PTH焊点上锡不良 | 电子制造中的关键工艺与不良危害解析

焊点上锡是电子制造中不可或缺的重要工艺环节。在电子元件和电路、电路板焊接过程中，于焊点上烫上一团锡的过程。这一步骤旨在确保焊接材料与焊点之间形成牢固无缝的焊接界面，从而提高焊点的机械强度和导电性能，保证电路板的稳定性和可靠性。

我们收到从市场退回的PCB板，在波峰焊接后，个别PTH孔出现上锡不良现象，PCB表面处理方式为OSP。为了精准判定失效原因，我们将采用专业且详尽的检测分析方法，查找其失效原因。

测试分析

1 外观检查

利用体视显微镜对PCBA上锡不良通孔焊点及其他通孔焊点进行光学检查，结果如图1所示：

个别PTH焊点明显发现上锡不良现象，表现为通孔无明显填锡异常；其他焊点，较多位置通孔焊盘疑似存在润湿不良现象，后续利用切片分析手段进一步观察确认。

图1. 上锡不良PTH焊点光学检查照片

2 X-Ray&CT观察

图2为X-Ray及CT观察，结果显示：①个别焊点存在无明显填锡及填锡高度不足现象；②个别焊点内部存在空洞现象；③失效焊点及未失效焊点均观察到pin针偏位现象；④失效焊点未见明显孔破异常。

图2. NG1异物红外分析图

3 表面分析

用场发射扫描电子显微镜对失效焊点进行形貌观察和成分分析发现：

失效焊点及未失效焊点，通孔拐角位置都发现异物残留现象，成分分析结果显示，异物位置含有C、O、Br、Si、S、Sn、Ba、Cu元素， O、Br、Sn元素推测为助焊剂所含元素，C、O、Si、S、Ba元素推测为绿油残留所含元素，后续顺利获得切片分析进一步确认；失效焊点孔环表面发现异常Cl元素。

图3. NG 焊点及OK 焊点形貌观察及成分分析结果

4 剖面分析

剖面分析结果显示：①个别焊点孔环表面局部无明显焊锡残留，推测焊盘表面润湿异常；②孔壁焊接正常位置IMC生成陆续在，厚度在1.28μm~3.21μm；③失效焊点及未失效焊点，通孔拐角润湿不良位置都发现异物残留，成分含有C、O、Al、Si、S、Sn、Ba、Cu元素，所含元素与表面分析结果一致，根据异物形貌及成分可知，该异物为绿油残留。

图4. NG 焊点及OK 焊点截面形貌观察及成分分析结果

5 PCB光板分析

光学观察：如图5所示，所有PTH通孔孔环表面完好，未见明显异色、刮伤等现象；个别PTH通孔拐角位置发现颗粒状异物残留。

SEM+EDS观察：如图6所示，所有PTH通孔孔环表面形貌异常，成分含有C、N、O、Cl、I、Cu元素，其他Cl、I为异常元素；拐角位置颗粒状异物含有C、N、O、Cl、Cu元素，Cl为异常元素，颗粒所含元素与PCBA通孔拐角残留绿油成分存在明显差异，说明该颗粒状异物并非PCBA通孔焊点所发现的绿油残留。

图5. PCB光板PTH通孔光学检查照片

图6. PCB光板PTH通孔孔环表面形貌观察及成分分析结果

6 PCB光板上锡性验证

对PCB光板进行浸锡试验发现个别PTH孔环表面发现局部润湿不良现象，润湿面积小于95%，不满足IPC标准要求。

图7. PCB光板PTH通孔浸锡后光学观察典型照片

结论

结论：

①通孔拐角位置异常绿油残留，影响了整个通孔的上锡性；

②PCB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。

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。

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