某廣州SMT貼片加工廠生產(chǎn)藍牙耳機A、B兩種樣品上電容器存在短路失效問題，部份電容器出現(xiàn)絕緣電阻下降現(xiàn)象，要求分析原因。樣品外觀如下午圖所示，圖中箭頭所指位置的電容器失效，且失效電容位置均處于PCBA板最邊上。

一、原因分析

二、失效觀察

3D顯微鏡觀察：

眾焱電子對客戶所送8pcs失效樣品進行3D顯微鏡觀察，結果如上圖所示。樣品表面均覆蓋了“三防膠”。

其中1#、7#、8#樣品外觀存在明顯裂紋，3#、5#樣品隱約可見裂紋，見圖中箭頭所示位置。

1、焊接端表面形貌

在樣品上選取正常電容器，并與失效電容器樣品

2、錫珠殘留

發(fā)現(xiàn)3#、4#樣品電容器附近存在較多錫珠及助焊劑殘留，且4#樣品殘留較多。錫珠殘留過多將會增加PCBA板短路風險。通過清洗去除4#樣品表面的三防膠，去除錫珠及助焊劑。然后萬用表測試電容阻值為16.20Ω，短路現(xiàn)象依然存在，故推斷在SMT貼片加工過程中的錫珠及助焊劑殘留不是造成電容器短路的主要原因。

三、切片分析

1、4#樣品切片分析

對外觀無明顯裂紋的4#樣品切片觀察，如上圖所示。4#樣品上部兩端A和B區(qū)域有破裂現(xiàn)象，裂紋自電容器表層向內部延伸。其中B區(qū)域存在開裂嚴重，并有內電極開裂狀況。推測電容B端可能存在碰撞情況。

2、8#樣品切片分析

從圖中可見，電容上部區(qū)域出現(xiàn)裂紋，內電極鎳層出現(xiàn)短路燒熔現(xiàn)象。

四、SEM分析

4#樣品切片+SEM分析

對4#樣品進行切片+SEM觀察，發(fā)現(xiàn)PCB一側焊點IMC層生長過厚，平均厚度超過5μm，最厚有8.19μm。通常焊點IMC厚度建議1~5μm電容短路，過厚的IMC會導致焊點強度降低。電容器一側IMC層平均厚度1.6μm，屬于正常范圍。

PCB和電容同時焊接，接受同樣的熱量，但兩側焊點的IMC厚度存在明顯差異，推測為電容器焊錫性能較差導致。焊點IMC過厚，說明焊接時熱量過高。過高的熱量會提升電容器熱應力開裂的風險。

五、SEM+EDS分析

4#樣品PCB一側焊點SEM+EDS分析

對PCB一側焊點進行IMC結構分析：

1、焊點富P層偏厚，并出現(xiàn)連續(xù)Ni-Sn-P層。一般在焊接熱量過多或者Ni層含P超標情況下，會出現(xiàn)連續(xù)Ni-Sn-P層，由于樣品Ni層含P量屬于正常范圍，故推測回流焊溫度偏高或者時間偏長；

2、連續(xù)的Ni-Sn-P層會降低焊點強度，應調整工藝參數(shù)，避免產(chǎn)生。

六、結論

結論分析：

1、客戶送來8pcs失效樣品，失效位置均處于PCBA最邊上。主板邊緣位置可能會存在較高的機械應力風險。實驗發(fā)現(xiàn)裂紋多存在于電容兩端上部區(qū)域，其中4#樣品有較為嚴重開裂電容短路，受過外力碰撞。

2、電容焊點IMC厚度存在異常，懷疑電容的爬錫能讓梨較差。同時在PCB一側焊點的IMC層生長過厚，平均厚度超過5μm，并連續(xù)的Ni-Sn-P生成；推測樣品回流焊時受到熱量過多。過多的熱量會提升電容器熱應力開裂的風險。同時較厚的IMX以及連續(xù)的Ni-Sn-P層會降低焊點強度，建議一些廣州SMT貼片加工廠應調整工藝予以避免。

3、3#、4#樣品操作明顯錫珠及阻焊劑殘留。去除4#樣品三防膠，氣息掉錫珠后發(fā)現(xiàn)樣品依然存在短路現(xiàn)象，推斷錫珠及阻焊劑殘留不是導致電容器短路的主要原因。但應調整工藝，避免產(chǎn)生較多錫珠殘留。

改善建議：

逐步排除電容在包裝運輸、元件貼裝以及分板切割時可能遭受的機械應力沖擊問題。如有必要可進行應力應變測試。

確認產(chǎn)線回流焊是否存在溫度偏高或者時間偏長問題，降低熱應力沖擊的風險。應調整SMT貼片加工工藝，改善焊點IMC結構，并同時解決錫珠殘留問題，保證產(chǎn)品可靠性。建議測試原物料電容器沾錫性能，觀察是否存在鍍層老化問題。

文章由啟和科技編輯