同樣的焊料，為何我的IMC層又失效？

發布時間： 2025-03-26 00:00

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某PCBA貼片后熱壓焊端子線輕拉即脫落，電容/電阻元件輕微施壓也會掉件。未焊接的同批次SET板存在上錫不良現象。現對3pcs失效樣品進行一系列的測試分析，查找PCBA焊點焊接不良的根本原因。

1.外觀檢查

選取3處典型不良焊點，進行光學檢查，結果如圖1所示：多數不良焊點焊盤表面存在明顯潤濕不良現象，焊盤顏色發黑異常，個別焊點脫開，脫開界面焊盤側顏色發黑。

外觀檢查

2.表面分析

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，排除污染對焊盤潤濕不良的影響。

NG2、NG3：潤濕不良位置形貌與NG1類似，成分含有C、O、P、Sn、Ni元素，未見異常元素存在。

表面分析

3.剖面分析

NG1：如圖3所示，切片結果顯示：不良焊盤切片后，焊錫殘留位置及未殘留位置，都發現不潤濕現象；放大觀察后，不潤濕位置存在明顯的連續性鎳腐蝕異常；Ni層P含量為6.2wt%。

NG2、NG3：切片結果與NG1結果類似，不潤濕位置同樣發現連續性鎳腐蝕異常。

剖面分析

4.分析與總結

綜上所述：PCBA焊點焊接不良的原因主要與連續性Ni層腐蝕有關，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合，即IMC層，最終導致焊點潤濕不良的發生。

Ni層腐蝕主要是因為PCB焊盤在浸金過程中，鎳層表面遭受過度氧化反應。大體積的金原子不規則沉積，及其粗糙晶粒之稀松多孔，造成底下鎳層持續發生『化學電池效應』(Galvanic effect)，進而使得鎳層不斷發生氧化，導致在金面下生成未能溶解的鎳銹持續累積而成。

總結：PCBA焊點焊接不良的原因主要與PCB焊盤Ni層發生了連續性鎳腐蝕有關，導致基底Ni層無法與焊錫生成有效的冶金結合，即IMC層，最終導致焊點潤濕不良的發生。

5.建議

增加PCB物料來料質量管控，如可焊性驗證測試，避免異常物料流入生產。

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