







波峰焊后,PTH里的焊锡像"水珠打在荷叶上"——焊锡无法沿孔壁爬升,这就是行业常说的PTH焊点上锡不良。 而PTH(镀通孔)元件的上锡质量,直接决定了产品的电气连接可靠性。工程师最不愿面对的,就是这种偶发、隐蔽且足以致命的缺陷。 遇到这类问题,多数人的第一反应是:OSP膜失效了?还是波峰焊参数没调好? 最近,我们接手了一起典型PTH焊点上锡不良案例。 委托方的困境极具代表性:PCB表面处理为OSP(有机保焊膜),波峰焊后个别PTH孔出现上锡不良,但同板其他孔完好无损,板厂与组装厂各执一词,根因迟迟无法锁定。 今天,我们就通过这个案例,从现象到机理,一步步拆解,看问题到底出在哪一环。 1.外观检查与无损透视 我们首先对NG样品进行了体视显微镜检查。 个别通孔确实没有被焊锡有效填充,焊锡只停留在表面,甚至完全没有润湿扩散的迹象。 上锡不良PTH焊点及其他焊点光学检查照片 随后,我们使用X-Ray和CT进行无损“透视”。 失效模式确认:确实存在焊点填锡不足、焊锡高度不够,甚至内部有空洞的情况。 排除常见原因:没有发现明显的孔壁断裂(孔破)问题。 一个新发现:无论是上锡好还是不好的焊点,都观察到了元件引脚偏位,但偏位并不是导致上锡不良的直接原因,因为它同时存在于NG样品和OK样品中。 上锡不良PTH焊点X-Ray观察照片 上锡不良PTH焊点CT观察照片 PS:问题聚焦在“润湿”本身,而非结构的严重破坏。 2.表面分析发现“嫌疑物” 为了看得更清楚,我们将样品放进了场发射扫描电子显微镜(SEM) 下,并对可疑位置做了能谱分析(EDS)。 关键现象:在所有失效焊点,甚至部分外观“正常”的焊点,我们都在通孔的拐角位置(一个非常容易藏污纳垢的死角)发现了一层异物残留。 失效PTH焊点及未失效PTH焊点形貌观察 成分分析:这层异物的成分很复杂,包含了C、O、Br、Si、S、Sn、Ba、Cu等元素。 失效PTH焊点及未失效PTH焊点成分分析结果 初步推断:O、Br、Sn主要来自焊接过程中的助焊剂残留;C、O、Si、S、Ba这部分元素组合,是线路板绿油(阻焊油墨) 的特征成分! 重要发现:在一个失效焊点的孔环表面,我们还检测到了异常的Cl(氯)元素,这在正常的OSP膜上是不应该出现的。 PS:通孔内存在绿油残留,并且PCB表面有含氯污染物。 3.剖面分析坐实证据 表面分析只能看外观,为了看到内部界面,我们进行了最关键的切片(Cross-section)分析。 确认润湿不良:在失效焊点的孔环表面,确实观察到局部区域完全没有焊锡附着,证明此处的润湿性极差。 确认绿油残留:在通孔拐角、焊锡与孔壁铜层之间,清晰地嵌入了片状或块状的异物,EDS分析确认,这正是前面推测的绿油残留。它物理性地阻挡了焊锡与铜面的接触,并污染了待焊表面。 失效PTH焊点及正常PTH焊点截面形貌观察 确认正常位置IMC良好:在焊接正常的位置,我们观察到了连续、厚度约为1.28-3.21μm的金属间化合物(IMC),这说明整体的焊接温度、时间等工艺参数是基本正常的。 失效PTH焊点及正常PTH焊点截面形貌观察 4.光板分析揭开“锅”到底是谁的 绿油是哪里来的?异常Cl元素又是哪里来的? 为了回答这个问题,我们对委托方提供的同批次未经焊接的PCB光板进行了分析。 绿油问题:在PCB光板的个别PTH孔拐角,我们同样发现了颗粒状的异物。但成分分析显示,这种颗粒物并不含有绿油的特征元素(Si、Ba等)。这说明,焊接后发现的“绿油残留”并非来自PCB光板,很可能是在焊接过程中从其他地方(比如插件、夹具或其它污染源)引入的,属于偶发性问题。 PCB光板PTH通孔(Bottom面)光学检查照片 OSP膜污染问题:我们用SEM观察PCB光板的孔环表面,发现其形貌异常,不是正常的均匀OSP膜。EDS分析显示,其表面除了C、N、O、Cu外,竟然检出了高含量的Cl(氯)和I(碘)元素。这两种卤素元素是完全不该出现在OSP膜上的外来污染物!它们会严重破坏OSP膜的完整性和保护性,大大降低铜表面的可焊性。 PCB光板PTH通孔孔环表面(Bottom面)形貌观察 为了验证这个判断,我们直接对PCB光板进行了可焊性测试(Edge Dip Test)。 部分PTH孔的孔环确实出现了局部润湿不良,润湿面积小于95%,不满足IPC J-STD-003C标准要求。 PCB光板PTH通孔(Bottom面)浸锡后光学观察照片 根本原因: 通孔拐角位置异常绿油残留,影响了整个通孔的上锡性; PCB光板OSP膜存在异常污染(含有异常Cl、I元素),降低了通孔孔环及孔壁的润湿能力。 改进建议: 严格管控PCB光板绿油涂覆工艺及OSP膜工艺质量,避免通孔拐角绿油残留及OSP膜污染。





