沉镍金板上锡不良分析报告

一站式的材料检测、分析与技术咨询服务沉锡焊盘上锡不良是什么因素导致？沉锡焊盘上锡失效分析1. 案例背景送检样品为某PCBA板，该PCB板经过SMT后，发现少量焊盘出现上锡不良现象，样品的失效率大概在千分之三左右。

该PCB板焊盘表面处理工艺为化学沉锡，该PCB板为双面贴片，出现上锡不良的焊盘均位于第二贴片面，失效分析。

2. 分析方法简述2.1 样品外观观察如图1所示，通过对失效焊盘进行显微放大观察，焊盘存在不上锡现象，焊盘表面未发现明显变色等异常情况。

一站式的材料检测、分析与技术咨询服务图1、失效焊盘图片2.2 焊盘表面SEM+EDS分析如图2~4所示，对NG焊盘、过炉一次焊盘、未过炉焊盘分别进行表面SEM观察和EDS成分分析，未过炉焊盘表面沉锡层成型良好，过炉一次焊盘和失效焊盘表面沉锡层出现重结晶，表面均未发现异常元素；一站式的材料检测、分析与技术咨询服务图2. NG焊盘的SEM照片及EDS能谱一站式的材料检测、分析与技术咨询服务图3.过炉一次焊盘的SEM照片+EDS能谱图一站式的材料检测、分析与技术咨询服务图4.未过炉焊盘的SEM照片+EDS能谱图2.3 焊盘FIB制样剖面分析如图5~7所示，利用FIB技术对失效焊盘、过炉一次焊盘及未过炉焊盘制作剖面，对剖面表层进行成分线扫描，发现NG焊盘表层已经出现Cu元素，说明Cu已经扩散至锡层表面；过炉一次焊盘表层在0.3μm左右深度出现Cu元素，说明过炉一次焊盘后，纯锡层厚度约为0.3μm；未过炉焊盘的表层在0.8μm左右深度出现Cu元素，说明未过炉焊盘的纯一站式的材料检测、分析与技术咨询服务锡层厚度约为0.8μm。

鉴于EDS测试精度较低，误差相对较大，接下来采用AES对焊盘表面成分进行进一步分析。

图5. NG焊盘剖面的SEM照片及EDS能谱一站式的材料检测、分析与技术咨询服务图6.过炉一次焊盘剖面的SEM照片+EDS能谱图一站式的材料检测、分析与技术咨询服务图7.未过炉焊盘剖面的SEM照片+EDS能谱图2.4 焊盘表面AES成分分析对NG焊盘和过炉一次焊盘的极表面成分进行分析，NG焊盘在0~200nm深度范围一站式的材料检测、分析与技术咨询服务内，主要为Sn、O元素，200~350nm深度范围内，为铜锡合金，几乎不存在纯锡层；过炉一次焊盘在0~140nm深度范围内主要为锡层，之后出现元素Cu（金属化合物），如图12~15所示。

沉锡PCB贴装后锡面发黑原因分析及改善1、前言近年来，随着印制线路板(Printed circuit board,以下简称PCB) 的无铅化的推行，化学沉锡(Immersion Tmatchin )具有成本较低、储存时间长、可焊性良好的优点而备受欢迎。

化学沉锡是通过置换反应在铜表面沉积一层厚度约为lpm左右的锡层，其表面颜色为无光泽的淡白色，但由于其表面结构较为疏松、硬度小，易造成划伤、氧化、药水残留等缺陷。

另外，在回流焊处理后，锡面发黄、发黑等异色问题不但影响印制板的美观，且对其可焊性、耐腐蚀性能等均有不同程度的影响，文章通过一例锡面发黑异色导致可焊性不良的案例，从失效分析的角度出发，探究了锡面发黑的原因和机理，为业内同行提供参考。

2、锡面发黑失效分析2.1案例背景沉锡表面处理的印制板在经过回流焊贴装过程后，锡面才由正常的淡白色，转变为发黑异色现象，所以在PCB板的生产制程中难以对此进行有效的拦截，当产品流到客户端进行SMT贴装之后，才出现相应的品质问题，这会给PCB生产厂商造成客诉等不良影响，我至会造成大量的经济损失。

以下是一例沉锡表面发黑的失效分析案例，该化学沉锡表面处理的PCB 在出货前锡面颜色为正常的淡白色，但在客户端经过回流后，其焊盘表面出现上锡不良和锡面发黑的现象，如下图1所示：图1异色不良样品与正常样品锡面外观a-l・上锡不良焊盘(50X)： a・2•上锡不良焊盘(100X)：b・l•发黑PCBA外观图：b・2•正常沉锡表面颜色。

由上图1所示，不良PCBA锡面发黑与正常沉锡表面所呈现的淡白色明显不一致，且焊接面有退润湿现象，现通过失效分析手段来排查可焊性不良的原因，并探究锡面发黑的机理。

2.2失效原因排査2.2.1锡层厚发确认采用X-Ray测厚仪，对沉锡焊盘进行锡厚测量，结果如表1所示:表1锡厚数据(单位：gm )测量位置 1 2 3 4 A 平均要求测量结果 1.080 1.061 1.051 1.022 1.073 •航2 如表1所示，沉锡焊盘实测单点锡厚和平均锡厚都满足工艺控制要求。

至卓飞高线路板(深圳)有限公司To: 王经理,于总,黄工,张工,肖工No: PE- SF-11-2010 Forpersonaluse only instudy andresearch;姚生.杨生.古生not forcommercialuseCC:Forpersonaluse only instudy andresearch;表面处理工程Date: 2010-07-19 not forcommercialuseFr:For personal use only in study and research; not for commercial use主题: 外发沉金试板总结报告一．背景:我公司现用沉镍金药水品质不稳定的问题，主要表现在少数型号的板漏镀、一次绿油独立线起泡甩油，二次油UNDER-CUT起泡甩油、镍厚经常达不到客户要求、生产选化板金面不良、甩镍及黑镍现象偶有发生。

为适应新的客户要求,提高品质,经公司上层决定，寻找新的药水以解决以上问题。

现试用宏达秋,斯坦得两家沉金药水,评估是否适合至卓沉金工艺.二．试板方案：1.试板设计2.试板流程：开料试板(绿油及绿油前由至卓完成)----外发沉金各8块----至卓镀金手指>>>>至卓过OSP线2次>>>>评估测试三.试板检测项目及结果：1.以下为外观检查结果（均为全检）：四．结论：经过对外发试板测试对比，数据显示宏达秋和斯坦得的沉金药水都比我司现在使用的宝利沉金药水能够更好满足我司对沉金的品质要求，可以解决我司两次印油带来的效率下降，节约大量的油墨成本。

而其中，宏达秋的沉金药水表现更好，尤其是过两次OSP 后，耐镍腐蚀的表现好于斯坦得，适合我司选化板的流程。

以上的试板较少，不能完全反映上述药水的性能，建议小批量试产。

行文: 批准:黄信仁王强序号 检测项目 测试方法 测试仪器 责任部门 宏达秋结果 斯坦得结果 备注1 Au/Ni 厚度 每块板每面9个点X-ray 机 SF IPQCOK OK 2Au/Ni 层的结合力 每块板每面3个位置3M 胶带OKOK3 甩油测试 每块板每面3个位置和易甩油位置3M 胶带 OK1.独立线无甩油2.大铜面绿油负字有轻微甩油 3.金脚有轻微甩油.4 外观检查 目测 目测 OK OK 5P 含量SEM-EDX 电镜 QA OK OK 6可靠性测试敷锡试验无铅锡炉QAOK OK 过一次OSP 是否有镍腐蚀检查OSP 线/电镜 PE/ QAOKOK过两次OSP 是否有镍腐蚀检查OSP 线/电镜 PE/ QAOK斯坦得过二次OSP 后PAD 镍层有轻微镍腐蚀，占镍厚1/4处助理工程师助理经理五．附件：1.外观检查2.工程检测,金镍厚数据：金镍厚数据厂商型号要求测量值结论第一块第二块金厚镍厚金厚镍厚宏达秋沉金AU>3NI>1504 3.93 3.87 3.5金镍厚OK238 236 211 2134.41 4.36 4.01 4.33184 179 179 178镀金AU>20NI>15017.92 20.75 23.62 20.65218 206 191 18921.82 22.17 24.65 26.10176 175 172 167斯坦得沉金AU>3NI>1503.984.95 4.12 3.95金镍厚OK 182 210 193 1844.12 4.01 4.23 4.13152 183 169 174镀金29.01 28.17 24.01 23.98182 210 193 184供应商型号数量(单元数) 金镍厚甩镍金/甩油漏镀/渗镀外观问题备注宏达秋8*12 OK OKOK 金面发白3，金指凹凸3，金指擦花4斯坦得8*12 OK 轻微甩油OK甩油10金脚露铜3金指凹凸7甩油图片AU>20 NI>150 25.63 28.37 25.32 24.28 152 183 169 1743镍层SEM及P含量情况序号检测项目宏达秋结果斯坦得结果备注1 过一次OSP镍层SEM情况1500倍1500倍结论OK1500倍1500倍2过二次OSP后PAD镍层SEM情况2500倍2500倍斯坦得过二次OSP后PAD镍层有轻微镍腐蚀，占镍厚1/4处镍腐蚀2500倍2500倍2500倍2500倍3沉金后BGA 不过OSP 镍层 SEM 情况2500倍2500倍结论OK2500倍2500倍4剥金后镍面SEM情况镍晶体比较新鲜,清晰. 结论OK ，2500倍 镍晶体比较新鲜,清晰. 结论OK ，2500倍剥金后镍面SEM 情况一般标准 镍腐蚀镍腐蚀镍腐蚀5P 含量标准范围为6-9%，两家都在范围内，宏达秋是7.06%,斯坦得为6.94%,结论OK4. 敷锡测试斯坦得/ 宏达秋敷锡测试如下：结论OKementWt % At % P K 07.06 12.59 NiK92.9487.41ment Wt % At % P K 07.06 12.59 NiK92.94 87.41For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l 'étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales.толькодля людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях.For personal use only in study and research; not for commercial use以下无正文For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l 'étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales.толькодля людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях.以下无正文。

技术报告不良案例1、上锡不良案例1.1、8-12月份上锡不良统计月份8月9月10月11月12月（截止12月23日）上锡不良（件） 1 6 5 5 19-11月上锡不良投诉明显增多8-12月共投诉18件上锡不良分布图1.2、客户投诉上锡不良典型案例如下1.2.1不熔金、缩锡发黑案例料号不良描述不良率不良周期相关图片4513BGA处不上锡，且有轻微的发黑2% 311118901PAD吃锡不良，表现为部分不熔金6% 37114532整PCS不吃锡，金完全未熔，轻拨零件就会脱落2.5% 4111上锡不良24688月9月10月11月12月月份件数不良分布不熔金65%缩锡发黑35%BGA处不上锡且有明显有不整板不熔不良案例1.2.2案例分析料号BGA 处EDS图片EDS光谱图给客户端结论4513 外界污染18901 金面轻微污染4532金层有阻焊层，可能有菌类污染1.2.3小结从上述三个案例分析来看，不熔金、缩锡发黑应为焊接过程中润湿性不够，导致无法熔掉金层或无法形成IMC层，继而产生上锡不良；影响润湿性原因很多，PCB表面污染、镍层腐蚀氧化等都会影响影响润湿效果，客户端炉温低、锡膏助焊剂差等也会影响润湿性。

上锡不良模拟分析2、原因分析（鱼骨图）上锡不良锡膏退洗作业不规范辅助工具不良培训不到位PCB不良参数不当保养不到位酸碱恶劣环境人物环机法锡膏异常客户炉温异常调查跟踪4.不良问题跟踪4.1.上文提到的3.1.1及3.1.2在之前的上锡不良改善方案中早有要求，各部门必须严格按章操作。

4.2化金线保养不到位，并不是化金未做保养，而是在酸碱泡或换槽时未用扫把或碎布彻底清洗槽壁污垢，还有部分水洗未按要求更换，可能让缸壁滋生菌类有“可趁之机”。

4.2.1.前处理酸洗槽大保养后及用扫把及碎布彻底清洁后对比4-1酸碱泡后缸壁仍有污垢4-2用扫把彻底清洁后4.2.2.金回收后水洗槽缸壁大保养后及用扫把及碎布彻底清洁后对比明显有污垢污垢已被白色污垢用扫把清洗多次才能清洗干净，此污垢可调查跟踪4.2.3.后处理酸洗槽大保养后及用扫把及碎布彻底清洁后对比4-5酸碱泡后缸壁仍有污垢4-6用扫把彻底清洗后4.3金槽浓度偏低会加大对镍层的攻击（金槽金浓度偏低、镍层磷含量偏低、草酸残留等相关模拟实验在下文试验跟进中会有详细体现）4.3.1.8月2日-12月13日金槽金浓度化验结果具体如下：总化验次数≤400PPM次数400-500PPM次数500PPM以上次数最低化验值不合格率30次3次11次19次250PPM 36.7% 4.3.2.从上表可以看出8月2日-12月13日金缸化验不合格率高达36.7%，且最低化验值仅250PPM，金槽浓度极不稳定，给镍层带来更大腐蚀风险。

Sub:关于锡面污染之情况分析报告一．问题点贵司机种2T08983C 6774pcs在客户处出现锡面污染二．问题板现状此机种6774pcs 在客户端iqc抽检86pcs，其中有7pcs有锡面污染的情况，位置聚集在内有导通孔方pad上，其它的pad锡面均是ok的！详见下图三．原因分析1.半塞孔内有油墨，水分未烘干所致贵司的此机种塞孔方式为半塞孔板，此板在印制緑油时，单面印油，会有部分的油墨进入孔内，此类板在显影时候部分显影不干净，部分没有有緑油将单面的孔塞住，在做化学沉锡时，后清洗上面由于半塞孔将孔内的水吸住，会照成孔内水分不能及时的烘干，后因孔内的水分在重力条件下沿着孔壁溢出，沿着锡晶格蔓延，因水渍干后残留，就会照成此种锡面污染情况！此机种板可以在锡面污染位置做xps测试，如其中氧含量比例超过10%，则是以上情况，此种情况建议过后处理水洗即可！对焊锡性能和ir都没有影响！2.来料铜面粗糙所致此种大铜面内有小导通孔之板，在做二次电镀时，此局部位置电流偏高，同等情况下，Cu晶格相对其它位置堆积的较快，部分位置晶格间隙较大，这样在做緑油时，会有部分的油墨分子进入到晶格间隙里面，因显影制程有局限，这样的油墨分子不可能被显影干净，后经过后固化就变的更难处理，在做化学沉锡时，油墨会阻碍药水与铜面反应，这样做出来的化学沉锡板会有部分位置锡面较厚，部分位置较薄，在视觉光线的影响下，会有一定的落差值，名义上叫发黑，实际是因为锡厚不一致所导致的，此现象过IR和焊锡行都不会有影响！3.显影液的残留会照成此种不良情况半塞孔板在做显影时，显影药水在孔内残留，后经过后固化，此物质就变得较难处理，在做化学沉锡时，同意也会阻碍与药水的反应，因锡厚而照成的色差值，也会照成此种情况！以上的情况是我司针对与锡面发黑做出的报告，因未见到具体的实物板，周期和不良比例客户端均未反馈出来，具体的情况，请以上面的参照可分辨出来！报告人：王斌2012-4-18。

PCB 板上沉锡焊盘上锡不良失效分析
PCB 应用广泛，但由于成本以及技术的原因，PCB 在生产和应用过程中出现了大量的失效问题，并因此引发了许多质量纠纷。

为了弄清楚失效的原因以便找到解决问题的办法和分清责任，必须对所发生的失效案例进行失效分析。

沉锡焊盘上锡不良失效分析
1.背景：
送检样品为某PCBA 板，该PCB 板经过SMT 后，发现少量焊盘出现上锡不良现象，样品的失效率大概在千分之三左右。

该PCB 板焊盘表面处理工艺为化学沉锡，该PCB 板为双面贴片，出现上锡不良的焊盘均位于第二贴片面。

2.分析说明：
首先进行外观检查，通过对失效焊盘进行显微放大观察，焊盘存在不上锡。