SMT电子组件及焊点的失效判定与切片金相分析

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1、SMT电子组件及焊点的失效判定与切片金相分析杨根林东莞东聚(Primax)电子电讯制品有限公司SMT厂摘要：在当前的SMT日常生产与品质管理中，如何从电子组件(PcBA)及焊点扑朔迷离的失效问题中，快速而准确地找到缺陷位置并做出正确判定，是品质与工程技术人员的重要工作和技能。而SMT工艺和电子封装技术的进步，元器件的引脚或焊端的微小型化，以及某些隐藏于封装体下方的焊点，由于不便于直接目视检查等问题，无疑增加了生产品质和失效分析的困难度。比如细间距的BGA／CSP等类似器件的失效分析与不良判定，需要更高阶的分析仪器和分析方法。电子组件及焊点的失效分析，是获取失效机理与原因从而进行客诉对策和

2、改善的基本手段，只有熟练掌握并运用这些技术比如金相微切片(CrossMicro—section)分析等，才能及时获得产品的改进依据。要获得焊点失效的准确原因或机理，必须遵守分析的相关基本原则与流程，否则可能会漏掉宝贵的失效信息，造成分析不能继续或可能得到错误的结论。一般的简略步骤是，首先必须基于失效现象，通过信息收集、功能测试、电性能测试等手段，以及X-ray透视检查或外观显微等各种检测实验措施，然后对其进行综合分析以求确定失效部位与失效模式，最终获得准确的失效定位或故障定位。经验表明，对于简单的PCBA、焊点失效的原因通常比较容易确定，不过对于BGA／CSP封装等细间距精密器件，仅凭外

3、观和X透视检查分析是不够的，必须通过对焊点结构进行解剖及微观的透彻分析，才有可能找到产生问题的根本原因(RootCause)。电子组件(Printed—CircuitBoardAssembly)产生质量问题，通常主要是因产品设计、元器件材料和SMT生产工艺等问题造成，而掌握组件及焊点的失效分析技术是品质管理中的重要一环。SMT代工厂对于不良电子组件，不仅需要找到造成产品失效的准确零件位置，还需要查证其造成失效的根本原因，以便最终有效地进行工艺与制程的改善。为此，需要对失效组件及焊点进行更深入的分析，这就需要采用各种先进的分析工艺和方法，而在众多的分析工艺技术以及破坏性实验分析中，切片及金

4、相分析技术以其设备价格低廉、操作简便、判定直观可量化而被广泛应用，所以在SMT代工厂失效分析实验室(FALab)是它必不可少的重要设备之一。样品登记标示并编号接收并勘测失效．PCBA查明失效器件及具体号f脚爆点样晶前期魅理(涛试、捡涮等)切样’冷埋’研L．一上金钼显微镜分L一封存样品垮，抛光，微蚀lll析测量I’l图片存档确定辍本原因并出分析报告图表1PCBA及焊点的失效与切片金相分析的基本工艺流程在进行微切片前，务必对PCBA进行全面细致的分析，并确定失效器件的引脚或焊点，这不仅基于切片对PCBA的破坏性无法恢复原状，也是为了切片时能在PCBA或大型零件较为恰当的位置进行切割制样。试样

5、切割时的下刀位置，离失效的元器件或引脚须不小于2．5mm，以免切割时损伤要分析的器件或焊点；切割试样前PCBA需固定牢靠，避免其切割时的松动移位；切割的速度须选择适当，同时注意加冷却液避免切割位置过热。切片金相分析就是通过不良取样、镶嵌固定、定点切片、研磨抛光、切面微蚀、显微观察等一系列手段获得焊点横截面的金相结构的过程，参考图表1。切片金相分析用途广泛，通常主要用于焊点品质缺陷(锡裂、空洞、PCB分层和焊点形状异常)分析，以及金属互化物层(IMC)、元器件键合接点及线路、PCB焊盘表面镀层、PCBA及内层电路的综合性检查分析等，它是SMT代工厂中常见而实用的失效分析技术，也是品质工程技

6、术人员查明失效原因的杀手锏。一般地，对于CSP／BGA等封装底部目视育见焊端及焊点，须先通过ICT、FCT、ATE和X-Ray等检查分析，然后再进行微切片金相分析。而X透视检测作为非破坏性分析手段，对于焊点的空洞(／old)、短路Short)锡球大小不均SolderPointSizeInequality)和球窝缺陷(Head-In-PiIlow)等焊接可靠性问题分析非常有效。关键词：电子组件(PCBA)，焊点(SolderPoint)，金属互化物层(I托)，实验分析室(FALab透视检查(X-Ray)，微切片分析(CrossMicro-section)，失效分析①A)，根本原因(Root

7、Cause)，球窝缺陷焊点(Head-ln-Pillow)，焊接可靠性(SolderReliability)1焊点失效的原因、机理与定位分析当前的PCBA及焊点的失效问题纷繁复杂，为搞好SMT日常生产品质缺陷分析和客诉处理，必须先搞清楚焊点的形成过程与机理，并将焊点的失效模式或故障模式与影响因339素联系起来。在做失效分析时，必须遵守基本的原则及流程，否则可能会漏掉宝贵的失效信息，造成分析不能继续或可能得到错误的结论。与此同时，需要