1 案例背景

送检样品为某款PCBA板，该PCBA上一连接器在经过SMT后发现部分引脚上锡不良，失效率不稳定；该连接器每侧有50个引脚，引脚材质为铜表面镀镍镀锡，PCB焊盘表面为OSP工艺，锡膏成分为SAC305。

2 分析方法简述

2.1 外观检查

通过外观观察，失效样品部分引脚确实存在上锡不良现象，且失效引脚位置在连接器上分布不规律，但失效样品主要集中在连接器中间区域，两端引脚上锡相对较好，典型照片见图1。正常样品表现为两端上锡饱满，中间区域引脚上锡不饱满，典型照片见图2，该现象说明上锡不良可能与位置相关。

图1 失效样品的显微放大图

图2 正常样品的显微放大图

2.2 表面分析

通过机械方式将失效区域NG引脚进行剥离，发现其引脚剥离力较小，说明连接器引脚与焊盘为假焊。剥离后，发现焊盘焊料表面及引脚底部存在较多异物，焊料在焊盘上圆滑光亮，润湿良好，引脚底部未发现明显焊料，如图2所示。通过对异物进行FTIR成分分析，主要检测到羧酸结构类物质，说明该异物应为助焊剂，见图3。助焊剂大量残留说明可能存在炉温问题，例如预热时间过短、峰值温度偏低等情况。

图3 NG焊点剥离后外观图片

图4 异物红外图谱

2.3 切片分析

通过对NG焊点和OK焊点分别进行横向及纵向切片分析，观察焊点的界面连接情况。

由图5和7所示，通过对NG焊点的横纵向切片分析可知，连接器引脚与焊料之间存在分层，且之间存在异物，结合剥离分析结果，中间异物应为助焊剂残留。通常导致焊点分层的主要原因有三点：(1)连接器引脚可焊性较差；(2)连接器引脚共面性存在问题；(3)炉温设置不当，具体原因需要后续进一步验证。

如图6和8所示，通过对OK焊点的横纵向切片进行观察，引脚与焊料虽然形成良好的IMC层，但引脚的整体上锡性能一般。

图5 NG焊点纵向切片图片

图6 OK焊点纵向切片图片

图7 NG焊点横向切片图片

图8 OK焊点横向切片图片

2.4 可焊性验证试验

2.5 引脚过炉时热变形测试

2.6 模拟试验

3 分析与讨论

通过引脚剥离测试及切片分析可知，失效焊点中引脚与焊料存在分层，且分层中间存在大量的助焊剂残留，但焊料在焊盘端润湿性很好，且在焊盘表面呈光滑圆润状。通常导致焊点分层的主要原因有三点：①连接器引脚可焊性较差；②连接器引脚共面性存在问题；③炉温设置不当。

可焊性测试结果表明，连接器引脚可焊性不存在问题。根据对引脚在过炉过程中的变形量测试结果可知，个别连接器个别位置引脚在220℃或峰值温度时，会发生较大变形，使引脚在焊接过程中存在共面性问题，导致个别引脚与焊料未接触上，致使引脚上锡不良。

对SMT炉温进行确认，通过模拟焊接时炉温曲线和链速，对PCBA上连接器焊点及其他元器件焊点温度进行实时监控，发现连接器上焊点峰值温度为234℃，相比其他元器件焊点低8℃；对连接器上中间位置和边缘位置进行实时监控，边缘焊点峰值温度为235℃，中间区域焊点峰值温度为230℃，中间区域峰值温度明显偏低。通过降低链速后，焊点的峰值温度会升高，焊接区时间也会相应的增加，连接器中间位置的焊点焊接质量得到改善，说明炉温对焊接质量存在一定影响。

4 结论

连接器上锡不良的主要表现为引脚下表面与焊点分离，导致此失效的原因有两方面：①过炉过程中引脚存在热变形；②过炉过程中连接器引脚温度不够，影响润湿性能。

5 建议

(1) 增加连接器中间区域的锡膏印刷厚度；

(2) 优化焊接炉温曲线和链速。