分析方法
1 樣品外觀觀察
通過將失效樣品和正常樣品分別放在體式顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)失效樣品的某些引腳確實(shí)存在引腳上錫不良現(xiàn)象，失效引腳位置在連接器上分布不規(guī)律，但失效樣品主要集中在連接器中間區(qū)域，且兩端引腳上錫相對(duì)較好。正常樣品表現(xiàn)為兩端上錫飽滿，中間區(qū)域引腳上錫不飽滿，該現(xiàn)象說明失效可能與位置相關(guān)。
2 表面分析
分別對(duì)NG焊點(diǎn)表面和未使用引腳表面進(jìn)行表面SEM觀察和EDS成分分析，成分測(cè)試結(jié)果見表1~2，均未發(fā)現(xiàn)明顯污染元素，說明造成該引腳上錫不良與污染相關(guān)性不大。
表1 NG焊點(diǎn)表面EDS測(cè)試結(jié)果(Wt%)
| Spectrum | C | O | Ni | Cu | Sn | Total |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 位置1 | 3.34 | 4.83 | / | 1.15 | 90.68 | 100.00 |
| 位置2 | 2.83 | 4.58 | / | / | 92.59 | 100.00 |
| 位置3 | 2.99 | 5.51 | 0.82 | / | Sn | 100.00 |
表2 未使用連接器引腳表面EDS測(cè)試結(jié)果(Wt%)
| Spectrum | C | O | Sn | Total |
|---|---|---|---|---|
| 位置1 | 2.75 | 5.27 | 91.98 | 100.00 |
| 位置2 | 2.74 | 5.43 | 91.82 | 100.00 |
3剖面分析
將NG焊點(diǎn)分別按照橫向和縱向制作切片，觀察焊點(diǎn)內(nèi)部連接情況：
通過縱向切片可知，焊錫與焊盤間形成良好IMC層，而引腳與焊錫之間出現(xiàn)分離，分層中間存在異物，通過對(duì)異物進(jìn)行成分分析，主要元素為C、O、Sn、Br，懷疑其可能為助焊劑；
通過橫向切片可知，NG焊點(diǎn)引腳與焊盤存在偏位現(xiàn)象，表現(xiàn)為兩側(cè)不上錫，焊錫與焊盤形成均勻連續(xù)的IMC層，引腳底部與焊錫之間亦存在分層，中間也存在異物。通過對(duì)分層處進(jìn)行放大觀察，發(fā)現(xiàn)引腳底部存在一層錫層，錫層成分為純錫；而焊點(diǎn)焊錫成分中含少量Ag（位置4和5），與錫膏（Sn-Ag-Cu：95%-3%-0.5%）中成分相對(duì)應(yīng)。由此可推出，NG焊點(diǎn)引腳底部錫層為引腳表面鍍錫層，因此可側(cè)面說明NG焊點(diǎn)在SMT過爐過程中，引腳底部與焊錫沒有良好接觸。
表3 NG焊點(diǎn)引腳底部與焊錫之間異物EDS測(cè)試結(jié)果(Wt%)
| Spectrum | C | O | Br | Sn | Total |
|---|---|---|---|---|---|
| 位置2 | 31.35 | 8.10 | 23.08 | 37.48 | 100.00 |
| 位置3 | 26.99 | 5.78 | 25.18 | 42.05 | 100.00 |
| 位置4 | 28.60 | 4.33 | 18.51 | 48.55 | 100.00 |
表4 NG-3#焊點(diǎn)引腳底部與焊錫之間EDS測(cè)試結(jié)果(Wt%)
| Spectrum | C | O | Cu | Ag | Sn | Total |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 位置1 | 1.06 | 0.78 | 0.70 | / | 97.46 | 100.00 |
| 位置2 | 1.07 | 0.77 | 0.57 | / | 97.59 | 100.00 |
| 位置3 | 13.51 | 16.40 | 1.75 | / | 68.35 | 100.00 |
| 位置4 | 1.19 | 0.89 | 1.15 | 3.52 | 93.26 | 100.00 |
| 位置5 | 1.23 | 0.92 | 0.93 | 2.30 | 94.63 | 100.00 |
4 引腳剝離成分分析
用機(jī)械方式將NG焊點(diǎn)剝離，發(fā)現(xiàn)引腳剝離力較小，說明連接器引腳與焊盤為假焊。分離后，發(fā)現(xiàn)焊錫表面及引腳底部存在較多異物，通過對(duì)異物進(jìn)行FTIR成分分析，主要檢測(cè)到羧酸結(jié)構(gòu)類物質(zhì)，說明該異物確實(shí)為助焊劑。助焊劑大量殘留說明可能存在爐溫問題，例如預(yù)熱時(shí)間過短、峰值溫度偏低等情況。對(duì)剝離后PCB端焊點(diǎn)和引腳進(jìn)行表面觀察，注意到NG焊點(diǎn)引腳剝離后焊錫在焊盤上潤(rùn)濕良好，表面光亮圓滑，進(jìn)一步說明在過爐過程中，引腳與焊錫未接觸。
5 可焊性分析
為了驗(yàn)證引腳不上錫與其自身可焊性的相關(guān)性，參考標(biāo)準(zhǔn)IPC-J-STD-002C-2008 元器件引線、端子、焊片、接線柱和導(dǎo)線的可焊性測(cè)試，通過可焊性模擬試驗(yàn)，來確認(rèn)未使用連接器引腳的可焊性。
隨機(jī)取3pcs未使用連接器，用助焊劑均勻涂覆引腳，后浸入255℃無鉛鈦錫爐中進(jìn)行測(cè)試，保持時(shí)間5s后，拿出樣品，放在體式顯微鏡下觀察拍照，通過觀察發(fā)現(xiàn)，未使用連接器引腳的表面整體呈現(xiàn)連續(xù)的焊料涂層，符合IPC-J-STD-002C中的標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)果表明，該批次連接器引腳的可焊性良好，排除引腳可焊性差，造成引腳不上錫的可能。
6 過爐時(shí)引腳平面度分析
為確定器件在過爐過程中的變形情況，采用SMT時(shí)爐溫曲線，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)引腳的變形程度，結(jié)果見附件，平面度曲線圖。由測(cè)試結(jié)果可知，在焊接前，連接器引腳的平面度良好，在過爐過程中（220℃及峰值溫度），個(gè)別連接器中間部位引腳變形量偏大（見1#連接器），說明在過爐過程中個(gè)別連接器的個(gè)別引腳會(huì)發(fā)生較大變形，對(duì)上錫產(chǎn)生不良影響。
7 爐溫驗(yàn)證分析
由于NG焊點(diǎn)焊錫表面存在較多助焊劑殘留，為了確認(rèn)爐溫曲線對(duì)焊接質(zhì)量的影響，對(duì)連接器上引腳焊點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控：
采用客戶提供的爐溫曲線和鏈速（950mm/min），對(duì)連接器上焊點(diǎn)及其他元器件上焊點(diǎn)進(jìn)行溫度實(shí)測(cè)，連接器焊點(diǎn)（位置2）在過爐過程中，峰值溫度為234℃，元器件焊點(diǎn)（位置1）在過爐過程中，峰值溫度為242℃。由此可知，連接器引腳在過爐過程中，吸熱量較大，峰值溫度偏低，較低的峰值溫度會(huì)對(duì)潤(rùn)濕能力產(chǎn)生不良影響。