车载滤波器组件焊锡开裂失效分析
案例背景
车载滤波器组件在可靠性试验后，主板上的插件引脚焊点发生开裂异常。
分析过程
焊点外观
说明：插件器件引脚呈现出明显的焊点开裂状态。
x-ray检测
针对异常焊点的x-ray检测：
说明：通孔（支撑孔）的透锡率仅20%左右，远低于正常值75%。
针对正常焊点的x-ray检测：
说明：该批次正常品焊点通孔的透锡率与异常焊点一致。
切片断面分析
#01 金相分析
针对异常焊点的金相分析：
说明：异常焊点的断面金相图示表明焊锡填充不足，存在较明显的少锡与疲劳开裂的特征。
针对正常焊点的金相分析：
说明：正常焊点的断面金相分析显示，焊锡填充不足，存在明显的少锡异常，dip焊盘端焊锡、pcb与引脚处有明显的润湿。
#02 sem分析
针对异常焊点的sem分析：
说明：异常焊点pcb已润湿位置的合金层imc测量结果显示，其厚度均在0.5μm以下，数值明显偏低。未焊锡的孔壁与端子部位皆无异常。
针对正常焊点的sem分析：
说明：正常焊点pcb已润湿位置的合金层imc的厚度均在0.5μm以下，数值明显偏低。
分析结果
结合焊点失效背景，以及各项检测结果，对插件器件引脚焊点开裂，作出如下综合分析：
1.插件器件引脚焊接存在严重的支撑孔透锡不足现象，透锡率仅在20%左右，远低于75%以上的标准；
2.焊点开裂主要发生在焊锡间，其断面形貌符合焊点疲劳开裂的特征；
3.通过对失效焊点与正常焊点焊接imc的分析，它们的imc层厚度也远低于正常的imc层厚度（1.5μm-4.0μm）。
由此可以判断，器件dip焊接时，工艺条件不足，未形成良好焊接。
改善方案
优化dip焊接工艺条件
原因：插件器件引脚dip焊接时，工艺条件不足（浸锡时间、浸入深度等），导致通孔透锡率低，焊点可靠性差。在可靠性试验时，由于应力集中于较小的焊点上，导致焊点疲劳断裂。
通孔透锡不足
通孔透锡不足
imc厚度不足
方法：满足通孔透锡率至少达到50%以上，焊接imc层厚度1.5μm以上；
优化pcba与组装件点胶固定的应力作用
原因：该产品目前在pcba与组装外壳之间使用的点胶，硬化后是硬质的、无韧性与弹性。
在组件发生振动时，其应力会直接通过硬胶传导至外壳，再作用至焊点上，存在应力疲劳损伤的隐患。
方法：pcba与组装外壳之间的点胶更换为固化后更有韧性与弹性的硅胶材质，缓冲外部应力对焊点的影响。
新阳检测中心有话说：
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说明：该批次正常品焊点通孔的透锡率与异常焊点一致。
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#01 金相分析
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说明：异常焊点的断面金相图示表明焊锡填充不足，存在较明显的少锡与疲劳开裂的特征。
针对正常焊点的金相分析：
说明：正常焊点的断面金相分析显示，焊锡填充不足，存在明显的少锡异常，dip焊盘端焊锡、pcb与引脚处有明显的润湿。
#02 sem分析
针对异常焊点的sem分析：
说明：异常焊点pcb已润湿位置的合金层imc测量结果显示，其厚度均在0.5μm以下，数值明显偏低。未焊锡的孔壁与端子部位皆无异常。
针对正常焊点的sem分析：
说明：正常焊点pcb已润湿位置的合金层imc的厚度均在0.5μm以下，数值明显偏低。
分析结果
结合焊点失效背景，以及各项检测结果，对插件器件引脚焊点开裂，作出如下综合分析：
1.插件器件引脚焊接存在严重的支撑孔透锡不足现象，透锡率仅在20%左右，远低于75%以上的标准；
2.焊点开裂主要发生在焊锡间，其断面形貌符合焊点疲劳开裂的特征；
3.通过对失效焊点与正常焊点焊接imc的分析，它们的imc层厚度也远低于正常的imc层厚度（1.5μm-4.0μm）。
由此可以判断，器件dip焊接时，工艺条件不足，未形成良好焊接。
改善方案
优化dip焊接工艺条件
原因：插件器件引脚dip焊接时，工艺条件不足（浸锡时间、浸入深度等），导致通孔透锡率低，焊点可靠性差。在可靠性试验时，由于应力集中于较小的焊点上，导致焊点疲劳断裂。
通孔透锡不足
通孔透锡不足
imc厚度不足
方法：满足通孔透锡率至少达到50%以上，焊接imc层厚度1.5μm以上；
优化pcba与组装件点胶固定的应力作用
原因：该产品目前在pcba与组装外壳之间使用的点胶，硬化后是硬质的、无韧性与弹性。
在组件发生振动时，其应力会直接通过硬胶传导至外壳，再作用至焊点上，存在应力疲劳损伤的隐患。
方法：pcba与组装外壳之间的点胶更换为固化后更有韧性与弹性的硅胶材质，缓冲外部应力对焊点的影响。
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