Tecnología de PCB - Análisis de falla del mal Estaño de la almohadilla de PCB FMEA

1. antecedentes del caso

La muestra presentada para su examen es una placa pcba. Después de que la placa de PCB pasó por smt, se encontró que unas pocas almohadillas estaban mal recubiertas de Estaño. La tasa de fracaso de la muestra es de aproximadamente tres milésimas. El proceso de tratamiento de superficie de la almohadilla de la placa de PCB es la inmersión química de estaño, la placa de PCB es un parche de doble cara, y la almohadilla mal soldados se encuentra en la superficie del segundo parche.

2. breve descripción de los métodos de análisis

2.1 observación de la apariencia de la muestra

Como se muestra en la figura 1, a través de la observación microscópica de las almohadillas fallidas, no se encontró estaño en las almohadillas y no se encontraron cambios significativos de color en la superficie de las almohadillas.

Análisis de las malas fallas del estaño en la almohadilla de PCB

2.2 análisis Sem + EDS de la superficie de la almohadilla

Las almohadillas ng, las almohadillas quemadas una vez y las almohadillas no quemadas fueron observadas por Sem superficial y analizadas por la composición de eds. La superficie de la almohadilla sin quemar está bien formada y la almohadilla quemada a la vez neutraliza la superficie de la almohadilla fallida y se sumerge en Estaño. La capa se recristaliza y no se encuentran elementos anormales en la superficie;

2.3 análisis del perfil de preparación de muestras FIB acolchadas

Utilice la tecnología FIB para hacer secciones transversales de almohadillas fallidas, almohadillas quemadas desechables y almohadillas no quemadas, y escanee la superficie del perfil. Se encontró que el elemento de cobre había aparecido en la superficie de la almohadilla ng, lo que indica que el cobre se había extendido a la superficie de la capa de estaño; El elemento cobre aparece a una profundidad de aproximadamente 0,3 micras en la superficie de la almohadilla del horno, lo que significa que el espesor de la capa de estaño puro es de aproximadamente 0,3 micras detrás de la almohadilla del horno. El espesor de la capa de estaño puro de la almohadilla del horno es de aproximadamente 0,8 micras. Dado que la precisión de la prueba EDS es baja y el error es relativamente grande, el siguiente paso es utilizar AES para analizar más a fondo la composición de la superficie de la almohadilla.

2.4 análisis de la composición AES de la superficie de la almohadilla

Analizar la composición de la superficie polar del colchón de aire natural y la almohadilla de cocción desechable. La almohadilla ng está en el rango de profundidad de 0 a 200 nm, principalmente elementos SN y o, y en el rango de profundidad de 200 a 350 nm, es una aleación de cobre y estaño, que apenas existe. Capa de estaño puro; La almohadilla es principalmente una capa de estaño en el rango de profundidad de 0 a 140 nm detrás del horno, después de lo cual aparece el elemento cu (compuesto metálico).

3. análisis y discusión

Sobre la base de los resultados del análisis anterior, las razones por las que la almohadilla no puede estar recubierta de estaño se resumen de la siguiente manera:

A). La capa de estaño puro en la superficie de la almohadilla ng se ha consumido por completo (la capa superficial se ha oxidado y el interior se ha convertido en un compuesto intermetálico), lo que no puede cumplir con los requisitos de buena soldabilidad;

B). Cuando la almohadilla pasa por el horno una vez, las altas temperaturas promueven la difusión mutua de estaño y cobre, formando una capa de aleación, lo que resulta en el adelgazamiento de la capa de estaño puro;

C). Antes de la colocación del smt, la almohadilla ng había pasado por el crisol una vez. Durante el proceso del horno, el estaño superficial se oxida. Al mismo tiempo, las altas temperaturas agravarán la difusión mutua de estaño y cobre, formando una aleación de cobre y estaño, engrosando la capa de aleación de cobre y Estaño. La capa de estaño se vuelve más delgada. Cuando el espesor de la capa de estaño sea inferior a 0,2 micras, la almohadilla no garantizará una buena soldabilidad y se producirán malas fallas en la aplicación de Estaño.

4. recomendaciones

(1) utilizar nitrógeno como atmósfera protectora smt;

(2) aumentar el espesor de la capa de inmersión de estaño de la placa de PCB para garantizar que el espesor de la capa de estaño todavía pueda cumplir con los requisitos de soldabilidad después de pasar por el horno primario.

5. criterios de referencia

(1) gjb 548b - 2005 método de prueba y método de programa de Dispositivos microelectrónicos 5003 Programa de análisis de fallas de Microcontroladores

(2) método de prueba de soldabilidad de PCB IPC - J - STD - 003B - 2007