Analisi dei guasti di saldabilità dei pad del PCB: dalla localizzazione del difetto alla causa principale della fessurazione

Nella produzione di PCBA, la scarsa saldabilità dei pad è la causa principale dei difetti di saldatura, che si manifestano comunemente come non bagnante, semi-bagnante, ritiro dello stagno, scarsa penetrazione dello stagno, bolle puntiformi, saldatura virtuale, saldatura a freddo, ecc. L'analisi dei guasti non è una semplice sostituzione dei materiali, ma un processo standardizzato di osservazione del sito → preparazione del campione → rilevamento strumentale → derivazione del meccanismo → verifica del processo per individuare con precisione la causa principale dei difetti ed evitare che si ripresentino.

Fase 1: Raccolta dei difetti in loco e valutazione preliminare

1. Non bagnare: la saldatura non si diffonde affatto, il metallo del pad è esposto e non c'è adesione → C'è un'alta probabilità che il pad sia gravemente ossidato, contaminato da sostanze organiche e che la placcatura fallisca completamente;

2. Semi-bagnante: la saldatura si espande prima e poi si ritrae, rimanendo parzialmente esposta → difetti localizzati nel rivestimento, leggera ossidazione e attività del flussante insufficiente;

3. restringimento: La saldatura si restringe in una forma sferica e solo dei punti sono attaccati a → l'energia superficiale è estremamente bassa, forte contaminazione e il film OSP è completamente distrutto.

4. Scarsa penetrazione dello stagno: la parete del foro passante non è bagnata → contaminazione della parete del foro, perdite di rivestimento, preriscaldamento insufficiente e tempo di saldatura a immersione troppo breve;

5. bolle a foro stenopeico: cavità nello strato di saldatura → la scheda assorbe umidità, vapore acqueo del flussante e decomposizione dello strato di ossido del pad;

6. I dischi neri sono accompagnati da un materiale non bagnante: I pad ENIG sono anneriti → tipico cedimento per corrosione dello strato di nichel.

Fase 2: Verifica standardizzata della saldabilità tramite test di ripetizione

Fase 3: Test approfonditi degli strumenti di laboratorio

1. Microscopio metallografico / Microscopio elettronico a scansione (SEM) Osservare la morfologia microscopica del pad: spessore dello strato di ossido, fori di placcatura, scrostature, nichel nero, baffi, residui organici e morfologia dello strato IMC. Il SEM può essere ingrandito fino a migliaia di volte per identificare chiaramente difetti su scala nanometrica come fori corrosi nello strato di nichel dei dischi neri ENIG e crepe da rottura del film OSP.

    
    
2. spettroscopia energetica EDS rileva la composizione elementare della superficie del tampone: un elevato contenuto di O (ossigeno) indica una grave ossidazione; un elevato contenuto di C (carbonio) dimostra la presenza di contaminazione organica; un elevato contenuto di S (zolfo)/Cl (cloro) indica corrosione da ioni solfuro/cloruro; i tamponi ENIG presentano un contenuto di Au troppo basso e un contenuto di Ni anomalo, a dimostrazione dell'inefficacia della placcatura.

    
    
3. Misuratore di spessore del rivestimento XRF Misurazione non distruttiva dello spessore del rivestimento: lo spessore del film OSP di 0,2~0,5 μm è conforme, lo strato di nichel ENIG è di 3~5 μm, lo strato d'oro è di 0,05~0,15 μm e lo spessore dello strato di stagno/argento per immersione è conforme allo standard. Uno spessore insufficiente o fortemente irregolare porta direttamente al fallimento della saldabilità.

    
    
4. Test di pulizia della superficie (test di contaminazione ionica) Rileva i residui ionici sulla superficie del pad: ioni cloruro, ioni sodio, ioni potassio, ecc. superano i limiti previsti, danneggiando l'interfaccia di bagnatura, causando corrosione e scarto della saldatura. Gli standard di settore richiedono una contaminazione ionica < 1,56 μg/cm² (equivalente NaCl).

    
    
5. Tester di equilibrio di bagnatura Analisi quantitativa della curva forza-tempo di bagnatura: rispetto ai campioni qualificati, i campioni difettosi mostrano solitamente una forza di bagnatura negativa, un tempo di bagnatura troppo lungo, il 90% di F5

    
    

Fase 4: Derivazione del meccanismo di guasto e localizzazione della causa principale

Caso di guasto tipico 1: la scheda OSP non bagna un'ampia area

Caso di guasto tipico 2: tampone ENIG parzialmente bagnato + disco nero

Caso di guasto tipico 3: La vulcanizzazione della piastra d'argento immersa non consente la saldatura

Caso di guasto tipico 4: Scarsa penetrazione della piastra di stagnatura

Caso di guasto tipico 5: Riduzione dello stagno nel lotto

Fase 5: Verifica del processo e implementazione del piano di miglioramento

1. Miglioramento dei difetti di rivestimento: I parametri di rivestimento OSP vengono regolati per garantire uno spessore uniforme del film; il processo ENIG di nichel-oro viene ottimizzato per eliminare i dischi neri; il controllo della galvanizzazione viene rafforzato per evitare perdite e distacchi;

2. miglioramento del controllo dell'inquinamento: migliorare il processo di pulizia per ridurre i residui ionici; eseguire operazioni antistatiche e senza polvere e non toccare il pad a mani nude; ottimizzare il processo di mascheratura della saldatura per prevenire la fuoriuscita di inchiostro;

3. Miglioramento dello stoccaggio e del trasportoConfezionamento sottovuoto rigoroso, aumento del disidratante e della scheda di umidità; Esecuzione della gestione FIFO e controllo dei cicli di stoccaggio; Miglioramento della temperatura e dell'umidità di stoccaggio per evitare la contaminazione da ioni solfuro/cloruro;

4. Miglioramenti nella corrispondenza dei processi: temperatura/tempo/preriscaldamento di saldatura ottimizzati in base ai tipi di trattamento superficiale; scegliere il flusso più adatto per migliorare l'attività e la compatibilità;

5. Controllo e aggiornamento: aumentare la percentuale di ispezione a campione della saldabilità in fabbrica, aumentare i test di invecchiamento per i prodotti chiave; istituire un sistema di re-ispezione per i materiali in entrata e test obbligatori per le lamiere in ritardo.