No.1 案例背景
某QFP器件發(fā)生不良,不良率約10%,初步判斷為接地焊點可能存在虛焊現(xiàn)象。
No.2分析過程
Analysis process
Part.1
X-Ray觀察
0°觀察
傾斜45°觀察
說明
對樣品進行X-ray檢測,接地部分呈現(xiàn)明顯的陰影霧狀,可能存在虛焊問題。
Part.2
接地焊盤切片斷面分析
接地焊點切片分析圖
說明
通過切片斷面分析,部品的一側(cè)焊點有明顯虛焊,焊錫與器件鍍層未互熔,虛焊點兩側(cè)有明顯錫填充不足的現(xiàn)象。
切片斷面測量
說明
部品底部焊盤到PCB側(cè)焊盤距離為0.11㎜,部品底部到引腳底部的距離為0.11㎜。
Part.3
SEM形貌分析
端子側(cè)焊點未融合SEM圖示
?
說明
器件鍍層和焊錫之間存在約5μm的縫隙,界面狀態(tài)顯示二者有作用過,但未互熔,形成了自然狀態(tài)的冷卻形貌。
PCB側(cè)的IMC狀態(tài)分析SEM圖示
?
說明
圖示位置PCB側(cè)焊錫IMC層狀態(tài),整體連續(xù)、致密,平均厚度約在3μm左右。
Part.4
EDS成分分析
焊錫未融合處成分
說明
EDS分析結(jié)果,鍍層面主要有Sn、Cu元素,未檢出異常成分。
PCB側(cè)IMC成分
說明
PCB側(cè)為IMC層Ni(18.52)、Sn(76.39%)、Cu(5.09%),無異常元素。
器件接地焊盤鍍層成分
說明
從接地焊盤鍍層的分析判斷,器件接地鍍層為Sn(純錫)。
Part.5
其他因素對焊錫的影響
器件尺寸
影響接地焊接的關(guān)鍵尺寸:A1 Standoff,器件接地焊盤到端子底部的距離。
說明
上述A1尺寸的測量結(jié)果顯示,A1尺寸均接近0.1mm。發(fā)生虛焊產(chǎn)品使用的鋼網(wǎng)厚度為0.11mm
A1尺寸的影響:
在開口面積稍大的情況下,錫膏印刷的厚度一般會≤0.11mm,回流后由于錫膏體積變小,會發(fā)生塌陷。
若A1尺寸偏大,則存在錫膏和接地焊盤不能充分接觸的風(fēng)險。
回流溫度
說明
失效樣對象品生產(chǎn)時采用的替代測溫標本,且器件接地部分未監(jiān)控溫度,后續(xù)制作對應(yīng)測溫標本,針對接地點的溫度實際測試如上圖所示。最高溫度246.5℃,220℃以上時間60s,232℃以上時間40.5s。從焊接溫度的適合性上判斷,即使器件鍍層為純錫,該溫度也不會引起虛焊問題(液相時間充足)。
No.3分析結(jié)果
Analysis results
失效原因分析
綜合上述檢測結(jié)果,對接地虛焊的失效原因分析如下:
1.失效特征:焊錫與器件接地焊盤鍍層虛焊,二者未互熔,虛焊點兩側(cè)有明顯錫填充不足的現(xiàn)象。但從形貌分析,二者在回流過程中有相互接觸作用,形成了凹凸狀,如下圖:
2.對器件關(guān)鍵尺寸和回流溫度的分析,器件A1尺寸接近0.1mm,使用的鋼網(wǎng)厚度0.11mm,存在錫膏與器件接地部分接觸不充分的隱患。
基于以上測試及分析判斷,導(dǎo)致器件接地焊盤虛焊的原因為在器件Standoff A1尺寸偏大的情況下,鋼網(wǎng)接地部分的厚度為0.11mm,由于回流后錫膏體積減小,形成的焊點高度可能小于0.1mm,從而使焊錫與器件接地焊盤接觸不充分,形成虛焊。
分析驗證
增加QFP接地部分的印錫厚度(使用部分階梯鋼網(wǎng),0.11→0.15階梯),進行實際的生產(chǎn)驗證,接地部分虛焊的問題未再發(fā)生,從而證明了器件Standoff尺寸與鋼網(wǎng)厚度匹配性關(guān)系存在隱患。
案例啟示
針對QFP封裝器件,在鋼網(wǎng)設(shè)計時,要關(guān)注器件Standoff尺寸,確定其允差范圍,從鋼網(wǎng)厚度(接地局部)上做好預(yù)防性規(guī)避措施,避免因為器件Standoff允差造成的潛在性焊接失效。
審核編輯:劉清
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原文標題:QFP接地虛焊分析
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