可靠性-焊点开裂(黑焊盘)

器件焊点开裂的主要原因
器件焊点开裂是电子产品常见的故障之一，其主要原因有以下几点：
1. 焊接工艺不当：焊接温度、时间、压力等参数不合适，会导致焊点内部应力过大，在使用过程中容易发生开裂。

2. 材料质量问题：焊点使用的焊料、基材等材料质量不良，容易发生开裂。

3. 外力冲击：在使用过程中，器件受到外力冲击，如振动、碰撞等，也容易导致焊点开裂。

4. 振动和温度变化：器件在使用过程中，由于温度变化或振动等因素，导致焊点产生微小的变形，最终导致开裂。

为避免器件焊点开裂，应注意以下几点：
1. 选择质量可靠的焊接材料和器件，确保焊接工艺规范。

2. 设计产品时应考虑到产品的使用环境和外力因素，采用合适的材料和结构设计。

3. 在使用过程中，应尽量避免器件受到外力冲击，如避免碰撞、振动等。

4. 定期对器件进行检测和维护，及时发现问题并进行修复。

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ENIG焊盘的两大潜在问题及其预防罗道军中国赛宝实验室广州 510610摘要本文分析总结了化学镍金处理的焊盘容易发生的两大潜在问题，即镍腐蚀形成的黑焊盘问题以及焊点中富磷层生产问题的原因、危害，并给出了相应的预防控制措施。

关键词： ENIG 黑焊盘富磷层引言随着电子产品的小型化与无铅化，同时由于化学镍金（ENIG）表面处理突出的简单工艺以及成本控制方便，还有可焊性好和平整度好的优点，使得越来越多的电子产品使用ENIG 的表面处理的PCB。

但是在我们日常的工作中，常常发现这种表面处理容易出现镍腐蚀以及富磷层的两大致命的问题，这类问题一旦发生，常常造成大量批次性的焊点可靠性问题。

因为这两类问题非常隐蔽，一般不易觉察，一旦发现它的问题的时候大多已经迟了，已经造成损失了。

本文将探讨这两类问题产生的原因以及预防控制的措施。

ENIG的基本工艺ENIG最大的优点之一就是ENIG的工艺简单，只需使用两种化学药水，即化学镀镍与酸性金水。

工艺一般先是在铜焊盘上自催化化学镀镍，通过控制时间和温度来控制镍镀层的厚度；再利用镀好的新鲜镍的活性，将镀好镍的焊盘浸入酸性的金水中，通过化学置换反应将金从溶液中置换到焊盘表面，而部分表面的镍则溶入金水中，这样只要置换上来的金将镍层覆盖，则该置换反应自动停止，清洗焊盘表面的污物后工艺即可完成。

这时的镀金层往往只有约0.05微米的厚度，这就是说ENIG的工艺非常容易控制且成本相对较低（与电镀镍金相比）。

显然表面这层薄薄的金层只能起着对镍的保护作用，但一旦保护不了镍，导致镍腐蚀氧化了或被金水过渡浸蚀，即形成了所谓的黑镍（或黑焊盘）现象，而此时焊盘的表面用肉眼看来还是金光闪闪的金子，则非常容易欺骗用户。

因为，真正需要焊接形成金属间化物的是镍而不是金，金层在焊接一开始就溶解到焊料之中去了。

因此，组装工艺前加强对ENIG表面处理的PCB的质量检查是非常必要的。

黑镍的形成与危害镍镀层的质量主要取决于镍镀液的配方以及化学镀的温度的维护与控制，当然还与酸性金水处理的工艺有一定的关系。

CQFP器件焊点开裂失效分析_张伟CQFP器件焊点开裂失效分析张伟，孙守红，孙慧，韩振伟（长春光学精密机械与物理研究所吉林长春 130033）摘要：CQFP器件由于其可靠性⾼的优势已经⼴泛应⽤于军事、航天航空领域，但是在实际使⽤中，特别是在温度和⼒学条件下容易出现焊点脱落和引脚断裂等问题。

针对在⼯作中遇到的⼀次典型焊点开裂失效案例进⾏分析，对问题产⽣的根源进⾏了定位，对焊点开裂的失效机理进⾏了分析，最后简要介绍了提⾼CQFP器件焊接可靠性的⼀些⼯艺措施。

关键词：CQFP；可靠性；失效分析中图分类号：TN6 ⽂献标识码：A ⽂章编号：1001-3474（2012）06-0347-04Failure Analysis for Solder Joint Cracking of CQFP DevicesZHANG Wei, SUN Shou-hong, SUN Hui, HAN Zhen-wei(Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China) Abstract: CQFP devices has been widely used in military and aerospace field due to its advantages of high reliability, but in actual situation, especially in temperature, mechanical solder joints under the conditions prone to fall off, pin breakage and other issues. Based on a typical case of solder joint cracking failure, analyze root cause of the problem, and finally some process measures to improve the reliability of CQFP have been introduced.Key words: CQFP; Reliability; Failure analysisDocument Code: A Article ID: 1001-3474(2012)06-0347-04陶瓷四⾯扁平封装器件CQFP（Ceramic Quad Flat Pack）是⼀种先进的器件封装形式，采⽤了陶瓷基板和镀⾦引线，如图1所⽰，具有很⾼的可靠性，⼴泛应⽤于军事和航空航天印制板组装领域[1,2]。

电子产品失效分析大全继电器失效分析1、样品描述所送样品是3种继电器，其中NG样品一组15个，OK样品2组各15个，代表性外观照片见图1。

委托单位要求分析继电器触点的元素成分、各部件浸出物的成分，确认是否含有有机硅。

图1 样品的代表性外观照片2、分析方法2.1 接触电阻首先用毫欧计测试所有继电器A、B接点的接触电阻，A、B接点的位置见图2所示，检测结果表示NG样品B点的接触电阻均大于100 mΩ，而2种OK样品的A、B点的接触电阻均小于100 mΩ。

图2 样品外观照片2.2 SEM&EDS分析对于NG品，根据所测接点电阻的结果，选取B接点接触电阻值高的2个继电器，对于2种OK品，每种任选2个继电器，在不污染触点及其周围的前提下，将样品进行拆分后，用SEM&EDS分析拆分后样品的触点及周围异物的元素成分。

触点位置标示如图3所示。

所检3种样品共6个继电器的触点中，NG品的触点及触点周围检出大量的含碳（C）、氧（O）、硅（Si）等元素的异物，而OK品的触点表面未检出异物。

典型图片如图4、图5所示。

图3 触点位置标识（D指触点C反面）图4 NG样品触点周围异物SEM&EDS检测结果典型图片图5 OK样品触点的SEM&EDS检测结果典型图片2.3 FT-IR分析在不污染各部件的前提下，将2.2条款中剩下的继电器进行拆分，并将拆分后的部件分成3组，即A组（接点、弹片（可动端子、固定端子））、B组（铁片、铁芯、支架、卷轴）、C组（漆包线），分别将A、B、C组部件装入干净的瓶中，见图6所示，处理后用FT-IR分析萃取物的化学成分，确认其是否含有有机硅。

图6 拆分后样品的外观照片结果表明，所检3种样品各部件的萃取物中，NG样品B组（铁片、铁芯、支架、卷轴）和C 组（漆包线）检出有机硅，其他样品的部件未检出有机硅。

典型图片见图7所示。

图7 NG品C组部件萃取物与聚二甲基硅氧烷的红外吸收光谱比较图3、结论1）所检3种继电器样品中，NG品B接点的接触电阻均大于100mΩ，不符合要求；而OK品A、B接点的接触电阻及NG品A接点的接触电阻均小于100mΩ，符合要求；2）所检3种继电器（2个/种）的触点中，NG品的触点及触点周围检出大量的含碳（C）、氧（O）、硅（Si）等元素的异物，而OK品的触点表面未检出异物；3）所检3种继电器（13个/种）部件的萃取物中，NG品B组（铁片、铁芯、支架、卷轴）和C组（漆包线）检出有机硅，其他样品的部件未检出有机硅。

基板维修知识点总结大全基板维修是电子设备维修中非常重要的一个环节，基板作为电子设备的核心部件，其质量和性能直接影响着整个设备的稳定运行。

因此，基板维修需要具备丰富的知识和经验。

下面将从基板的类型、常见故障、维修工具、维修流程等方面对基板维修的知识点进行总结。

一、基板类型1. Rigid PCB刚性印刷电路板（Rigid PCB）是最为常见的一种基板类型，它主要由玻璃纤维布和环氧树脂构成。

这种基板强度高，耐热性好，价格较低，非常适合普通的电子设备。

2. Flexible PCB柔性印刷电路板（Flexible PCB）是由柔性基材制成的，可以弯曲和扭曲，适用于需要弯曲安装或布置在狭窄空间内的电子设备。

3. Rigid-flex PCB刚柔合一板（Rigid-flex PCB）是将刚性板和柔性板结合起来的一种基板类型，可以满足复杂布局和弯曲安装的需要。

4. High-frequency PCB高频印刷电路板（High-frequency PCB）主要用于高频通信设备，它的特点是介质常数小、损耗小、信号传输快，主要用于无线通信、航空航天等领域。

5. Metal core PCB金属基板印刷电路板（Metal core PCB）以金属基板代替传统的玻璃纤维布，具有更好的散热性能，适用于高功率、高密度电子设备。

二、常见故障1. 焊点断裂焊点断裂是基板常见的故障之一，主要是由于机械振动、热胀冷缩等外力作用导致焊点断裂，需要重新焊接或修复焊点。

2. 短路短路是指两个或多个电路之间出现直接连接的情况，可能是导线断裂、焊点短路等原因导致的，需要进行绝缘处理或重新布线。

3. 开路开路是指电路中某一部分的连接中断，可能是元件损坏、线路断裂等原因导致的，需要找到断开的位置并修复。

4. 元件损坏基板上的元件可能会因为工作环境、老化等原因而损坏，需要进行替换或修复。

5. PCBA损坏PCBA（Printed Circuit Board Assembly）是指印刷电路板上的组装元件，可能会因为各种原因损坏，需要进行修复或替换。

焊点的质量与可靠性机电工程学院微电子制造工程1000150312 黄荣雷摘要：本文介绍了Sn-Pb合金焊接点发失效的各种表现形式，探讨失效的各种原因。

在实践基础上，指出如何在工艺上进行改进已改善焊点的可靠性，提高产品的质量。

1前言电子产品的"轻、薄、短、小"化对元器件的微型化和组装密度提出了更高的要求。

在这样的要求下，如何保证焊点质量是一个重要的问题。

焊点作为焊接的直接结果，它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。

也就是说，在生产过程中，组装的质量最终表现为焊接的质量。

目前，在电子行业中，虽然无铅焊料的研究取得很大进步，在世界范围内已开始推广应用，而且环保问题也受到人们的广泛关注，但是由于诸多的原因，采用Sn-Pb焊料合金的软钎焊技术现在仍然是电子电路的主要连接技术。

文中将就Sn-Pn焊料合金的焊点质量和可靠性问题进行较全面地介绍。

2焊点的外观评价良好的焊点应该是在设备的使用寿命周期内，其机械和电气性能都不发生失效。

其外观表现为：（1）良好的湿润；（2）适当的焊料量和焊料完全覆盖焊盘和引线的焊接部位（或焊端），元件高度适中；（3）完整而平滑光亮的表面。

原则上，这些准则适合于SMT中的一切焊接方法焊出的各类焊点。

此外焊接点的边缘应当较薄，若焊接表面足够大，焊料与焊盘表面的湿润角以300以下为好，最大不超过600。

3寿命周期内焊点的失效形式考虑到失效与时间的关系，失效形式分为三个不同的时期，如图1所示。

（1）早期失效阶段，主要是质量不好的焊点大量发生失效，也有部分焊点是由于不当的工艺操作与装卸造成的损坏。

可以通过工艺过程进行优化来减少早期失效率。

（2）稳定失效率阶段，该阶段大部分焊点的质量良好，失效的发生率（失效率）很低，且比较稳定。

（3）寿命终结阶段，失效主要由累积的破环性因素造成，包括化学的、冶金的、热-机械特性等因素，比如焊料与被焊金属之间发生金属化合反应，或热-机械应力造成焊点失效。

焊点开裂不良失效分析–电镀在线
摘要：某化镍浸金的FPC软板，在组装完成后，发现部分焊点存在开裂失效。

通过外观检查，表面分析及剖面分析等分析手段，发现焊盘中镍层存在开裂，在焊接过程中，Cu过度的扩散到金属间化合物中去，严重降低金属间化合物与镀层之间的强度，导致焊点发生开裂失效。

关键词：焊点开裂；镍层断裂；铜扩散
1 案例背景
送检样品为某FPC板，该FPC板经过SMT后经辊筒测试，发现部分焊点存在开裂失效。

该PCB板焊盘表面处理工艺为化镍浸金。

2 分析方法简述
如图1和2所示，失效焊点断裂界面呈明显的脆性断口，失效焊盘镍层存在明显的开裂现象。

通过切片分析，失效焊点主要开裂在IMC层与Ni层之间的界面处，失效焊点IMC层中Cu含量明显高于Ni含量。

3 分析与讨论 该焊点失效界面为典型的铜扩散现象，正常的ENIG 焊盘与焊料之间形成Ni3Sn4的IMC 层，Ni 层作为阻挡层，阻挡Cu 向焊料扩散，亦或形成少量的（Cu ，Ni ）6Sn5的三元合金，当Ni 层发生开裂时，
Cu会沿裂缝向焊料急剧扩散，当Cu大量异常的向锡镍合金扩散时，必然改变IMC的结构和物理性能，其机械性能弱化，脆性增加而与Ni 层的结合力减弱，在受到外力作用下，易发生开裂失效现象。

SMT的高温和长时间回流焊及焊盘的Ni层开裂均有助于Cu扩散现象的发生。

本案焊点失效的主要原因为在SMT前，焊盘的Ni镀层存在开裂，致使在焊接过程中Cu向IMC层大量扩散，改变了IMC层的结构和物料特性，致使界面机械性能严重下降。

内容来源：美信检测作者：邓胜良。

插装元器件引脚焊点开裂失效分析与控制随着我国航天工业的发展，宇航用元器件的电子装联密度不断增大，同时对装联可靠性的要求也不断提高。

在电子装联产品中，部分封装元器件通过引脚与焊盘或导线焊接，通过焊点实现电气与机械连接，因而焊接质量直接决定了电子产品的可靠性。

对于焊点存在缺陷的产品，装联后初测时焊点可维持连接状态，产品功能正常，但在后续使用中可能会发生缺陷劣化甚至焊点失效的风险，因而需要对焊点进行质量检查，必要时需要根据使用需求进行考核试验。

航天产品在生产与使用过程中，会经历温度交变、外力振动、应力冲击等多种力热环境，元器件引脚焊点会随产品经受应力，带有裂纹缺陷的焊点作为应力集中区与结构薄弱点，经常发生失效。

当元器件引脚焊点存在引脚焊接性差或界面金脆等问题时，虽电气性能正常，但焊点内可能已萌生裂纹源，在后续的宇航环境下使用时，存在焊点裂纹扩展甚至断裂的安全隐患。

针对存在部分产品初测性能合格，但经历宇航级环境考核试验后发生了焊点失效的情况，本文选取了JW117稳压器器件引脚通孔插装焊点失效案例进行分析。

通过对未进行考核试验的同批次初装产品的引脚焊点进行形貌观察、金相与成分检验，对元器件引脚焊点失效的原因进行了分析，并结合失效机理，为提升元器件引脚的焊接可靠性提出了针对性的改进建议。

1. 故障描述某型号元器件选用了某公司生产的JW117三端稳压器，采用通孔插装焊接方式将三只引脚焊于PCB板上。

产品经历力学振动和温度循环试验后，器件的一只引脚发生信号时断时续的失效情况，检查发现失效焊点的焊料与引脚交界处存在贯穿整个焊点的裂纹。

上述的失效产品在初装后测试时信号通信正常，但经历宇航级环境考核试验后，发生了器件引脚焊点失效现象。

为查明上述元器件引脚焊点开裂原因，对未进行考核试验的同批次产品的元器件引脚焊点进行了复查。

检查表明，部分元器件的引脚焊点存在焊接不良缺陷，此类焊点在力热试验过程中存在缺陷扩展并导致焊点开裂失效的风险。