PCB通孔焊接不良失效分析

PCB 通孔焊接不良失效分析

美信检测 失效分析实验室

摘要：

本文通过外观检查，可焊性测试，焊点表面分析，焊点剖面分析，剥金检查等分析手段，分析导致化镍浸金通孔润湿不良的原因为镍层质量较差，存在严重的镍腐蚀。 关键词：

通孔焊接不良 润湿不良 PCB 焊接不良 PCBA 焊接不良 化镍浸金 ENIG 镍层腐蚀

1. 案例背景

PCB 组装过程正发生通孔焊盘润湿不良，润湿不良位置主要集中在焊盘较窄部位。

2. 分析方法简述

对NG 样品进行外观检查，问题焊点颜色异常区域润湿不良，润湿不良区域显示黑色。

图1.NG 样品焊点外观照片（10X/20X ） 图2. PCB 光板可焊性测试照片（10X) 利用SEM/EDS 对NG 样品问题焊点润湿不良区域表面进行分析，发现Au 层已经完全溶入焊料中，焊盘表面未形成足够的金属间化合物，镍层晶间腐蚀清晰可见，氧元素的存在说明镍层表面可能受到了氧的侵蚀。

失效区域

图3. NG 样品问题焊点SEM/EDS 测试和谱图

对NG 样品问题焊点剖面进行分析，异常区域存在明显的不润湿，焊料在焊盘上的润湿角大于等于90°，这明显不符合可接受要求。不润湿区域的焊盘表面未生成明显的金属间化合物层，无法形成有效的连接，导致这种现象的根本原因在于焊盘镍层腐蚀、氧化严重。此外，问题焊点的镍镀层质量较差，存在缝隙或裂纹，正常焊点则不存在明显的腐蚀裂纹，这已经在剖面观察中得到证实。

图4.NG 样品问题焊点切片后SEM 图片 图5. PCB 空板窄焊盘SEM/EDS 测试

对PCB 空板焊盘进行剥金检查，检查结果表明镍层表面普遍存在明显的腐蚀，窄焊盘的腐蚀程度明显要比宽焊盘严重。需要进一步指出的是，镍层腐蚀不会导致焊盘完全不润湿，因为化镍金工艺过程中镍层的腐蚀、氧化几乎不可避免，只有当镍层表面腐蚀、氧化达到一定程度时才会出现拒焊或出现部分不润湿现象。

3.讨论及结论

1) 外观观察表明问题焊点黑色区域润湿不良；

谱图2

2)可焊性测试结果表明个别焊盘存在润湿不良现象；

3)通过切片和焊点表面分析可知，润湿不良区域焊盘表面的金层已经溶解，但镍层表面未形成明显的金属间化合物；镍层质量较差，存在严重的镍腐蚀。镍的腐蚀氧化可能产生于制板过程，也可能出现于组装过程中。

4)对PCB空板焊盘剥金检查，发现镍层表面普遍存在腐蚀和裂纹，窄焊盘的镍层质量明显低于宽焊盘。

4. 作者简介：

美信检测是一家材料及零部件品质检验、鉴定、认证及失效分析服务的第三方实验室。