xù)通過切片分析進(jìn)一步確認(rèn)；失效焊點(diǎn)孔環(huán)表面發(fā)現(xiàn)異常Cl元素。

圖3. NG 焊點(diǎn)及OK 焊點(diǎn)形貌觀察及成分分析結(jié)果

4 剖面分析

剖面分析結(jié)果顯示：①個別焊點(diǎn)孔環(huán)表面局部無明顯焊錫殘留，推測焊盤表面潤濕異常；②孔壁焊接正常位置IMC生成連續(xù)，厚度在1.28μm~3.21μm；③失效焊點(diǎn)及未失效焊點(diǎn)，通孔拐角潤濕不良位置都發(fā)現(xiàn)異物殘留，成分含有C、O、Al、Si、S、Sn、Ba、Cu元素，所含元素與表面分析結(jié)果一致，根據(jù)異物形貌及成分可知，該異物為綠油殘留。

圖4. NG 焊點(diǎn)及OK 焊點(diǎn)截面形貌觀察及成分分析結(jié)果

5 PCB光板分析

光學(xué)觀察：如圖5所示，所有PTH通孔孔環(huán)表面完好，未見明顯異色、刮傷等現(xiàn)象；個別PTH通孔拐角位置發(fā)現(xiàn)顆粒狀異物殘留。

SEM+EDS觀察：如圖6所示，所有PTH通孔孔環(huán)表面形貌異常，成分含有C、N、O、Cl、I、Cu元素，其他Cl、I為異常元素；拐角位置顆粒狀異物含有C、N、O、Cl、Cu元素，Cl為異常元素，顆粒所含元素與PCBA通孔拐角殘留綠油成分存在明顯差異，說明該顆粒狀異物并非PCBA通孔焊點(diǎn)所發(fā)現(xiàn)的綠油殘留。

圖5. PCB光板PTH通孔光學(xué)檢查照片

圖6. PCB光板PTH通孔孔環(huán)表面形貌觀察及成分分析結(jié)果

6 PCB光板上錫性驗(yàn)證

對PCB光板進(jìn)行浸錫試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)個別PTH孔環(huán)表面發(fā)現(xiàn)局部潤濕不良現(xiàn)象，潤濕面積小于95%，不滿足IPC標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖7. PCB光板PTH通孔浸錫后光學(xué)觀察典型照片

結(jié)論

結(jié)論：

①通孔拐角位置異常綠油殘留，影響了整個通孔的上錫性；

②PCB光板OSP膜存在異常污染（含有異常Cl、I元素），降低了通孔孔環(huán)及孔壁的潤濕能力。

建議：

嚴(yán)格管控PCB光板綠油涂覆工藝及OSP膜工藝質(zhì)量，避免通孔拐角綠油殘留及OSP膜污染。

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