Технология PCB - Анализ неблагоприятных дефектов лужения сварочного диска PCB FMEA

1. История дела

Отправка образцов для PCBA. После того, как пластина PCB была SMT, было обнаружено, что несколько сварных дисков плохо лужены. Коэффициент отказов образцов составляет около трех на тысячу. Поверхностная обработка пластины PCB осуществляется путем химического выщелачивания, пластина PCB представляет собой двухстороннюю пластину, а плохо сваренный диск расположен на поверхности второй пластины.

2. Краткое описание аналитической методологии

2.1 Наблюдение за внешним видом образца

Как показано на рисунке 1, при наблюдении с помощью микроскопа неисправного сварочного диска на сварном диске не было олова, и на поверхности сварного диска не было обнаружено никаких аномалий, таких как заметное обесцвечивание.

Анализ неисправностей лужения сварочного диска PCB

2.2 Анализ SEM + EDS поверхности прокладки

Наблюдение за поверхностью SEM и анализ состава EDS на прокладках NG, одноразовых прокладках и прокладках без обжига. Необгоревшая поверхность сварного диска хорошо образована, а поверхность разожженного и неисправного сварного диска погружена в олово. Этот слой перекристаллизован, и на поверхности не обнаружено никаких аномальных элементов;

2.3 Подготовка профиля проб FIB прокладки

Используется технология FIB для изготовления поперечного сечения неисправных, одноразовых и необжигаемых сварных дисков и сканирования поверхности профиля. Было обнаружено, что элемент Cu уже присутствует на поверхности сварочного диска NG, что указывает на то, что Cu распространился на поверхность оловянного слоя; Элемент Cu появляется на поверхности прокладки на глубине около 0,3 мкм, что означает, что толщина чистого оловянного слоя после прокладки составляет около 0,3 мкм. Толщина чистого оловянного слоя прокладки составляет около 0,8 мкм. Учитывая низкую точность теста EDS и относительно большую погрешность, следующим шагом является дальнейший анализ состава поверхности сварочного диска с использованием AES.

2.4 Анализ состава AES на поверхности диска

Анализ полярных поверхностных компонентов прокладок NG и одноразовых прокладок. Сварочный диск NG в диапазоне глубин от 0 до 200 нм, в основном элементы Sn и O, в глубине от 200 до 350 нм, это почти несуществующий медно - оловянный сплав. Чистый оловянный слой; Сварочный диск в основном представляет собой слой олова в радиусе от 0 до 140 нм за печью, после чего появляется элемент Cu (металлическое соединение)

3. Анализ и обсуждение

Основываясь на вышеприведенном анализе, мы пришли к выводу, что причина, по которой сварочный диск не может быть луженым, заключается в следующем:

а) В. Чистый оловянный слой поверхности сварочного диска NG полностью истощен (поверхностный слой окисляется, внутреннее преобразование в межметаллическое соединение) и не отвечает требованиям хорошей свариваемости;

b) В. Когда сварочный диск проходит через одну печь, высокая температура способствует взаимной диффузии олова и меди, образуя слой сплава, что приводит к истощению чистого слоя олова;

С). Сварочный диск NG прошел через печь один раз до установки SMT. В процессе плавки поверхностное олово окисляется. В то же время высокая температура усиливает взаимную диффузию олова и меди, образуя медно - оловянный сплав, который утолщает слой медно - оловянного сплава. Слой олова становится тоньше. Когда толщина слоя олова составляет менее 0,2 мкм, сварочный диск не может гарантировать хорошую свариваемость и может привести к плохому применению олова.

4. Рекомендации

(1) Использование азота в качестве защитной атмосферы SMT;

(2) Увеличить толщину слоя олова, пропитанного пластиной PCB, для обеспечения того, чтобы толщина слоя олова после однократной печи все еще соответствовала требованиям свариваемости.

5. Справочные критерии

(1) GJB 548B - 2005 Методы испытаний и процедуры микроэлектронных устройств 5003 Процедуры анализа неисправностей микросхем

(2) Метод испытания свариваемости IPC - J - STD - 003B - 2007 PCB