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同样的焊料，为何我的IMC层又失效？

发布时间： 2025-03-26 00:00

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某PCBA贴片后热压焊端子线轻拉即脱落，电容/电阻元件轻微施压也会掉件。未焊接的同批次SET板存在上锡不良现象。现对3pcs失效样品进行一系列的测试分析，查找PCBA焊点焊接不良的根本原因。

1.外观检查

选取3处典型不良焊点，进行光学检查，结果如图1所示：多数不良焊点焊盘表面存在明显润湿不良现象，焊盘颜色发黑异常，个别焊点脱开，脱开界面焊盘侧颜色发黑。

2.表面分析

NG1：如图2所示，焊盘润湿不良位置表面平整，局部存在焊锡及助焊剂残留现象；润湿不良表面含有C、O、P、Sn、Ni元素，焊锡残留位置含有C、O、Ag、Sn、Ni、Cu元素，助焊剂残留位置含有C、O、Sn、Ni元素，均未见异常元素存在，排除污染对焊盘润湿不良的影响。

NG2、NG3：润湿不良位置形貌与NG1类似，成分含有C、O、P、Sn、Ni元素，未见异常元素存在。

3.剖面分析

NG1：如图3所示，切片结果显示：不良焊盘切片后，焊锡残留位置及未残留位置，都发现不润湿现象；放大观察后，不润湿位置存在明显的连续性镍腐蚀异常；Ni层P含量为6.2wt%。

NG2、NG3：切片结果与NG1结果类似，不润湿位置同样发现连续性镍腐蚀异常。

4.分析与总结

综上所述：PCBA焊点焊接不良的原因主要与连续性Ni层腐蚀有关，Ni层腐蚀后，焊接过程中，Au层迅速熔融焊锡中，而作为焊接基底的Ni层无法与焊锡形成有效的冶金结合，即IMC层，最终导致焊点润湿不良的发生。

Ni层腐蚀主要是因为PCB焊盘在浸金过程中，镍层表面遭受过度氧化反应。大体积的金原子不规则沉积，及其粗糙晶粒之稀松多孔，造成底下镍层持续发生『化学电池效应』(Galvanic effect)，进而使得镍层不断发生氧化，导致在金面下生成未能溶解的镍锈持续累积而成。

总结：PCBA焊点焊接不良的原因主要与PCB焊盘Ni层发生了连续性镍腐蚀有关，导致基底Ni层无法与焊锡生成有效的冶金结合，即IMC层，最终导致焊点润湿不良的发生。

5.建议

增加PCB物料来料质量管控，如可焊性验证测试，避免异常物料流入生产。

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