扫描电镜在PCB失效分析中的应用（二）

天耀科技

2020/12/15 16:28

阅读：175

5.金属间化合物IMC分析

对于焊接性的检讨，除了要分析焊盘镀层有无污染、晶格是否正常之外，最重要的是焊料与焊盘镀层间有无润湿、有无金属间化合物IMC生成。焊料与焊盘镀层接触时两者会发生反应，在两者交界处生成一层薄薄的一层 Sn5Cu6 化合物，即IMC，可起到连接焊盘与焊盘作用，使两者紧密结合在一起而不易断裂，IMC是否产生是评判是否焊接良好的重要标志，。

对IMC做切片分析，使用SEM观察其生长状态，是否润湿良好，生长是否均匀，是否存在过薄或过厚的现象。

生长杂乱，润湿较差的IMC

生长均匀，质量较好的IMC

想要使用SEM正常观察IMC，合适的制样手段是必不可少的。由于IMC层比较薄，机械研磨再抛光的方式，通常会导致层间的覆盖，即使存在IMC，也很难观察到。所以，通常需要采用两种方法获取高质量的IMC。

①化学腐蚀：使用5% FeCl₂溶液+5%盐酸+90%无水乙醇进行腐蚀

②使用氩离子柔性抛光的方式

6.晶须检测

随着电子领域焊料无铅化的发展，使用纯锡或富锡（Sn）合金成为无铅焊的主流。然而，纯锡的表面由于受内部热应力的作用很容易长出须状的物质，锡晶须能够造成电气短路，也可能挣脱成碎片，造成机械或者其它电气问题，因此，晶须问题成为无铅化进程的一个重要的可靠性问题。

但是，晶须比较微小，用肉眼或光学显微镜很难观察到，而用电镜则很容易观察到且可轻松量取其长度是否超标。

7.表面Crack

使用SEM可以对PCB表面的特征点Crack进行检测，例如Wire Bonding的Lead，以及焊点表面。

焊料在凝固过程中体积收缩受到约束而造成的Crack现象，焊点的长期服役期间，它们充当了最终疲劳裂纹的扩展路径。

Wire Bonding Lead点

PCB与Chip的信号互联，需要通过Wire Bonding实现，而在PCB表面贴装的Lead点，其表面洁净度和完整性，是Wire Bonding能否通过Shear Test的关键，一旦出现了异物污染或者Crack，PCB与Chip之间的连接可能出现错误。

结束语

通过以上介绍，我们了解到扫描电镜在PCB的制造生产中，可以帮助分析、解决常规可靠性测试中无法解决的诸多问题。随着5G时代的来临，大规模数据交互的需求也提上日程，对电子产品小型化、轻便化、散热性和可靠性的要求也越来越高。对微观失效分析及特性表征的高要求，也逐渐渗透到PCB领域。

而扫描电镜在PCB检测中所发挥的巨大作用远不止文章中所提到，PCB表面刻蚀质量、异物的溯源、CAF检测、分层及爆板分析等等，也都离不开扫描电镜。所以，电镜使 PCB 报废率得到降低、品质得到提高、人员经验得到提升，相信随着 PCB 精度、密度和制造难度的增加，电镜在 PCB 行业中的应用会越来广泛、越来越受重视、越来越有效。