車載濾波器組件焊錫開裂失效分析

案例背景

車載濾波器組件在可靠性試驗(yàn)后，主板上的插件引腳焊點(diǎn)發(fā)生開裂異常。

分析過程

焊點(diǎn)外觀

說明：插件器件引腳呈現(xiàn)出明顯的焊點(diǎn)開裂狀態(tài)。

X-RAY檢測

針對異常焊點(diǎn)的X-RAY檢測：

說明：通孔（支撐孔）的透錫率僅20%左右，遠(yuǎn)低于正常值75%。

針對正常焊點(diǎn)的X-RAY檢測：

說明：該批次正常品焊點(diǎn)通孔的透錫率與異常焊點(diǎn)一致。

切片斷面分析

#01 金相分析

針對異常焊點(diǎn)的金相分析：

說明：異常焊點(diǎn)的斷面金相圖示表明焊錫填充不足，存在較明顯的少錫與疲勞開裂的特征。

針對正常焊點(diǎn)的金相分析：

說明：正常焊點(diǎn)的斷面金相分析顯示，焊錫填充不足，存在明顯的少錫異常，DIP焊盤端焊錫、PCB與引腳處有明顯的潤濕。

#02 SEM分析

針對異常焊點(diǎn)的SEM分析：

說明：異常焊點(diǎn)PCB已潤濕位置的合金層IMC測量結(jié)果顯示，其厚度均在0.5μm以下，數(shù)值明顯偏低。未焊錫的孔壁與端子部位皆無異常。

針對正常焊點(diǎn)的SEM分析：

說明：正常焊點(diǎn)PCB已潤濕位置的合金層IMC的厚度均在0.5μm以下，數(shù)值明顯偏低。

分析結(jié)果

結(jié)合焊點(diǎn)失效背景，以及各項(xiàng)檢測結(jié)果，對插件器件引腳焊點(diǎn)開裂，作出如下綜合分析：

1.插件器件引腳焊接存在嚴(yán)重的支撐孔透錫不足現(xiàn)象，透錫率僅在20%左右，遠(yuǎn)低于75%以上的標(biāo)準(zhǔn)；

2.焊點(diǎn)開裂主要發(fā)生在焊錫間，其斷面形貌符合焊點(diǎn)疲勞開裂的特征；

3.通過對失效焊點(diǎn)與正常焊點(diǎn)焊接IMC的分析，它們的IMC層厚度也遠(yuǎn)低于正常的IMC層厚度（1.5μm-4.0μm）。

由此可以判斷，器件DIP焊接時(shí)，工藝條件不足，未形成良好焊接。

改善方案

優(yōu)化DIP焊接工藝條件

原因：插件器件引腳DIP焊接時(shí)，工藝條件不足（浸錫時(shí)間、浸入深度等），導(dǎo)致通孔透錫率低，焊點(diǎn)可靠性差。在可靠性試驗(yàn)時(shí)，由于應(yīng)力集中于較小的焊點(diǎn)上，導(dǎo)致焊點(diǎn)疲勞斷裂。

通孔透錫不足

通孔透錫不足

IMC厚度不足

方法：滿足通孔透錫率至少達(dá)到50%以上，焊接IMC層厚度1.5μm以上；

優(yōu)化PCBA與組裝件點(diǎn)膠固定的應(yīng)力作用

原因：該產(chǎn)品目前在PCBA與組裝外殼之間使用的點(diǎn)膠，硬化后是硬質(zhì)的、無韌性與彈性。

在組件發(fā)生振動(dòng)時(shí)，其應(yīng)力會(huì)直接通過硬膠傳導(dǎo)至外殼，再作用至焊點(diǎn)上，存在應(yīng)力疲勞損傷的隱患。

方法：PCBA與組裝外殼之間的點(diǎn)膠更換為固化后更有韌性與彈性的硅膠材質(zhì)，緩沖外部應(yīng)力對焊點(diǎn)的影響。

新陽檢測中心有話說：

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審核編輯黃宇