No.055 PXX2焊接中的黑盘缺陷

1.现象描述及分析

（1） 现象描述

某SMT生产线生产的PXX2 PCBA上的侧键及USB连接器焊盘发黑 （见图No.055-1），不润湿；P HT中从背面也能看到部分孔壁发黑，对焊料不润湿，焊料填充不饱满，沿孔壁有空洞，不良率高达6.7%。

PCB表面涂层工艺为ENIG Ni（P）/Au，而器件引脚表面涂层工艺为电镀Ni/Au。

（2） 现象分析

① 针对上述P TH不良现象进行P TH孔壁切片分析，如图No.055-2所示。

从图No.055-2中可以看到，器件引脚焊接良好，有明显的锐角润湿；而PCB的PTH局部孔壁和焊盘一样对焊料不润湿，沿孔壁有空洞，分界处可明显见到微裂纹，同时可以看到凹坑的地方对焊料完全不润湿。

② 发黑焊盘焊点切片如图No.055-3所示，从图中可以看到，焊接处没有形成IMC层，且沿界面有一条贯穿的断裂裂纹。因此，用镊子就可以很容易地将焊点剥离掉就不难理解了。

③ 发黑焊盘切片放大后的图像，如图No.055-4所示，从图中可看到，Ni层不平整、不润湿且有较多的凹坑。

④ USB连接器的P TH焊点的切片图，如图No.055-5所示，从图中可见器件引脚焊接良好，有明显的锐角润湿；而PCB的PTH局部孔壁和焊盘表面一样对焊料不润湿，相邻焊接界面连接处的润湿角明显大于90°，如图No.055-5 （a） 所示。可以看出，在PTH孔壁的焊接界面上，分布着大量的不连续的完全不润湿的点状区域，在分界面上除在个别位置断续地夹杂着点状的IMC层外，其他区域的Ni层已被侵蚀而演变为完全不可焊的黑色的氧化镍，在焊点内部的界面上形成了几乎要连通的裂缝，如图No.055-5 （b） 所示。

⑤ 图No.055-6展示了器件与PCB 焊接情况比较。从中可以看出器件侧Ni 层平整，IMC层连续且清晰可见，焊料对器件引脚的润湿状况良好。而在PCB侧的焊点界面上，由于不润湿导致了较多的断裂裂纹，使得焊点存在严重的质量隐患。

2.形成原因及机理

（1） 形成原因

本案例中的侧键和USB连接器的焊接缺陷，是PCB表面ENIG Ni/Au涂层工艺不良造成的。

（2） 形成机理

● ENIG Ni/Au工艺在置换过程中底层Ni受到了Au置换药水的侵蚀；

● Au层厚度薄、针孔多，因而抗环境侵蚀能力差，底层Ni极易被氧化而生成黑色的氧化镍。

3.解决措施

① 采用OSP工艺替代ENIG Ni/Au工艺。

② 在有特殊要求的情况下，可采用电镀EG Ni/Au涂层工艺替代ENIG Ni/Au涂层工艺。

③ PCB制造商一定要强化ENIG工艺过程控制，确保镀Au层质量。