錫須：我要悄悄生長(zhǎng) ，然后驚艷所有人！

引言

某遙控器在應(yīng)用端使用一兩個(gè)月后發(fā)生失效，經(jīng)初步排查，為內(nèi)部PCBA中某連接器PIN腳之間發(fā)生短路現(xiàn)象，在失效PIN腳之間發(fā)現(xiàn)異物，該P(yáng)IN腳為鍍鎳鍍錫工藝，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行失效分析，查找失效原因。

測(cè)試分析

1 電性能檢測(cè)

對(duì)NG PCBA中失效位置的PIN腳進(jìn)行阻值測(cè)試，并與OK PCBA相同位置進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)NG PCBA中客戶標(biāo)準(zhǔn)位置PIN腳之間電阻值均存在較小，與失效現(xiàn)象一致。由連接器的電氣原理圖可知，失效基本均發(fā)生在通電引腳與GND引腳之間。

2 外觀檢查

外觀放大觀察，發(fā)現(xiàn)NG PCBA的失效PIN腳間均有細(xì)絲狀異物存在，且異物均在連接器上PIN腳的非焊接端裸露位置；OK PCBA PIN腳之間未發(fā)現(xiàn)明顯異物。結(jié)合電測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，初步懷疑為失效引腳之間絲狀異物導(dǎo)致引腳短路。

圖3 NG PCBA典型外觀圖片

圖4 OK PCBA典型外觀圖片

3 表面分析

利用SEM+EDS對(duì)失效PIN腳之間異物進(jìn)行分析，NG PCBA失效PIN腳間發(fā)現(xiàn)絲狀異物為PIN腳生長(zhǎng)出的產(chǎn)物，且部分異物表面呈擠壓狀條紋；EDS成分分析結(jié)果表明，主要成分為Sn元素，絲狀異物為錫須。

圖5 NG PCBA失效位置SEM圖片

圖6 NG PCBA失效位置SEM圖

表1 NG PCBA失效位置EDS結(jié)果（Wt%）

4 鍍層分析

對(duì)NG PCBA中失效連接器和正常連接器、裸連接器分別進(jìn)行制作切片，對(duì)比觀察PIN腳的鍍層情況，結(jié)果如下：

（1）發(fā)現(xiàn)裸連接器中，PIN腳的錫鍍層厚度均勻，基本在2μm以上，滿足客戶規(guī)范要求，鎳層厚度略微存在差異；

（2）失效PIN腳和正常PIN腳中，由于經(jīng)過高溫回流，表面錫鍍層會(huì)存在流動(dòng)現(xiàn)象，不同位置的錫厚差異較大，局部較薄，未發(fā)現(xiàn)明顯規(guī)律性。

圖7 裸連接器PIN腳切片截面2鍍層SEM圖片

圖8 NG PCBA失效連器件PIN3~4表面鍍層SEM圖片

結(jié)論

導(dǎo)致連接器短路失效的直接原因?yàn)檫B接器PIN腳之間存在錫須，而導(dǎo)致錫須生長(zhǎng)主要與PIN腳錫鍍層內(nèi)應(yīng)力相關(guān)，錫鍍層發(fā)生流動(dòng)、錫鍍層厚度不均勻以及IMC層生長(zhǎng)均會(huì)導(dǎo)致錫鍍層內(nèi)應(yīng)力變大。

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