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PCB表面處理工藝的多元化，滿足了日益復雜的PCB組裝焊接要求的同時，也出現了很多兼容性問題， 其中，PCB焊盤上錫不良就是常見的問題之一。
某PCB在組裝生產過程中焊盤出現明顯的上錫不良現象，本文將通過形貌觀察、表面分析、切片分析、驗證分析等一系列專業(yè)的檢測分析，分析PCB上錫不良的失效原因與失效機理，并提出改善建議。
1.外觀檢查 對焊盤上錫不良位置進行外觀檢查發(fā)現，NG PCBA多處焊盤位置明顯發(fā)現上錫不良現象，表現為焊盤潤濕不良、焊盤露金異常。
圖1.上錫不良焊點外觀檢查照片 2.表面分析 上錫不良焊盤表面形貌未見明顯污染和鎳腐蝕異常；EDS結果顯示，上錫不良位置未發(fā)現異常元素存在；上錫不良位置發(fā)現較多Au元素存在，即焊盤Au層未溶入焊錫。
圖2.上錫不良焊盤清洗后SEM圖片及EDS能譜圖 3.剖面分析 上錫不良位置表面平整，未發(fā)現明顯焊錫殘留，與表面觀察結果一致。鍍層放大后，未發(fā)現明顯鎳腐蝕現象，排除鎳層腐蝕對焊盤上錫不良的影響；其他正常焊盤焊接未見異常。
圖3.NG PCBA焊點切片后截面形貌觀察形貌及EDS能譜圖
4.PCB光板分析 PCB焊盤表面形貌未見明顯污染與鎳腐蝕現象，未發(fā)現異常元素存在。
圖4.PCB光板焊盤表面形貌及EDS譜圖
剖面分析：PCB焊盤切片后，鍍層未見鎳腐蝕異常；EDS結果顯示，Ni層P含量屬正常范圍。 圖5.PCB光板焊盤剖面形貌及EDS譜圖
5.AES分析 為了確認上錫不良焊盤及PCB焊盤極表面成分狀況，現通過AES對上錫不良焊盤、PCB光板焊盤進行測試，結果發(fā)現： 金層表面已經存在較高含量的鎳，高鎳的存在影響了金層化學特性。 金/鎳互溶的直接影響有兩點： ①元素金的化學特性消失，改變了鍍層表面能，降低其潤濕力； ②鎳原子向金層中擴散導致鎳原子與氧氣接觸的概率增大，氧化鎳本身可焊性差，進一步惡化鍍層可焊性。 PCB光板：PCB焊盤表面檢測到Ni元素；測試結果顯示，純金層厚度偏薄。（備注：C的峰極其微小，但是C的靈敏度很高，極其微小的C，峰也能出來。）
圖6.AES測試位置 表1.PCBA不良焊盤表面清洗后AES測試結果（At.%） （備注：濺射深度參照硅片濺射速度進行計算得出，故數據結果與實際深度有偏差。）
表2.PCB光板焊盤表面AES測試結果（At.%） （備注：濺射深度參照硅片濺射速度進行計算得出，故數據結果與實際深度有偏差。）
6.不良焊盤上錫性驗證 不良焊盤經過酒精清洗并浸錫后，焊盤仍存在上錫不良現象，這側面證實了AES分析結果的正確性，即焊盤金層的金鎳互溶嚴重影響可焊性，這種不良無法通過清洗或者改變焊接條件來得到優(yōu)化。
圖7.上錫不良位置浸錫前后照片對比
7.PCB上錫性驗證 PCB光板浸錫后，發(fā)現部分焊盤上錫不良現象，同樣表現為金層未溶入焊錫，與PCBA失效現象一致。 圖8.PCB光板焊盤浸錫后照片
8.總結與建議 結論：ENIG 焊盤上錫不良的原因為PCB焊盤金層內含有較高含量的鎳，金鎳互溶導致焊盤表面潤濕能力降低。 建議： 1.優(yōu)化PCB物料來料質量管控，增加可焊性測試； 2.監(jiān)控鍍金槽內的鎳離子含量，防止鎳含量超標； 3.適當增加金層有效厚度，具體參見IPC標準。
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