引言

鎳腐蝕是化鎳金工藝一直以來面臨的一個(gè)品質(zhì)問題，鎳腐蝕的存在會(huì)導(dǎo)致PCB的可焊性下降，造成焊點(diǎn)強(qiáng)度變差，甚至掉元器件等情況，降低PCBA產(chǎn)品的可靠性。本文以PCBA焊點(diǎn)焊接不良為例，通過外觀檢查、表面分析、切分分析等方法，分析其失效機(jī)理與原因，并提出改善建議。

一、案例背景

貼片后，熱壓焊端子線后輕拉有掉端子線現(xiàn)象，其它電容電阻用指甲推也有掉件現(xiàn)象。不良品同SET板未焊線的產(chǎn)品還發(fā)現(xiàn)有上錫不良現(xiàn)象。現(xiàn)進(jìn)行測試分析，查找PCBA焊點(diǎn)焊接不良的原因。

二、分析過程

1. 外觀檢查

選取典型不良焊點(diǎn)，利用體視顯微鏡對(duì)不良焊點(diǎn)進(jìn)行光學(xué)檢查，結(jié)果如圖所示。

多數(shù)不良焊點(diǎn)焊盤表面存在明顯潤濕不良現(xiàn)象，焊盤顏色發(fā)黑異常；個(gè)別焊點(diǎn)脫開，脫開界面焊盤側(cè)顏色發(fā)黑。

圖1. 不良焊點(diǎn)外觀檢查照片

2. 表面分析

利用場發(fā)射電子掃描顯微鏡對(duì)不良焊點(diǎn)進(jìn)行形貌觀察及成分分析，結(jié)果如下。

NG1：如圖2所示，焊盤潤濕不良位置表面平整，局部存在焊錫及助焊劑殘留現(xiàn)象；潤濕不良表面含有C、O、P、Sn、Ni元素，焊錫殘留位置含有C、O、Ag、Sn、Ni、Cu元素，助焊劑殘留位置含有C、O、Sn、Ni元素，均未見異常元素存在，排除污染對(duì)焊盤潤濕不良的影響。

圖2. 不良焊點(diǎn)（NG1）表面形貌觀察及成分分析結(jié)果

NG2：如圖3所示，焊點(diǎn)脫開界面（焊盤側(cè)）平整，成分含有C、O、P、Sn、Ni元素，未見異常元素存在。

圖3. 不良焊點(diǎn)（NG2）表面形貌觀察及成分分析結(jié)果

3. 剖面分析

對(duì)上述不良焊點(diǎn)切片后，利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡對(duì)截面形貌及成分進(jìn)行觀察分析，結(jié)果如下。

NG：如圖4所示，切片結(jié)果顯示：不良焊盤切片后，焊錫殘留位置及未殘留位置，都發(fā)現(xiàn)不潤濕現(xiàn)象；放大觀察后，不潤濕位置存在明顯的連續(xù)性鎳腐蝕異常；Ni層P含量為6.2wt%。

圖4. 不良焊點(diǎn)（NG）切片后截面形貌觀察及成分分析結(jié)果

三、總結(jié)分析

外觀檢查結(jié)果顯示：多數(shù)不良焊點(diǎn)焊盤表面存在明顯潤濕不良現(xiàn)象，焊盤顏色發(fā)黑異常；個(gè)別焊點(diǎn)脫開，脫開界面焊盤側(cè)顏色發(fā)黑。

不良位置表面分析結(jié)果顯示：焊盤潤濕不良位置表面平整，局部存在焊錫及助焊劑殘留現(xiàn)象；潤濕不良表面含有C、O、P、Sn、Ni元素，未見異常元素存在，排除污染對(duì)焊盤潤濕不良的影響。

不良位置剖面分析結(jié)果顯示：焊錫殘留位置及未殘留位置，都發(fā)現(xiàn)不潤濕現(xiàn)象；放大觀察后，不潤濕位置存在明顯的連續(xù)性鎳腐蝕異常；Ni層P含量在6.2wt%~7.5wt%之間。

綜上所述，PCBA焊點(diǎn)焊接不良的原因主要與連續(xù)性Ni層腐蝕有關(guān)，Ni層腐蝕后，焊接過程中，Au層迅速熔融焊錫中，而作為焊接基底的Ni層無法與焊錫形成有效的冶金結(jié)合，即IMC層，最終導(dǎo)致焊點(diǎn)潤濕不良的發(fā)生。

Ni層腐蝕主要是因?yàn)镻CB焊盤在浸金過程中，鎳層表面遭受過度氧化反應(yīng)。大體積的金原子不規(guī)則沉積，及其粗糙晶粒之稀松多孔，造成底下鎳層持續(xù)發(fā)生『化學(xué)電池效應(yīng)』(Galvanic effect)，進(jìn)而使得鎳層不斷發(fā)生氧化，導(dǎo)致在金面下生成未能溶解的鎳銹持續(xù)累積而成。

四、結(jié)論與建議

PCBA焊點(diǎn)焊接不良的原因主要與PCB焊盤Ni層發(fā)生了連續(xù)性鎳腐蝕有關(guān)，導(dǎo)致基底Ni層無法與焊錫生成有效的冶金結(jié)合，即IMC層，最終導(dǎo)致焊點(diǎn)潤濕不良的發(fā)生。

改善建議

增加PCB物料來料質(zhì)量管控，如可焊性驗(yàn)證測試，避免異常物料流入生產(chǎn)。

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