400-850-4050

心态炸裂!插件焊接前发现PCB焊盘出现“发黑”异常

2023-11-17  浏览量:232

 

心态炸裂!插件焊接前发现PCB焊盘出现“发黑”异常

 

引言

 

某PCB贴片回流焊接两天后插件焊接前发现PCB焊盘出现“发黑”异常。对PCB进行测试分析,查找焊盘“发黑”的失效原因。

 

测试分析

 

1 失效确认

 

对NG PCB进行外观检查,确认失效现象,并与未过炉光板进行对比,发现NG焊盘颜色明显偏暗,即焊盘“发黑”,且表面较为粗糙,呈块状形貌;而未过炉PCB焊盘表面呈棕黄色,表面较为平整,无明显异常特征。

 

2 焊盘表面分析

 

对NG焊盘和未过炉光板进行表面分析,发现NG PCB表面存在两种类型形貌:①明显的膜状覆盖物,Cl含量较高,约为11.4wt%;②呈腐蚀结晶形貌,Cl含量同样较高,约为14.7wt%,如图1,表1所示;而未过炉焊盘表面较为平整,未发现明显腐蚀形貌;焊盘表面主要成分为C、O、Cl、Cu,Cl含量为1.1wt.%~5.6wt.%,如图2,表2所示。

 

NG焊盘表面SEM图片及EDS谱图

图1 NG焊盘表面SEM图片及EDS谱图

 

表1 NG焊盘表面EDS结果(Wt.%)

NG焊盘表面EDS结果

 

未过炉焊盘表面SEM图片

图2 未过炉焊盘表面SEM图片

 

表2 未过炉PCB焊盘表面EDS结果(Wt.%)

未过炉PCB焊盘表面EDS结果

 

3 焊盘剖面分析

 

对NG PCB、未过炉光板焊盘进行剖面分析。如图3,表3所示,NG PCB A区焊盘表面OSP膜呈结晶状,厚度为3.68~4.29μm;NG PCB B区焊盘OSP膜呈雾状,厚度为1.44~2.58μm;各区域OSP膜主要成分都为C、O、Cl、Cu,且Cl、Cu含量较高,分别为6.8 wt.%~16.8wt.%、41.7wt.%~73.3wt.%。

 

NG PCB焊盘剖面SEM图片

图3 NG PCB焊盘剖面SEM图片

 

表3 NG PCB焊盘剖面EDS结果(Wt.%)

NG PCB焊盘剖面EDS结果

 

如图4,表4所示,未过炉焊盘OSP膜衬度均匀,无明显杂质,厚度约为0.68~1.26μm。OSP膜主要成分为C、O、Cl、Cu,其中Cu含量为7.9wt.%,Cl含量为3.9 wt.%。

由以上测试结果可见,NG PCB OSP膜呈明显的腐蚀形貌,主要与底铜腐蚀相关;OK PCB OSP膜与NG PCB存在巨大差异。两者差异主要体现在底铜腐蚀。

 

未过炉PCB焊盘剖面SEM图片

图4 未过炉PCB焊盘剖面SEM图片

 

表4 未过炉PCB焊盘剖面EDS结果(Wt.%)

未过炉PCB焊盘剖面EDS结果

 

4 FT-IR分析

 

对失效PCB的焊盘表面进行红外分析,发现NG焊盘表面主成分为酰胺化合物,而OSP膜成膜物质主要成分为含氯苯并咪唑衍生物。

 

FTIR红外光谱谱图

图5 FTIR红外光谱谱图

 

表5 FT-IR测试结果

FT-IR测试结果

 

5 TOF-SIMS极表面成分分析

 

利用TOF-SIMS对NG PCB、未过炉PCB焊盘表面进行成分分析,通过对比发现,NG焊盘极表面存在大量的Na、K异常元素,说明NG焊盘表面存在污染。结合EDS测试结果分析,Na、K异常元素仅存在焊盘极表面,与底铜的腐蚀无直接相关性。

 

表6 TOF-SIMS测试结果

TOF-SIMS测试结果

 

6 XPS深度成分分析

 

利用XPS对NG PCB焊盘表面纵向方向成分进行分析(分别分析图1中薄膜覆盖区和明显结晶区),并与未过炉PCB进行对比,结果如下:

①距离焊盘表面50nm深度时,NG PCB、未过炉PCB成分无本质差异。NG PCB Cu、Cl元素含量相对较高,Cu、Cl元素主要以离子态存在;未过炉PCB Cl元素主要以共价键为主,这与表面腐蚀结晶形貌相一致。

②距离焊盘表面250nm深度,NG PCB不同区域变化略有不同,Cu、Cl元素仍然主要以离子态存在。

 

表7 XPS测试结果(At%)

XPS测试结果

 

结论

 

OSP焊盘组装过程中焊盘“发黑”是由于底铜腐蚀结晶所致,主要与Cl元素含量较高、流转存储过程无管控两方面直接相关。

 

*** 以上内容均为原创,如需转载,请注明出处 ***

 

简介

MTT(美信检测)是一家从事检测、分析与技术咨询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。

 

  • 联系我们
  • 深圳美信总部

    热线:400-850-4050

    邮箱:marketing@mttlab.com

     

    苏州美信

    热线:400-118-1002

    邮箱:marketing@mttlab.com

     

    北京美信

    热线:400-850-4050

    邮箱:marketing@mttlab.com

     

    东莞美信

    热线:400-850-4050

    邮箱:marketing@mttlab.com

     

    广州美信

    热线:400-850-4050

    邮箱:marketing@mttlab.com

     

    柳州美信

    热线:400-850-4050

    邮箱:marketing@mttlab.com

     

    宁波美信

    热线:400-850-4050

    邮箱:marketing@mttlab.com

     

    西安美信

    热线:400-850-4050

    邮箱:marketing@mttlab.com

深圳市美信检测技术股份有限公司-第三方材料检测 版权所有  粤ICP备12047550号-2

微信