PCB應用廣泛，但由于成本以及技術的原因，PCB在生產和應用過程中出現了大量的失效問題，并因此引發了許多質量糾紛。為了弄清楚失效的原因以便找到解決問題的辦法和分清責任，必須對所發生的失效案例進行失效分析。

沉錫焊盤上錫不良失效分析

1.背景：

送檢樣品為某PCBA板，該PCB板經過SMT后，發現少量焊盤出現上錫不良現象，樣品的失效率大概在千分之三左右。該PCB板焊盤表面處理工藝為化學沉錫，該PCB板為雙面貼片，出現上錫不良的焊盤均位于第二貼片面。

2.分析說明：

首先進行外觀檢查，通過對失效焊盤進行顯微放大觀察，焊盤存在不上錫現象，焊盤表面未發現明顯變色等異常情況，結果如圖1所示：

圖1 失效焊盤

再對NG焊盤、過爐一次焊盤、未過爐焊盤分別進行表面SEM觀察和EDS成分分析，未過爐焊盤表面沉錫層成型良好，過爐一次焊盤和失效焊盤表面沉錫層出現重結晶，表面均未發現異常元素，結果分別如圖2、3、4所示：

圖2 NG焊盤的SEM照片及EDS能譜

圖3 過爐一次焊盤的SEM照片+EDS能譜圖

圖4 未過爐焊盤的SEM照片+EDS能譜圖

再利用FIB技術對失效焊盤、過爐一次焊盤及未過爐焊盤制作剖面，對剖面表層進行成分線掃描，發現NG焊盤表層已經出現Cu元素，說明Cu已經擴散至錫層表面；過爐一次焊盤表層在0.3μm左右深度出現Cu元素，說明過爐一次焊盤后，純錫層厚度約為0.3μm；未過爐焊盤的表層在0.8μm左右深度出現Cu元素，說明未過爐焊盤的純錫層厚度約為0.8μm。鑒于EDS測試精度較低，誤差相對較大，接下來采用AES對焊盤表面成分進行進一步分析。

結果如圖5、6、7所示：

圖5NG焊盤剖面的SEM照片及EDS能譜

圖6過爐一次焊盤剖面的SEM照片+EDS能譜圖

圖7 未過爐焊盤剖面的SEM照片+EDS能譜圖

最后對NG焊盤和過爐一次焊盤的極表面成分進行分析，NG焊盤在0~200nm深度范圍內，主要為Sn、O元素，200~350nm深度范圍內，為銅錫合金，幾乎不存在純錫層；過爐一次焊盤在0~140nm深度范圍內主要為錫層，之后出現元素Cu（金屬化合物），結果如圖8~15所示：

圖8.NG焊盤測試位置

圖9.NG焊盤極表面的成分分析圖譜

圖10.NG焊盤表面（約50nm深度）的成分分析圖譜

圖11.焊盤表（0~350nm深度）的成分分布曲線

圖12.過爐一次焊盤表面成分分析位置示意圖

圖13.過爐一次焊盤表面的成分分析圖譜

圖14.過爐一次焊盤表面

（約50nm深度）的成分分析圖譜

圖15.過爐一次焊盤表面（0~220nm）深度的成分分布曲線

過爐3次焊盤切片示意圖

結論： 由上述分析可知，NG焊盤在SMT貼裝前已經過完一次爐，在過爐過程中，表層錫會被氧化，同時高溫加劇錫與銅相互擴散，形成銅錫合金，使銅錫合金層變厚，錫層變薄。當錫層厚度小于0.2μm，焊盤將不能保證良好的可焊性，出現上錫不良失效。