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PCB表面处理工艺的多元化，满足了日益复杂的PCB组装焊接要求的同时，也出现了很多兼容性问题， 其中，PCB焊盘上锡不良就是常见的问题之一。
某PCB在组装生产过程中焊盘出现明显的上锡不良现象，本文将通过形貌观察、表面分析、切片分析、验证分析等一系列专业的检测分析，分析PCB上锡不良的失效原因与失效机理，并提出改善建议。
1.外观检查
对焊盘上锡不良位置进行外观检查发现，NG PCBA多处焊盘位置明显发现上锡不良现象，表现为焊盘润湿不良、焊盘露金异常。
图1.上锡不良焊点外观检查照片
2.表面分析
上锡不良焊盘表面形貌未见明显污染和镍腐蚀异常；EDS结果显示，上锡不良位置未发现异常元素存在；上锡不良位置发现较多Au元素存在，即焊盘Au层未溶入焊锡。
图2.上锡不良焊盘清洗后SEM图片及EDS能谱图
3.剖面分析
上锡不良位置表面平整，未发现明显焊锡残留，与表面观察结果一致。镀层放大后，未发现明显镍腐蚀现象，排除镍层腐蚀对焊盘上锡不良的影响；其他正常焊盘焊接未见异常。
图3.NG PCBA焊点切片后截面形貌观察形貌及EDS能谱图
4.PCB光板分析
PCB焊盘表面形貌未见明显污染与镍腐蚀现象，未发现异常元素存在。
图4.PCB光板焊盘表面形貌及EDS谱图
剖面分析：PCB焊盘切片后，镀层未见镍腐蚀异常；EDS结果显示，Ni层P含量属正常范围。
图5.PCB光板焊盘剖面形貌及EDS谱图
5.AES分析
为了确认上锡不良焊盘及PCB焊盘极表面成分状况，现通过AES对上锡不良焊盘、PCB光板焊盘进行测试，结果发现：
金层表面已经存在较高含量的镍，高镍的存在影响了金层化学特性。
金/镍互溶的直接影响有两点：
①元素金的化学特性消失，改变了镀层表面能，降低其润湿力；
②镍原子向金层中扩散导致镍原子与氧气接触的概率增大，氧化镍本身可焊性差，进一步恶化镀层可焊性。
PCB光板：PCB焊盘表面检测到Ni元素；测试结果显示，纯金层厚度偏薄。（备注：C的峰极其微小，但是C的灵敏度很高，极其微小的C，峰也能出来。）
图6.AES测试位置
表1.PCBA不良焊盘表面清洗后AES测试结果（At.%）
（备注：溅射深度参照硅片溅射速度进行计算得出，故数据结果与实际深度有偏差。）
表2.PCB光板焊盘表面AES测试结果（At.%）
（备注：溅射深度参照硅片溅射速度进行计算得出，故数据结果与实际深度有偏差。）
6.不良焊盘上锡性验证
不良焊盘经过酒精清洗并浸锡后，焊盘仍存在上锡不良现象，这侧面证实了AES分析结果的正确性，即焊盘金层的金镍互溶严重影响可焊性，这种不良无法通过清洗或者改变焊接条件来得到优化。
图7.上锡不良位置浸锡前后照片对比
7.PCB上锡性验证
PCB光板浸锡后，发现部分焊盘上锡不良现象，同样表现为金层未溶入焊锡，与PCBA失效现象一致。
图8.PCB光板焊盘浸锡后照片
8.总结与建议
结论：ENIG 焊盘上锡不良的原因为PCB焊盘金层内含有较高含量的镍，金镍互溶导致焊盘表面润湿能力降低。
建议：
1.优化PCB物料来料质量管控，增加可焊性测试；
2.监控镀金槽内的镍离子含量，防止镍含量超标；
3.适当增加金层有效厚度，具体参见IPC标准。
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