PCB熔锡不良现象背后的失效机理
样品信息
#1为失效样品，取#1样品中的rg11；#2为非同周期pcb板，取#2样品中的c37。
#1样品
#2样品
分析过程
外观分析
说明：#1样品rg11失效位置呈现无sn润湿状态或退润湿状态，pad面平整，有明显助焊剂残留。器件焊端均有明显的sn润湿。
#1样 sem分析
对#1失效点进行未润湿点的表征分析，下图为rg11典型pad的sem分析：
说明：#1样品rg11未润湿pad，表面平整，且有明显的助焊剂残留。这说明在回流初期，sn与这个面发生过作用。但由于润湿不良，导致焊锡无附着或退润湿异常。
#1样 eds分析
对rg11失效pad进行eds成分分析如下：
说明： 对失效pad进行成分分析，未发现异常元素， c元素约占30%（助焊剂主要成分之一）。
#1样 切片分析
取#1样品中的rg11进行切片分析：
断面金相分析
断面sem分析
断面eds分析
imc厚度测量
说明：
金相分析：#1样品rg11进行切片金相分析，不润湿点的焊锡主要收缩到器件端子的位置（图示），pcb pad上不润湿。润湿良好的焊点延伸出来的pad上有明显焊锡。
sem&eds断面分析：
#1样品rg11未润湿pad表层呈现合金化状态（imc层裸露），以cu、sn组成，整体比例约40:60，说明合金层（imc）构成为cu6sn5 。
#1样品rg11未润湿pad的imc厚度最大3.23μm，imc厚度最小1.05μm。
#2样 镀层厚度分析
针对未回流的pcb测试下记标识点位pad：
序号 sn厚度 cu厚度
1 9.217 16.23
2 5.704 15.20
3 6.748 13.63
4 7.321 19.13
5 1.283 12.66
6 1.146 12.33
7 1.488 12.26
8 1.055 12.98
注：厚度单位为μm。
说明：通过对#2的镀层分析可见，cu+sn（喷锡工艺），sn的厚度min1.055μm，max 9.217μm，平均4.245μm。
#2样 断面分析
取#2样品c37对pad位置进行切片分析：
断面sem分析
断面eds分析
说明：对#2样品c37 pad位置进行断面sem分析， pad表层呈现合金化状态（部分位置imc层裸露），imc厚度最大1.23μm，imc厚度最小0.93μm，imc层的cu、sn比例约40:60，说明imc构成为cu6sn5。
分析结果
原因分析
结合上述分析来看，对pcb pad不润湿的失效分析如下：
1.pcb焊盘的表面处理方式为热风整平（喷锡）；
2.失效焊点pad上无明显sn（锡膏）附着，未发现异常元素， c元素约占30%（助焊剂主要成分之一）；
3.断面分析表明未润湿位置具有典型特征：表面合金化，即imc层裸露。通过元素分析，imc层的cu、sn比例约40:60，说明imc构成为cu6sn5。
4.pcb的镀层分析sn的厚度min1.055μm，max9.217μm，平均4.245μm。#2样品c37对pad位置进行断面sem分析， pad表层呈现合金化状态。
失效机理解析
pcb表面sn镀层厚度不均匀，导致局部位置焊盘表面的镀层合金化，即imc层（cu6sn5）裸露。由于imc含有大量的cu，其熔点远高于锡焊料，从而造成焊盘表面可焊性降低，回流焊接时易发生焊盘不润湿，焊锡爬至器件焊端的现象。
典型失效图示：
注：锡厚度不均匀导致的镀层合金化是热风整平（喷锡）工艺pcb常见的失效模式。
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#1为失效样品，取#1样品中的rg11；#2为非同周期pcb板，取#2样品中的c37。
#1样品
#2样品
分析过程
外观分析
说明：#1样品rg11失效位置呈现无sn润湿状态或退润湿状态，pad面平整，有明显助焊剂残留。器件焊端均有明显的sn润湿。
#1样 sem分析
对#1失效点进行未润湿点的表征分析，下图为rg11典型pad的sem分析：
说明：#1样品rg11未润湿pad，表面平整，且有明显的助焊剂残留。这说明在回流初期，sn与这个面发生过作用。但由于润湿不良，导致焊锡无附着或退润湿异常。
#1样 eds分析
对rg11失效pad进行eds成分分析如下：
说明： 对失效pad进行成分分析，未发现异常元素， c元素约占30%（助焊剂主要成分之一）。
#1样 切片分析
取#1样品中的rg11进行切片分析：
断面金相分析
断面sem分析
断面eds分析
imc厚度测量
说明：
金相分析：#1样品rg11进行切片金相分析，不润湿点的焊锡主要收缩到器件端子的位置（图示），pcb pad上不润湿。润湿良好的焊点延伸出来的pad上有明显焊锡。
sem&eds断面分析：
#1样品rg11未润湿pad表层呈现合金化状态（imc层裸露），以cu、sn组成，整体比例约40:60，说明合金层（imc）构成为cu6sn5 。
#1样品rg11未润湿pad的imc厚度最大3.23μm，imc厚度最小1.05μm。
#2样 镀层厚度分析
针对未回流的pcb测试下记标识点位pad：
序号 sn厚度 cu厚度
1 9.217 16.23
2 5.704 15.20
3 6.748 13.63
4 7.321 19.13
5 1.283 12.66
6 1.146 12.33
7 1.488 12.26
8 1.055 12.98
注：厚度单位为μm。
说明：通过对#2的镀层分析可见，cu+sn（喷锡工艺），sn的厚度min1.055μm，max 9.217μm，平均4.245μm。
#2样 断面分析
取#2样品c37对pad位置进行切片分析：
断面sem分析
断面eds分析
说明：对#2样品c37 pad位置进行断面sem分析， pad表层呈现合金化状态（部分位置imc层裸露），imc厚度最大1.23μm，imc厚度最小0.93μm，imc层的cu、sn比例约40:60，说明imc构成为cu6sn5。
分析结果
原因分析
结合上述分析来看，对pcb pad不润湿的失效分析如下：
1.pcb焊盘的表面处理方式为热风整平（喷锡）；
2.失效焊点pad上无明显sn（锡膏）附着，未发现异常元素， c元素约占30%（助焊剂主要成分之一）；
3.断面分析表明未润湿位置具有典型特征：表面合金化，即imc层裸露。通过元素分析，imc层的cu、sn比例约40:60，说明imc构成为cu6sn5。
4.pcb的镀层分析sn的厚度min1.055μm，max9.217μm，平均4.245μm。#2样品c37对pad位置进行断面sem分析， pad表层呈现合金化状态。
失效机理解析
pcb表面sn镀层厚度不均匀，导致局部位置焊盘表面的镀层合金化，即imc层（cu6sn5）裸露。由于imc含有大量的cu，其熔点远高于锡焊料，从而造成焊盘表面可焊性降低，回流焊接时易发生焊盘不润湿，焊锡爬至器件焊端的现象。
典型失效图示：
注：锡厚度不均匀导致的镀层合金化是热风整平（喷锡）工艺pcb常见的失效模式。
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