无铅喷锡(HASL)上锡不良案例研究
PCB无铅喷锡PFMEA分析范例
板子浸助焊剂后到喷 锡停留时间长
holding time from 2 flux coating to HASL is too long
涂助焊剂10min内完成喷锡 control holding time
within 10 min from flux coating to HASL
来料污渍dirty incoming boards
1
每批来料抽检spot inspect every lot of the incoming boards
生产目检 employee checks
7
49
绿油PAD边发白
微蚀过度over microetching
掉油solder mask on pad turn white and drop from
锡面粗糙rough solder 5 surface
H2SO4含量偏低 sulfuric acid concentration is
too high
2
浓度控制在2-4%
每班化学分析一次
control according to 2- chemical analysis
4%
every shift
4
56
SPS含量偏低SPS content is too
探 测R 度P DN
前处理吸干:吸干板 面水份
sponge:sponge water on board
surface
吸干不够 unadequate
sponge
影响吹干效果 affect the
drying
5
影响外观 affect cosmetics
失效分析典型案例分享--镍腐蚀
沉锡
沉银
无铅喷锡
（Immersion Tin) (Immersion silver) (Lead free HASL)
OSP
在电路板裸铜表面 在电路板裸铜表 在电路板裸铜表 在电路板裸铜表面 沉积形成一层平整 面经化学置换反 面经化学置换反 经热风整平形成一 而致密的有机覆盖 应形成一层洁白 应形成一层洁白 层较光亮而致密的 层，厚度约0.2而致密的锡镀层， 而致密的银镀层， 无铅覆盖锡合金层， 0.6um，既可保护 厚度约0.7-1.2um。 厚度约0.15-0.4um。 厚度约1-40um。 铜面，又可保证焊
表面易被污染而 影响焊接性能
表面易被污染，银 面容易变色，从而 影响焊接性能和外 观
表面处理温度高， 可能会影响板材和 阻焊油墨的性能
表面在保存环境差 的情况下易出现 OSP膜变色，焊接 不良等
电镍金后还经 过多道后工序， 表面处理后若 受到污染易产 生焊接不良
成本很高
完成沉锡表面处 理后如再受到高 温烘板或停放时 间较长，则可导 致沉锡层的减少
u
Pu
Pu
Pu
P uP
Pu P
uP
Pu P
u
u
Ni
Ni P
Ni
Ni
Ni
P
Ni
Ni
Ni P
Ni Ni
Ni P
Ni
Ni
Ni
P
Ni
富磷层
Ni
Ni P
Ni
Ni
Ni P
Ni
Ni
Ni
无铅喷锡（HASL）润湿不良问题及对策
无铅喷锡（HASL）润湿不良问题及对策常成祥;王振荣【摘要】针对东莞康佳电子有限公司生产无铅喷锡（HASL）PCB板时所遇到的焊盘润湿不良问题，采用了正常PCB板材与异常PCB板材对比，对smt生产制程条件进行内检等方法措施，以及最终对焊盘异常的PCB送国家级实验室5所分析结论确认焊盘润湿不良问题的主要表现为锡膏对PCB焊盘润湿不良．造成不良的主要原因与PCB焊盘HASL表面不平整以及焊盘已发生合金化降低其可焊性有关。
并在批量生产中采取烘烤箱使用1053±5℃，烘烤4小时烘烤PCB和使用酒精擦洗PCB焊盘来减少润湿不良的方法措施保证生产。
%This article in view of Dongguan Konka Electronics Company Limited production of Heat Air Solder Level PCB board encountered by the pad poor wetting problems. Using the normal PCB contrast with anomalies PCB, On SMT production process conditions were seized and other measures, And final send the poor wetting pad in PCBs to National Lab.5 Analysis confirmed the pad wetting the main show of the problem for the solder paste on the PCB pad poor wetting, The main cause of adverse with the PCB pad HASL surface roughness and pads have been alloying reduces its weldability, In mass production is adopted in the baking oven using 105±5℃ ,4 hours of baking PCB and the use of alcohol scrub PCB pads to reduce wetting method measures to ensure production.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)015【总页数】4页(P124-127)【关键词】HASL;热风整平;无铅喷锡;缩锡;润湿不良;拒焊【作者】常成祥;王振荣【作者单位】东莞康佳电子有限公司，广东东莞523685;陕西省电子信息产品监督检验院，陕西西安710004【正文语种】中文【中图分类】TM205.12003年1月欧盟议会和欧盟理事会通过了RoHS指令，即在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令，也称2002/95/EC指令，2005年欧盟又以2005/618/EC决议的形式对2002/95/EC进行了补充，明确规定了六种有害物质的最大限量值。
HASL润湿不良案例分析
HASL焊盘可焊性不良原因分析摘要本文通过对一典型的热风整平处理的焊盘可焊性不良的原因分析，介绍了可焊性不良的基本分析程序与手段。
同时发现导致该类型不良的原因不是通常所认为的镀层表面污染或厚度不足的问题，而是热风整平的工艺控制不当，导致焊盘表面焊锡已经几乎完全合金化，表面的锡铜的金属间化物代替了本应该是的焊料，最终导致可焊性严重下降。
关键词：HASL处理可焊性金属间化物前言为了保持PCB焊盘在焊接组装时仍然具有良好的可焊性，通常都需要在焊盘铜箔的表面进行表面处理。
典型的表面处理方式有化学镍金、电镀镍金、化学浸银、有机可焊性保护层（OSP）、化学镀锡或电镀锡、热风整平（HASL）等等，这些表面处理方式在可焊性保持时间、成本、可焊性以及可制造性等方面各有优缺点。
由于电子产品在向小型化、多功能化等方向快速发展，PCB也相应的向小型化、高密度方向发展，同时由于电子组装越来越多的采用表面贴装的方式以及其对PCB焊盘平整度的要求，PCB的表面处理方式也越来越多的采用化学镍金。
但那些通用的家电产品以及大型的通讯设备的主板由于其小型化的要求并非严格，成本反而是一个重要的考量要素的时候，这些电路板将大量使用OSP以及HASL的表面处理方式，相比之下，用HASL处理的焊盘表面就是焊锡，与线路板组装焊接时使用的焊锡具有很好的兼容性，因此，HASL处理的焊盘的可焊性与可靠性似乎更有保证。
但是HASL处理的PCB也有明显的缺陷，即由于焊锡的表面张力的影响导致焊盘表面平整度差，高密度贴装的时候影响焊锡膏的印刷进而影响组装质量；另外就是HASL工艺中PCB需要经过高温熔融的焊锡，其基材必然收到损伤，特别是无铅化后HASL工艺使用的温度更高，以满足使用更高熔点的无铅焊锡后表面处理的效果。
由于成本的原因，目前主要的无铅HASL处理主要使用的是锡铜系列的无铅共晶焊料，因此HASL 的工艺温度往往要在260度以上。
本以为HASL的优势是其具有良好的可焊性，但是我们最近却常常遇到了较多的HASL表面处理的PCB可焊性不良的质量案例，造成了PCB用户的严重的损失，进而导致了供需双方的质量纠纷。
喷锡可焊性不良失效分析表面合金化
喷锡可焊性不良失效分析---表面合金化1.前言：PCB连接盘都是铜导体，最终都要进行表面涂覆处理（包括有机防氧化涂层（OSP）、热风整平（HASL）、化学镀镍浸金（ENIG）、化学浸锡（ISn）、化学浸银（IAg）、电镀镍金等），目的是保护连接盘铜面不被污染、氧化，提高可焊性和结合力。
对于喷锡板和沉锡板，在完成表面处理后，铜与锡之间均会形成一定厚度的铜锡合金层（IMC），当焊盘局部位置锡层厚度过薄时，就可能产生IMC层裸露在焊盘表面的情况，即表面合金化，IMC层是铜与锡之间的过渡层，它的出现表明未出现虚焊的情况，但其润湿性较差，一旦裸露在焊盘表面，则容易引起可焊性不良。
2.案例分析：2.1问题描述：同型号回流后的PCBA和浸锡实验后的PCB均存在局部焊盘缩锡现象。
图1不良PCBA和PCB外观图2.2分析过程：2.2.1金相显微镜观察采用金相显微镜对不良PCBA缩锡位置和同型号PCB焊盘进行观察，见图2：图2 不良板客诉位置和库存板焊盘金相观察根据上图可以看到，PCBA有明显的缩锡现象；而同型号的PCB焊盘锡面颜色不均，边缘疑似锡薄。
2.2 .2锡厚测量采用X-Ray测厚仪，对PCB锡厚进行测试，结果如表1所示：如表1所示，存在明显的锡厚不均现象，锡厚位置的厚度满足工艺要求，而锡薄位置低于工艺要求。
2.2.3 表面微观形貌观察和元素分析采用扫描电子显微镜和X射线能谱仪，对PCBA缩锡位置表面和同型号PCB焊盘表面进行微观形貌观察和元素分析，如图3所示：图3 PCBA缩锡位置和未经回流的PCB焊盘表面微观形貌观察和元素分析从以上微观形貌和元素分析结果可以看到，PCBA缩锡位置和同型号PCB焊盘均主要包含O、Cu和Sn元素，而无异常元素存在。
两者均分析出了Cu元素，可能存在IMC （Cu-Sn合金层）裸露在表面的情况。
2.2.4 IMC和锡厚观察采用扫描电子显微镜对PCB焊盘的IMC和锡厚进行观察，如图4所示：图4 库存板焊盘IMC和锡厚观察由上图可知，PCB焊盘锡层存在中间厚边缘薄的现象，中间锡厚位置IMC为2.70μm，边缘锡薄位置IMC为2.34μm，且已生长至焊盘表面，没有可焊接的锡层。
无铅喷锡SMT上锡不良的几种分析思路
无铅喷锡SMT上锡不良的几种分析思路无铅喷锡在SMT上锡不良的几种分析思路1、无铅喷锡的历史演变：热风整平作为一种PCB焊锡面的表面处理方式在PCB行业已广泛应用了数十年，然而自WEEE(Waste from Electrical and Electronic Equipment)和ROHS(Restriction of Use of Hazardous Substances)的先后出台，所有电子产品无铅化的转变让所有人意识到有铅制程的气数已尽。
国内也于2007年6月份开始了无铅化的进程推进，无铅的表面处理方式也随之发展。
于是出现了多种无铅表面处理方式：(1)化学浸镍金(ENIG：Electroless Nickel and Immersion Gold)。
(2)化学浸锡(I-Tin：Immersion Tin)。
(3)化学浸银(I．Ag：Immersion Sliver)。
(4)有机保护膜(OSP：Organic Solderability Preservatives)。
(5)无铅焊料热风整平(HASL：Tot Air Solder Levelling)。
本文重点介绍此种表面处理方法在SMT生产过程中上锡不良的几种因素及处理对策。
2、无铅喷锡的工艺方法：要解决无铅喷锡在SMT生产时出现上锡不良，首先得对无铅喷锡工艺有个详细的了解。
下面介绍的为无铅喷锡工艺方法。
无喷锡分为垂直喷锡和水平喷锡两种，其主要作用为：A、防治裸铜面氧化；B、保持焊锡性。
喷锡的工艺流程为：前清洗处理→预热→助焊剂涂覆→垂直喷锡→热风刀刮锡→冷却→后清洗处理A．前清洗处理：主要是微蚀铜面清洗，微蚀深度一般在0.75-1.0微米，同时将附着的有机污染物除去，使铜面真正的清洁，和融锡有效接触，而迅速的生成IMC；微蚀的均匀会使铜面有良好的焊锡性；水洗后热风快速吹干；B．预热及助焊剂涂敷预热带一般是上下约1.2米长或4英尺长的红外加热管，板子传输速度取决于板子的大小，厚度和其复杂性；‘60mil(1.5mm)板子速度一般在4.6-9.0m/min之间；板面温度达到130-160度之间进行助焊剂涂敷，双面涂敷，可以用盐酸作为活化的助焊剂；预热放在助焊剂涂布以前可以有效防止预热段的金属部分不至于因为滴到助焊剂而生锈或烧坏；C．沾锡焊锡：融锡槽中含锡量约430公斤左右，为纯锡或SN100C共熔eutectic组成的焊锡合金,温度维持在260度左右；为避免焊锡与空气接触而滋生氧化浮渣，在焊锡炉的融锡便面故意浮有一层乙二醇的油类，该油类应考虑与助焊剂之间的兼容性compatible；板子通过传输轮滚动传输速度约9.1m/min,在锡炉区有三排上下滚轮，停留时间仅约2秒；前后两组滚轮之间的跨度为6英寸，滚轮长度为24英寸以上，故可以处理的板面上限为24英寸；上下风刀劲吹，上下风刀之间的间距为15-30mil，风刀与垂直方向的月呈2-5度倾斜有利于吹去孔内的锡及板面的锡堆；D．热风压力设定的相关因素：板子厚度，焊盘的间距，焊盘的外形，沾锡的厚度（垂直喷锡中为了防止风刀与已变形的板面发生刮伤，风刀与板面之间的距离相当宽，故容易造成焊盘锡面的不平）E．冷却与后清洗处理：先用冷风在约1.8米的气床上由下向上吹，而将板面浮起，下表面先冷却，继续在约1.2米转轮承载区用冷风从上至下吹；清洁处理除去助焊剂残渣同时也不会带来太大的热震荡thermal shock3、无铅喷锡PCB的几个关键点：A．水平喷锡的厚度：2.54um(100mil),5.08 um (200mil),7.62 um (300mil),可以通过微切片测定锡厚：细抛光后用微蚀方法找出铜锡合金之间的IMC厚度，微蚀药水的简单配制：双氧水与氨水1：3的体积比微蚀10-15秒钟；IMC的厚度一次喷锡一般在6微英寸(0.32um)，2次在8个微英寸左右(0.447um)；喷锡厚度可以用x-ray荧光测厚仪测定.B．喷锡厚度与风刀的关系：焊盘上能够保留的锡厚受两种作用力因素影响：a.表面张力surface tension决定最后平衡后的着锡厚度，焊盘的面积大时，其固化后着锡的厚度也较高b.风刀的压力；风刀压力大，最后着锡的厚度也会降低，外形较小的焊盘其表面张力通常比较大，可耐得住热风刀的推刮，故可以留下较厚的焊锡；外形较大的焊盘，表面张力较小，热风刀会刮去较多的锡，仅在焊盘末端留下较小的锡冠cresb；C．通孔壁上的锡厚：孔壁上由内层平环引出或延伸者，会造成一座散热座heat sink效应，使喷上的融锡比较容易冷却固化，固锡层较厚.一般无孔内平环的镀通孔内孔内所能保持的锡厚与通孔的纵横比似乎并无明显的关联；孔拐角处锡厚约0.75微米30微英寸左右，从孔两端转拐角到孔中心，锡厚渐增；孔径的缩减量约为18-30微米，以孔中央缩小得最为显着，该处沾锡层最厚；D. 喷锡完后的PCB表面俯视图：E. 喷锡完后的PCB纵切面图：4、IMC Intermetallic compound：对无铅喷锡有个基本概念后，在无铅喷锡的过程中，IMC是喷锡能完成的关键因素，因此本节来对IMC 进行解读。
无铅喷锡上锡不良问题探究与改善
可 持 续 发 展 的道 路 。 这 些 《 令 》 等 的颁 布 和 实 指 施 ， 意 味着 将 对 电子 行 业 和 其 他 行 业 产 生 深 远 的 影
响 ，也意 味着 无铅 化等 的变 革 时代 的开始 与 到来 。
２ 无铅 热风 焊料 整平 现状
受 欧 盟 Ｒｏ 指 令 和 我 国 《 ＨＳ 电子 信 息 产 品污 染 防 止 管 理 办法 》 、 《 电子 产 品污 染 管 理 办法 》 的影 响 ，我 司无 铅 热 风 焊 料 整 平 板 有 明 显 的 上升 趋 势 ， 因 而 也 有 相应 的客 户 投 诉 我 公 司 无 铅热 风焊 料 整 平
ｄ ｆ ｃ． ｎｏ ｄ ｒｔ ｃ ｉｖ ｐ ｉ ａ ｕｓｎ ｓ ｏ ｌ． ｅ ｅ ｔ ｉ ｒ ｅ ｏａ ｈ ｅ ｅｏ ｔｍ ｌ ｂ ｉ ｅ ｓｇ ａｓ
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ
ＨＡＳＬ； ｉ ｔａｂｌｙ ｄｅ ｅｃ ｔｎｗｅ ｔ ｉｔ ｆ ｔ ｉ
１
刖 吾
欧 盟 于２ ０ 年 ２ １ ０３ 月 ３日颁 布 了Ｒｏ Ｓ （ 《 ｌ 即 禁
电子 产 品 无 铅 的 呼 声越 来越 高 ，对 环 境 的改 善
起 到 了 ＿。 的积 极 作 用 ，相 应 的带 来 了 电子 产 品 的 。 定
工 艺 制 作难 度 ，无 铅 焊 料 的熔 点 比有 铅 焊 料 的熔 点
高 出３ Ｏ℃ ～４ ０℃ （ １ 细列 举 了一 些无 铅 焊料 和 表 详
ｅ ｅ ｉ ｅ ｔ ｔ ｒ ｃｎ ｖ ｄ ｎ ｅ ｈｉ ｒｉ ｌ ｒ ｖｉｅ ｏ ｐ ｅｅ ｓ ｌｔｏ ｘｐ ｒｍ ｎ ｓｗｉｈ ｔａ ｉ ｇ ｅ ｉ ｅ ｃ ，ｔ ｓａｔｃｅ ｐ ｏ ｄ ｓｃ ｍ ｌｔ ｏｕ ｉ ｎ ＨＡ Ｓ ｅ ｉｔｏ ｈ ｏ ｉ ｔ ｂ ｌ ｙ Ｌ ｘ ｓ ｎ ｔ ｅｐｏ ｒｔｎ ｗｅｔ ｉ ｔ ａ ｉ
HASL(喷锡)
应届毕业生培训
皆利士电脑版（广州）有限公司
Multi-layer Board Manufacturing Process
HASL - 喷锡
C、贴金手指保护胶 目的在保护金手指以免渗锡，其选择很重要，要能耐热、 贴紧、不留残胶。
D、前清洁处理 主要的目的是将铜表面有机污染氧化物等去除，一般的 处理方式如下:
B、流程
HASL - 喷锡
不管是垂直喷锡或水平喷锡，正确的制造流程一样如下：
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HASL - 喷锡
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课堂守则
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HASL - 喷锡
1.3锡炉中各种杂质的影响
喷锡品质的好坏，因素复杂，除上述之锡炉温度高压喷气温度以及 浸锡时间外，另一个颇为重要的因素是污染的程度。
温度与时间的控制以各种方式做监控。但是，杂质的in-line监控却 是不可能的，它是需要特殊的分析设备来做精确分析，如AA等，
槽液寿命，视铜浓度而定，所以为维持etch rate的稳定 ，可以分析铜浓度来控制添加新鲜的药液。 一般要求Cu2+浓度小于40g/l。
上锡不良分析报告
百分比 Sigma 23.75 52.67 0.43 0.53
Pb M
16.6
23.58
0.51
样品2（正常板） 总量
100
7
无异常
8
c、从EDS分析结果显示，异常板与正常板铜 含量没有多少差别。
9
三、总结
1、从客户反馈不良率30%及客户退货板数量来看，
约有2000PCS（5780×30%+192=1926）不良，此 次投诉为批量性不良，只有生产条件（设备、工艺参 数）异常时，才有批量性不良。 2、结合以上分析结果，21977客户投诉上锡不良为锡 厚不够。
21977上锡不良分析报告
由：彭俊勇 审核： To： 刘生
Cc：
尚生
日期：2011年11月28日
目 录
一、背景 二、原因分析 三、总结 四、改善及建议
2
一、背景
JJL客户投诉有铅喷锡板FP21977-2B04E严重上 锡不良，不良率为100%。
不良图片
不良图片
3
二、原因分析
1、不良状况：客户退回5780PCS PCB及 192PCS PCBA上锡不良板，不良率为30%，有近 2000PCS不良。
10
四、改善及建议
为确保生产品质，避免此类不良遭到客户投 诉给公司带来损失，应保证锡厚满足我司工艺 要求≥20″。
11
Thanks！
12
4
Байду номын сангаас
元素
重量
重量百 原子 分 比
百分比 7.64 26.02 49.55 16.78 0.19 0.59 0.87 0.9
百分比 Sigma CK Cu K Sn L Pb M 0.83 14.89 52.97 31.32
无铅喷锡(HASL)上锡不良
PCB为无铅喷锡.喷锡为Sn Ni Cu,使用锡膏的成分为Sn Ag Cu.工艺为无铅工艺.PCB从供应商生产到SMT 贴装,过程时间大概10天左右,PCB真空包装.贴装前未对PCB进行烘烤.贴装完B面到再贴装到A面,相隔时间4小时内.现已经要求供应商对不良的焊盘做一个成分分析,报告下周会出来,到时候再传给大家看看.再传一些不良图片给大家看看.下图IC位置的不良比上面轻微一些.该批生产100%都有此现象.
问题已经解决,是PCB喷锡过薄造成.当过第一次炉的时候,PCB焊盘内的铜离子因高温会发生迁移的现象.
就会造成PCB PAD喷锡表层Cu含量过高,影响第二次的焊接质量.谢谢各位给予支持!。
无铅喷锡(HASL)上锡不良案例研究
无铅喷锡（HASL）上锡不良案例研究由于欧盟、美国和我国等国家和地区对铅等有毒物质使用的限制，电子组件中传统的有铅喷锡PCB已经向无铅喷锡PCB转化。
然而，在无铅喷锡PCB的使用过程，很多技术人员发现PCB 在经过一段时间储存或者经历高温过程后（如回流焊接过程），PCB焊盘很难被焊料润湿，从而造成无铅喷锡PCB部分焊盘出现上锡不良现象。
本文将以典型案例分析的方式，给出无铅喷锡PCB上锡不良的失效机理，并介绍针对上述不良的主要分析思路和分析方法，并给出避免无铅喷锡PCB出现上锡不良的相关措施。
本文的研究结果避免无铅喷锡PCB出现上锡不良，提高电子产品的可靠性有一定的指导意义。
1 案例的背景某单位送回流焊接后PCBA样品5块和同批次PCB空板5块，委托单位反应该批次PCBA在经过一次回流焊接后，第二面（B面）部分焊盘存在上锡不良现象，而且在某些IC引脚位置尤为明显。
上锡不良的的PCB比例为5%左右。
考虑到PCB的A、B面没有显著的差异，且只在第二面存在上锡不良现象，委托单位对焊接工艺顺序进行调整，发现原本焊接良好的A面也存在一定的上锡不良现象，而B面则明显改善。
同时委托单位表示，该PCB已经使用很长时间，只有最近的这一批存在上锡不良现象。
由于无法准确判断导致上锡不良的原因，委托要求对失效的原因进行分析，从而为解决该失效提高依据。
由于涉及客户的部分信息，为保密要求不提供外观照片。
2 分析过程2.1 总体思路根据委托单位提供的信息，该PCB采用的无铅喷锡工艺，且改变工艺流程对上锡不良的现象有明显的改善，初步推断失效的原因可能与无铅喷锡表面镀层在高温下的合金退化导致可焊性下降有关。
为了对该失效推断进行验证，则分析思路为：对失效PCBA具体的失效部位进行外观检查，重点检查失效部位的润湿情况，区分上锡不良为不润湿或反润湿，同时检查焊料对引脚的润湿情况。
外观检查后对上锡不良焊盘进行切片，验证其镀层的质量情况，重点考核镀层厚度和镀层中锡铜合金情况。
上锡不良分析报告
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四、改善及建议
为确保生产品质，避免此类不良遭到客户投 诉给公司带来损失，应保证锡厚满足我司工艺 要求≥20″。
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2、原因分析：导致喷锡板上锡不良可能原因有1、 锡薄，2、锡缸铜离子含量超标，3、离子污染。 3、分析： a、对客户退回不良板进行分析，测得严重不上 锡位锡厚如下： 12.86″ 12.98″ 11.37″ 12.33″ 11.45″ 注： 我司工艺要求锡厚≥ 20″
b、对客户退回不良板外发ATO进行EDS分析，分 析结果显示，未发现异常元素。
百分比 Sigma 23.75 52.67 0.43 0.53
Pb M
16.6
23.58
0.51
样品2（正常板） 总量
100
7
无异常
8
c、从EDS分析结果显示，异常板与正常板铜 含量没有多少差别。
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三、总结
1、从客户反馈不良率30%及客户退货板数量来看，
约有2000PCS（5780×30%+192=1926）不良，此 次投诉为批量性不良，只有生产条件（设备、工艺参 数）异常时，才有批量性不良。 2、结合以上分析结果，21977客户投诉上锡不良为锡 厚不够。
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元素
重量
重量百 原子 分 比
百分比 7.64 26.02 49.55 16.78 0.19 ห้องสมุดไป่ตู้.59 0.87 0.9
百分比 Sigma CK Cu K Sn L Pb M 0.83 14.89 52.97 31.32
总量
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样片1
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无异常
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元素
元素
重量
重量百 分 比
V10B PCB上锡不良分析报告
一、事件描叙4/26日，smt L4夜班生产V10B 80PCS,在做AOI 程式时，发现PCB 上锡异常；不良比例达100%；生产已全部生产完成。
二、不良图片上锡空焊盘上的锡膏回流后回缩于焊盘的 贴片元件在回流后，上锡饱满；焊盘上的一端，超过1/3的焊盘不吃锡。
锡膏回流后成收缩聚集之势；有明显得不润湿。
贴片元件在回流后，上锡饱满；焊盘上的 左边卡槽钢网开孔外扩，外扩后的面积锡膏回流后成收缩聚集之势；成明显的断层。
是PCB PAD 面积的2倍以上，回流后PCB PA 表现为拒焊。
约有1/4裸露在外面；右边电容焊盘中间部分较强烈的排斥锡膏；二、PCB表面处理V10B PCB 上锡不良分析报告图（1）图（图（4）图（图（7）图（NG在放大镜下可见焊盘上喷锡的覆盖率，红 部分焊盘上喷锡只约占焊盘面积的1/4色部分基本上是没有覆盖到，大部分不到1/2。
都不到；公司生产另一款产品（mmn),喷锡较饱满 公司生产另一款产品（mmn),喷锡较为平焊盘覆盖率在80%以上。
整体上圆润均匀。
三、生产炉温图（10）图（11OK图（13）实测炉温：浸泡时间(150℃—180℃）：在70S左右； 回流时间（220℃以上）：四、问题分析1、该PCB表面处理工艺为喷锡；也叫热风焊锡整平(HASL),它是在PCB表面涂覆熔融锡铅焊料并用加形成一层既抗铜氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆层。
热风整平时焊料和铜在结料厚度大约有0.02mm-0.05mm；2、从不良的焊接图片上看，元件上锡饱满表现为良好的润湿性；焊盘上的锡膏在PCB焊盘反而表现为润湿性差、拒焊。
3、从不良焊接图片和不良的焊盘图片可发现，空焊盘上的锡膏结晶的走势同焊盘焊盘面积小等特征；4、从两种不同供应商的PCB表面处理情况看，（V10B PCB）在表面处理上明显的存在喷锡不均匀，形成的IMC层被渗透氧化的可能性极高；5、从炉温上看，未见异常；五、结论综上几点，可判断为PCB表面处理异常，喷锡不均匀、过薄；形成的IMC层氧化导致PCB PAD拒六、处理经同客户、供应商协商，剩下的PCB退还供应商重新处理。
Immersion Silver-Tin -HASL工序缺陷分析及不良品质改善措施
刮花报废
0.016%
0.013%
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Improvement Action Of HASL Top 1 Defect
1、铅锡上金指报废主要因H2112报废所导致，由于其VIA孔距金手指边太近， 不足40mil而易上锡，因此改善如下： A：贴好红胶纸以后需增加辘板次数和烤板时间，由原来的： 横、竖各过一次辘板机 烤板（150℃/30min) 横、竖各 过一次辘板机 喷锡； 改为：横、竖各过一次辘板机 烤板（150℃/30min) 横、竖各过一次辘板机 烤板 （150℃/30min) 横、竖各过一次辘板机 热板喷锡 ； B：对返喷板需重新贴红胶纸按上面流程辘板、烤板； C：建议客户将距金手指不足40mil的VIA孔用绿油塞住； 2、完成时间：2007-09-08； 4、负责人：钟小军/杨俊波/刘军（PD)；
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The END
Thanks!
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目标率 最后通过率
99.99% 99.98% 99.97% 九月
十月 十一月 十二月 一月
二月
三月
四月
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Immersion Tin Final Yield Overview
100.01% 100.00% 100.00%
Immersion Tin final yield
100% 100% 100% 100% 100% 100%
HASL final yield
100.00%
99.95% 99.95% 99.94%
目标率 最后通过
99.94% 99.93% 99.96% 99.92% 99.94%
99.95% 99.90% 99.85% 99.80% 99.75% 九月 十月 十一月
失效分析典型案例--焊点质量
小结
引起元件脱落的可能原因 1、焊盘被污染 2、金层质量（污染、太厚/太薄及晶粒粗大） 3、镍层质量（镍腐蚀、P含量：7~11%） 4、IMC太厚/太薄（1~3μm） 5、富P层太厚
案例3.插件孔焊接后吹孔失效分析
NG样品和光板插件孔均发现明显孔破现象，此类现象的存在，在生产及 储存过程中容易储存湿气，在后期焊接中，孔破处存储的湿气在高温下 易膨胀而产生一定气压，往外将孔中灌入的焊锡吹出，形成“吹孔”； 光板孔壁还发现部分铜瘤位置存在铜层褶皱现象，其间隙易存储湿气， 且会降低铜层的连续性和厚度均匀性，大大降低铜层的抗拉伸性能，在 后续焊接高温下，由于板材Z轴方向的膨胀，这些铜层褶皱位置很容易 出现开裂形成孔破，进而诱发“吹孔”现象的产生。
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小结
引起焊接不良的可能原因 1、焊盘被污染 2、焊盘氧化严重 3、锡层太薄
案例2.元件脱落失效分析
通过表面形貌观察，焊盘发现严重镍腐蚀，进一步通过切片观察发 现存在较多贯穿镍层镍腐蚀和IMC不连续的现象。
通过表面形貌观察光板金面良好，剥金后发现 镍面存在严重镍腐蚀，大量存在细密镍腐蚀。 从沉金后的外观仍然给人良好的假象。当这种 焊盘进行焊接时，作为可焊性保护层的金迅速 溶解到焊料中去，而被腐蚀氧化了的镍则不能 与熔融焊料形成良好的IMC层，导致可焊性及焊 点可靠性严重下降。
中国赛宝-锡手指发黑失效案例
中国赛宝-锡⼿指发⿊失效案例锡⼿指发⿊失效案例A Failure Analysis Case for Nigrescence of Sn Finger*************摘要PCB锡⼿指表⾯处理为HASL，完成焊接并组装为成品使⽤后出现表⾯发⿊的现象。
通过外观分析、切⽚⾦相分析等⼀系列⼿段，确定了失效发⽣的根本原因。
关键词发⿊离⼦残留迁移案例正⽂1、案例背景PCB锡⼿指表⾯处理为HASL，完成焊接并组装为成品使⽤后出现表⾯发⿊的现象。
委托单位提出怀疑与锡厚相关。
2、分析⽅法简述失效样品波峰焊起始⾯（失效⾯）⼿指的锡层多处完全合⾦化，锡层较厚处4.1-4.9µm；⽽波峰焊终⽌⾯的锡层未见合⾦化完全的现象，较厚处达到29µm；样品发⿊的锡⼿指上普遍可见铅相的析出/富集，除了碳、氧元素含量较⾼，还都检测出了氯和溴元素；PCB光板的锡⼿指表⾯未见明显异常，⾦相结构匀称；离⼦⾊谱分析结果显⽰：样品发⿊区域有⼀定量的离⼦残留，尤其是Cl－、Br－和SO42-浓度偏⾼，⽽样品PCB光板相同区域表⾯离⼦浓度则很低。
因失效具备位置效应，根据委托单位提供的信息及焊接⼯艺流程来看，排除了PCB在HASL⼯艺中的残留，这些离⼦的来源应为波峰焊接的助焊剂残留。
3、结果与讨论锡⼿指表⾯发⿊是由于波峰焊接的离⼦残留诱发了电化学反应，导致铅相析出以及锡镀层氧化；镀层较薄处锡已经完全合⾦化。
在实际情况当中，电化学反应/电迁移与助焊剂残留物的腐蚀性及潮湿环境有着直接的关系，⽽镀层较薄处产⽣的不良现象更加明显。
⼯信部电⼦五所/中国赛宝实验室⼏⼤优势：⼀、作为中国第⼀所的可靠性研究所，成⽴于1955年，技术条件成熟。
⼆、直属于⼯信部，是正厅级单位，实验室管控严格，绝不弄虚做假，报告信誉度、认可度很⾼。
三、实验室资质齐全，拥有国家实验室资质（CNAS），中国计量认证（CMA），中国3C强制检测指定实验室，国防科技⼯业认可实验室（DILAC）(海军定点实验室、陆军定点实验室、空军定点实验室、⽕箭军定点实验室、）等多项国家级认证。
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无铅喷锡（HASL）上锡不良案例研究
由于欧盟、美国和我国等国家和地区对铅等有毒物质使用的限制，电子组件中传统的有铅喷锡PCB已经向无铅喷锡PCB转化。
然而，在无铅喷锡PCB的使用过程，很多技术人员发现PCB 在经过一段时间储存或者经历高温过程后（如回流焊接过程），PCB焊盘很难被焊料润湿，从而造成无铅喷锡PCB部分焊盘出现上锡不良现象。
本文将以典型案例分析的方式，给出无铅喷锡PCB上锡不良的失效机理，并介绍针对上述不良的主要分析思路和分析方法，并给出避免无铅喷锡PCB出现上锡不良的相关措施。
本文的研究结果避免无铅喷锡PCB出现上锡不良，提高电子产品的可靠性有一定的指导意义。
1 案例的背景
某单位送回流焊接后PCBA样品5块和同批次PCB空板5块，委托单位反应该批次PCBA在经过一次回流焊接后，第二面（B面）部分焊盘存在上锡不良现象，而且在某些IC引脚位置尤为明显。
上锡不良的的PCB比例为5%左右。
考虑到PCB的A、B面没有显著的差异，且只在第二面存在上锡不良现象，委托单位对焊接工艺顺序进行调整，发现原本焊接良好的A面也存在一定的上锡不良现象，而B面则明显改善。
同时委托单位表示，该PCB已经使用很长时间，只有最近的这一批存在上锡不良现象。
由于无法准确判断导致上锡不良的原因，委托要求对失效的原因进行分析，从而为解决该失效提高依据。
由于涉及客户的部分信息，为保密要求不提供外观照片。
2 分析过程
2.1 总体思路
根据委托单位提供的信息，该PCB采用的无铅喷锡工艺，且改变工艺流程对上锡不良的现象有明显的改善，初步推断失效的原因可能与无铅喷锡表面镀层在高温下的合金退化导致可焊性下降有关。
为了对该失效推断进行验证，则分析思路为：对失效PCBA具体的失效部位进行外观检查，重点检查失效部位的润湿情况，区分上锡不良为不润湿或反润湿，同时检查焊料对引脚的润湿情况。
外观检查后对上锡不良焊盘进行切片，验证其镀层的质量情况，重点考核镀层厚度和镀层中锡铜合金情况。
为了验证镀层质量问题，还必须对同批次PCB空板对应焊盘位置进行分析。
2.2 外观检查
利用立体显微镜对上锡不良焊盘及对应PCB空板上的对应焊盘进行外观检查，结果发现上锡不良位置主要表现为焊料对焊盘反润湿现象，同批次PCB空板对应焊盘检查发现焊盘镀层存在一定的厚度不均匀性，同时焊盘表面不存在污染等异常现象。
检查结果分别见图1和图2。
2.3 金相分析
对上锡不良焊盘进行金相切片获取润湿不良位置PCB焊盘的镀层信息，然后有扫描电子显微镜和能谱分析仪对镀层进行形貌和成分分析，从而判断该位置的喷锡镀层质量状况，上锡不良镀层的SEM照片见图3。
由图3可知，上锡不良位置无铅喷锡镀层已经完全合金化，即所有的无铅焊料和PCB铜焊盘之间形成了锡铜合金，锡铜合金（铜和锡的金属间化合物）已经暴露到焊盘表面。
由于锡铜合金的可焊性差且在高温下易氧化从而进一步降低可焊性并最终导致焊料和PCB焊盘之间出现反润湿现象。
因此，为了保证无铅喷锡处理的可焊性，必须保证在焊接过程中有一定的焊料层可供焊接，典型照片见图4。
由于无法准确判断导致锡铜完全合金化的原因到底是工艺不当还是PCB原本喷锡工艺异常，因此为了确定具体的失效原因，还必须对同批次的PCB空板焊盘进行分析。
同批次PCB空板对应焊盘的SEM分析照片见图5和图6，其中图5为纵向切片SEM照片，图6 为焊盘表面SEM照片。
由图5和图6可知，没有经过焊接过程的PCB空板焊盘镀层也存在较为严重的合金暴露情况，PCB空板表面SEM 照片可见明显的合金暴露点。
同时，PCB空板的合金层厚度经测量大致为2um左右，考虑到合金化会导致厚度增加，原是的无铅喷锡镀层的厚度应在2um以下，显然喷锡层厚度较薄。
偏薄的喷锡层在喷锡过程及后续的储存过程都会导致焊料和铜焊盘合计化，且合金厚度会持续增加，因此，最终导致合金层暴露到镀层表面。