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失效分析解决方案

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1.问题描述

软板上SMT组件焊接后容易脱落,不良率约为2.5%。焊点断裂情况如下图所示:


2.原因分析

2.1 断口分析


如上图:

PAD表面大部分被Ni-Sn-P层覆盖,小部分区域露出了富P层。

暴露的富P层表面分布着许多细小的裂纹。

2.2 原物料分析

PCB原物PAD Ni表面有发现轻微的腐蚀裂纹(Ni)


对1,2两个位置进行成分分析,得到:


电镀镍层中P含量在正常范围内(7~11wt%)

2.3 NG成品焊点分析


焊点的IMC最厚处达4.7μm,远超于正常焊点所需的IMC厚度(Ni-Sn IMC厚度一般在1μm左右)

过多的IMC的出现使得与焊錫界面处的被严重耗盡,形成了厚度几乎达0.5μm的富P(Ni3P);


已发生断裂但有焊锡残留的焊点


如上图所示:焊点在界面处生成了Ni-Sn-P合金,并且断裂发生在Ni-Sn-P


2.4 Reflow profile分析


由分析图得:锡膏:Senju(M705-G2N360-P2-V

金属成分:Sn96.5Ag3.0Cu0.5

熔点:217, 建议peak:235~250 ℃

失效产品既薄且小,FPC上的零件布局密度也较低,但焊接时的TOL长达70秒。

过长的TOL会导致焊点IMC结构粗大、松散,富P层过厚和形成Ni-Sn-P层。


3. 结论

PCB有发生轻微的”黑Ni”现象,焊点在回流时有发生润湿。

失效组件的焊点形成大结构的(Ni,Cu)3Sn4 IMC,过多这种易脆的IMC的生成会导致焊点焊接强度偏低,在受到应力时焊点容易在IMCPAD上的富P层之间断开。

由于生成了很厚的(Ni,Cu)3Sn4 IMC焊点的富P层也很厚,过厚的富P层对焊点的影响很大。

焊点在富P层与(Ni,Cu)3Sn4 IMC间形成了对焊接强度危害极大的Ni-Sn-P合金,焊点的断裂主要发生Ni-Sn-P层附近。


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