PCB Tecnico - Analisi di guasto di stagno povero su pad PCB FMEA

1. Contesto del caso

Il campione presentato per l'ispezione è una scheda PCBA. Dopo che la scheda PCB è stata SMT, si scopre che un piccolo numero di pad hanno scarsa stagnazione. Il tasso di guasto del campione è di circa tre millesimi. Il processo di trattamento superficiale del pad della scheda PCB è immersione chimica in stagno, la scheda PCB è una toppa bifacciale e i pad con scarsa saldatura sono tutti situati sulla seconda superficie della toppa.

2. Breve descrizione dei metodi di analisi

2.1 Osservazione dell'aspetto del campione

Come mostrato nella Figura 1, attraverso l'osservazione microscopica del pad fallito, non c'è stagno sul pad e nessuna condizione anormale come evidente scolorimento sono trovate sulla superficie del pad.

Analisi di guasto di stagno povero su pad PCB

2.2 Analisi SEM+EDS della superficie del pad

L'osservazione SEM di superficie e l'analisi dei componenti EDS sono state eseguite su cuscinetti NG, pad una volta cotti e pad non cotti. La superficie dei pads non cotti era formata bene, e la superficie dei pads una volta cotti e pads falliti erano immersi in stagno. Lo strato ricristallizzato e non sono stati trovati elementi anormali sulla superficie;

2.3 Analisi del profilo di preparazione del campione FIB del tampone

Utilizzare la tecnologia FIB per realizzare sezioni trasversali di pad danneggiati, pad una volta cotti e pad non cotti e scansionare la superficie del profilo. Si è scoperto che sulla superficie del pad NG sono apparsi elementi Cu, indicando che Cu si è diffuso sulla superficie dello strato di stagno; L'elemento Cu appare sulla superficie della pastiglia del forno ad una profondità di circa 0,3μm, il che significa che lo spessore dello strato di stagno puro è di circa 0,3μm dopo la pastiglia del forno. Lo spessore dello strato di stagno puro della pastiglia del forno è di circa 0,8 μm. Vista la bassa precisione del test EDS e l'errore relativamente grande, il passo successivo è quello di utilizzare AES per analizzare ulteriormente la composizione superficiale del pad.

2.4 Analisi AES della composizione della superficie del tampone

Analizzare la composizione superficiale polare del pad NG e del pad una volta cotto. Il pad NG è nella gamma di profondità di 0 ~ 200nm, principalmente elementi Sn e O, e nella gamma di profondità di 200 ~ 350nm, è una lega di rame-stagno, che è quasi inesistente. strato di stagno puro; Il cuscinetto di saldatura è principalmente strato di stagno nella gamma di profondità di 0 ~ 140nm una volta dopo il forno, dopo di che appare l'elemento Cu (composto metallico)

3. Analisi e discussione

Sulla base dei risultati dell'analisi di cui sopra, i motivi per cui il cuscinetto di saldatura non può essere stagnato sono riassunti come segue:

a). Lo strato di stagno puro sulla superficie del pad NG è stato completamente consumato (lo strato superficiale è ossidato e l'interno è trasformato in composti intermetallici), che non può soddisfare i requisiti di buona saldabilità;

b). Quando il pad passa attraverso il forno una volta, l'alta temperatura promuoverà la diffusione reciproca di stagno e rame per formare uno strato di lega, con conseguente assottigliamento dello strato di stagno puro;

c). Il pad NG è stato attraverso il forno una volta prima del posizionamento SMT. Durante il processo del forno, lo stagno superficiale sarà ossidato. Allo stesso tempo, l'alta temperatura aggraverà la diffusione reciproca di stagno e rame per formare una lega di rame-stagno e ispessire lo strato di lega di rame-stagno., Lo strato di stagno diventa più sottile. Quando lo spessore dello strato di stagno è inferiore a 0,2μm, il pad non sarà in grado di garantire una buona saldabilità e si verificherà un cattivo errore di applicazione dello stagno.

4. Suggerimenti

(1) utilizzare azoto come atmosfera protettiva SMT;

(2) Aumentare lo spessore dello strato di immersione in stagno della scheda PCB per garantire che lo spessore dello strato di stagno possa ancora soddisfare i requisiti di saldabilità dopo che il forno è passato una volta.

5. Norma di riferimento

(1) GJB 548B-2005 Metodi e procedure di prova del dispositivo microelettronico Metodo 5003 Procedure di analisi dei guasti del microcircuito

(2) Metodo di prova di saldabilità del PWB IPC-J-STD-003B-2007