PCB焊盤露金邊的原因及影響

隨著電子產(chǎn)品走向短小輕薄以及多功能化，印制線路板也向著線路高密度高精細度、高頻率、高厚徑比方向發(fā)展，為了滿足電子產(chǎn)品的小型化，高密度化和輕量化的要求，封裝技術(shù)和印制電路板技術(shù)高速發(fā)展。光模塊產(chǎn)品在SMT貼裝環(huán)節(jié)中時常出現(xiàn)一些焊盤拒錫問題，這些看似為可焊性不良的問題，其實跟光模塊產(chǎn)品在焊盤設(shè)計上有著密不可分的聯(lián)系。光模塊產(chǎn)品在設(shè)計焊盤時，其工藝制作為阻焊限定和蝕刻限定兩種，由于兩種工藝的差異性，阻焊限定焊盤一般會比蝕刻限定焊盤面積大20~40%左右，在SMT貼裝后，鋼網(wǎng)開窗、下錫量一致的情況下，阻焊限定焊盤容易出現(xiàn)邊角位置露金邊的現(xiàn)象。電板PCBA在貼裝時出現(xiàn)露金邊現(xiàn)象，因此對焊盤露金邊原因進行分析。

部分關(guān)鍵信息為：貼裝后的PCBA板，整板出現(xiàn)露金邊現(xiàn)象，表現(xiàn)為焊盤邊角或邊緣位置拒錫，且不良率高達100%，PCB表面處理為水金，其外觀如圖1所示：

采用X-Ray測厚儀，對PCB焊盤進行測試，實測鎳厚、金厚結(jié)果如表1所示：

2失效點位置確認

立體顯微鏡下觀察露金邊焊盤表觀形貌，如下圖2所示：

觀察圖2，PCBA焊盤表面上的焊料在焊盤上不能完全覆蓋，露出金面，出現(xiàn)“露金邊”現(xiàn)象，呈不潤濕模式。且露金邊位置主要集中在阻焊限定焊盤上。

3焊點切片確認

制作上錫不良焊盤垂直切片，通過掃描電子顯微鏡觀察焊料在焊盤上的潤濕角以及IMC生長情況，結(jié)果如圖3所示：

如圖3所示，焊料與焊盤潤濕角呈銳角，焊盤不上錫位置沒有IMC生成，說明錫料并未完全鋪展到焊盤邊緣位置，而焊料覆蓋位置的IMC層生長良好，厚度為3.04μm。

4可焊性驗證

根據(jù)IPCJ-STD-003C標(biāo)準(zhǔn)，將同生產(chǎn)周期的PCB過兩次無鉛回流后做邊緣浸錫測試。浸錫結(jié)果如圖4所示：

試驗條件：焊料：Sn96.5Ag3.0Cu0.5，焊接溫度：255℃，焊接時間：10±0.5s，助焊劑：2#標(biāo)準(zhǔn)助焊劑（松香：25%，異丙醇：74.61%，二乙胺鹽酸鹽：0.39%）。

如圖4所示，PCB經(jīng)兩次無鉛回流浸錫后上錫效果良好，說明PCB可焊性良好。

5焊盤尺寸特點分析

根據(jù)光電板特性，板上有許多蝕刻限定和阻焊限定焊盤，蝕刻限定焊盤尺寸均比阻焊限定焊盤尺寸要小一些，在鋼網(wǎng)開窗尺寸和印錫膏量一定的情況下，面積稍大的阻焊限定焊盤容易出現(xiàn)因錫料無法完全覆蓋致焊盤邊角而露金邊的問題，此種情況在光模塊產(chǎn)品上常有發(fā)生。

具體對比如下圖5所示：

如圖5所示，阻焊限定焊盤平均面積為30.74μm2，蝕刻限定焊盤平均面積為22.78μm2，阻焊限定焊盤面積比蝕刻限定焊盤面積平均大7.96μm2，約大34.9%。在貼裝時，因阻焊限定焊盤面積比蝕刻限定焊盤面積稍大，在相同鋼網(wǎng)開窗尺寸和同等下錫量情況下，焊料在蝕刻限定焊盤上能覆蓋整個焊盤，而在阻焊限定焊盤上則無法完全覆蓋整個焊盤，說明光電板在開鋼網(wǎng)印刷錫膏時確實存在阻焊限定焊盤因比蝕刻限定焊盤面積較大，導(dǎo)致錫料無法完全覆蓋焊盤邊緣的問題。

分析結(jié)論

PCBA露金邊位置主要集中在阻焊限定焊盤上，因阻焊限定焊盤的補償及開窗方式，其焊盤面積比蝕刻限定的焊盤面積稍大，導(dǎo)致阻焊限定焊盤上的焊料難以完全鋪展覆蓋至焊盤邊緣位置，故出現(xiàn)較多焊盤邊緣露金邊的情況。