焊点开裂不良失效分析

邓胜良

（深圳市美信检测技术股份有限公司，深圳宝安，518108）

摘要：某化镍浸金的FPC软板，在组装完成后，发现部分焊点存在开裂失效。通过外观检查，表面分析及剖面分析等分析手段，发现焊盘中镍层存在开裂，在焊接过程中，Cu过度的扩散到金属间化合物中去，严重降低金属间化合物与镀层之间的强度，导致焊点发生开裂失效。

关键词：焊点开裂；镍层断裂；铜扩散

1 案例背景

送检样品为某FPC板，该FPC板经过SMT后经辊筒测试，发现部分焊点存在开裂失效。该PCB板焊盘表面处理工艺为化镍浸金。

2 分析方法简述

如图1和2所示，失效焊点断裂界面呈明显的脆性断口，失效焊盘镍层存在明显的开裂现象。通过切片分析，失效焊点主要开裂在IMC层与Ni层之间的界面处，失效焊点IMC层中Cu含量明显高于Ni含量。

图1 失效样品外观图片
图2 失效样品SEM图片
图3 失效焊点的切片图

表1. NG-3焊点切片EDS测试结果(Wt%)

3 分析与讨论

该焊点失效界面为典型的铜扩散现象，正常的ENIG焊盘与焊料之间形成Ni3Sn4的IMC层，Ni层作为阻挡层，阻挡Cu向焊料扩散，亦或形成少量的（Cu，Ni）6Sn5的三元合金，当Ni层发生开裂时，Cu会沿裂缝向焊料急剧扩散，当Cu大量异常的向锡镍合金扩散时，必然改变IMC的结构和物理性能，其机械性能弱化，脆性增加而与Ni层的结合力减弱，在受到外力作用下，易发生开裂失效现象。SMT的高温和长时间回流焊及焊盘的Ni层开裂均有助于Cu扩散现象的发生。

本案焊点失效的主要原因为在SMT前，焊盘的Ni镀层存在开裂，致使在焊接过程中Cu向IMC层大量扩散，改变了IMC层的结构和物料特性，致使界面机械性能严重下降。

*** 以上内容均为原创，如需转载，请注明出处 ***

MTT（美信检测）是一家从事材料及零部件品质检验、鉴定、认证及失效分析服务的第三方实验室，网址：www.mttlab.com，联系电话：400-850-4050。