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。

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审核编辑 黄宇