1 案例背景

送檢樣品為某款PCBA板，該PCBA上一連接器在經過SMT后發現部分引腳上錫不良，失效率不穩定；該連接器每側有50個引腳，引腳材質為銅表面鍍鎳鍍錫，PCB焊盤表面為OSP工藝，錫膏成分為SAC305。

2 分析方法簡述

2.1 外觀檢查

通過外觀觀察，失效樣品部分引腳確實存在上錫不良現象，且失效引腳位置在連接器上分布不規律，但失效樣品主要集中在連接器中間區域，兩端引腳上錫相對較好，典型照片見圖1。正常樣品表現為兩端上錫飽滿，中間區域引腳上錫不飽滿，典型照片見圖2，該現象說明上錫不良可能與位置相關。

圖1 失效樣品的顯微放大圖

圖2 正常樣品的顯微放大圖

2.2 表面分析

通過機械方式將失效區域NG引腳進行剝離，發現其引腳剝離力較小，說明連接器引腳與焊盤為假焊。剝離后，發現焊盤焊料表面及引腳底部存在較多異物，焊料在焊盤上圓滑光亮，潤濕良好，引腳底部未發現明顯焊料，如圖2所示。通過對異物進行FTIR成分分析，主要檢測到羧酸結構類物質，說明該異物應為助焊劑，見圖3。助焊劑大量殘留說明可能存在爐溫問題，例如預熱時間過短、峰值溫度偏低等情況。

圖3 NG焊點剝離后外觀圖片

圖4 異物紅外圖譜

2.3 切片分析

通過對NG焊點和OK焊點分別進行橫向及縱向切片分析，觀察焊點的界面連接情況。

由圖5和7所示，通過對NG焊點的橫縱向切片分析可知，連接器引腳與焊料之間存在分層，且之間存在異物，結合剝離分析結果，中間異物應為助焊劑殘留。通常導致焊點分層的主要原因有三點：(1)連接器引腳可焊性較差；(2)連接器引腳共面性存在問題；(3)爐溫設置不當，具體原因需要后續進一步驗證。

如圖6和8所示，通過對OK焊點的橫縱向切片進行觀察，引腳與焊料雖然形成良好的IMC層，但引腳的整體上錫性能一般。

圖5 NG焊點縱向切片圖片

圖6 OK焊點縱向切片圖片

圖7 NG焊點橫向切片圖片

圖8 OK焊點橫向切片圖片

2.4 可焊性驗證試驗

2.5 引腳過爐時熱變形測試

2.6 模擬試驗

3 分析與討論

通過引腳剝離測試及切片分析可知，失效焊點中引腳與焊料存在分層，且分層中間存在大量的助焊劑殘留，但焊料在焊盤端潤濕性很好，且在焊盤表面呈光滑圓潤狀。通常導致焊點分層的主要原因有三點：①連接器引腳可焊性較差；②連接器引腳共面性存在問題；③爐溫設置不當。

可焊性測試結果表明，連接器引腳可焊性不存在問題。根據對引腳在過爐過程中的變形量測試結果可知，個別連接器個別位置引腳在220℃或峰值溫度時，會發生較大變形，使引腳在焊接過程中存在共面性問題，導致個別引腳與焊料未接觸上，致使引腳上錫不良。

對SMT爐溫進行確認，通過模擬焊接時爐溫曲線和鏈速，對PCBA上連接器焊點及其他元器件焊點溫度進行實時監控，發現連接器上焊點峰值溫度為234℃，相比其他元器件焊點低8℃；對連接器上中間位置和邊緣位置進行實時監控，邊緣焊點峰值溫度為235℃，中間區域焊點峰值溫度為230℃，中間區域峰值溫度明顯偏低。通過降低鏈速后，焊點的峰值溫度會升高，焊接區時間也會相應的增加，連接器中間位置的焊點焊接質量得到改善，說明爐溫對焊接質量存在一定影響。

4 結論

連接器上錫不良的主要表現為引腳下表面與焊點分離，導致此失效的原因有兩方面：①過爐過程中引腳存在熱變形；②過爐過程中連接器引腳溫度不夠，影響潤濕性能。

5 建議

(1) 增加連接器中間區域的錫膏印刷厚度；

(2) 優化焊接爐溫曲線和鏈速。