導(dǎo)致組件失效的原因大致可以分成兩大類(lèi)：一是組件上的元器件失效；二是組件的互連焊點(diǎn)包括PCB內(nèi)部的互連失效。元器件的失效通?？梢酝ㄟ^(guò)篩選和設(shè)計(jì)的改進(jìn)得到一定的控制，另外由于組裝工藝過(guò)程導(dǎo)致的元器件失效(熱損傷除外)并不是主流，使得焊點(diǎn)或者互連的失效成為組裝工藝后組件的最主要的失效模式，而且元器件的門(mén)類(lèi)繁多和失效分析涉及面太寬，因此此次將主要討論板級(jí)互連以及焊點(diǎn)的失效分析技術(shù)，元器件的失效分析技術(shù)則請(qǐng)參考有關(guān)的專(zhuān)著。

而互連與焊點(diǎn)的失效分析技術(shù)是獲取失效機(jī)理與原因的基本技術(shù)手段，也只有充分熟悉并運(yùn)用這些技術(shù)，才能及時(shí)獲得產(chǎn)品改進(jìn)的依據(jù)。因此，對(duì)于電子組裝工程師或是從事組件質(zhì)量保證技術(shù)的工程師而言，掌握互連與焊點(diǎn)的失效分析技術(shù)則成為工藝成功實(shí)施非常重要的一環(huán)。

焊點(diǎn)形成過(guò)程與影響因素

要做好失效分析，必須首先搞清楚互連焊點(diǎn)的形成過(guò)程與機(jī)理，同時(shí)還必須將焊點(diǎn)的失效模式或者故障模式與影響因素聯(lián)系起來(lái)。由于本書(shū)前面的章節(jié)已經(jīng)對(duì)焊點(diǎn)形成的過(guò)程與機(jī)理也就是焊接機(jī)理進(jìn)行了介紹，這里就不再重復(fù)。

簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，焊點(diǎn)的生成包括焊料的潤(rùn)濕過(guò)程、焊料與被焊面之間的選擇性擴(kuò)散以及金屬間化合物生成的合金化過(guò)程。其中最為關(guān)鍵的就是焊料對(duì)母材(被焊面)的潤(rùn)濕過(guò)程，也就是焊料原子在熱以及助焊劑的幫助下達(dá)到與母材原子相互作用的距離的過(guò)程，為接下來(lái)的一步焊料中的原子與母材中的原子相互擴(kuò)散做好準(zhǔn)備。潤(rùn)濕的好壞決定了焊點(diǎn)的根本質(zhì)量，潤(rùn)濕是否能夠形成成為焊接最關(guān)鍵的第一步，如果沒(méi)有潤(rùn)濕的發(fā)生就不會(huì)有后續(xù)的金屬間的擴(kuò)散過(guò)程，更不會(huì)有合金化。而潤(rùn)濕能否發(fā)生以及潤(rùn)濕的程度如何，其影響因素很多，比如PCB的焊盤(pán)可焊性、元器件引線腳的可焊性、焊料本身的組成、助焊劑的活性、焊料熔融的溫度等。焊盤(pán)與引線腳的可焊性好，焊料就容易潤(rùn)濕；焊料中的合金比例與雜質(zhì)含量決定了焊料的表面張力與熔點(diǎn)，表面張力小且熔點(diǎn)低的話，潤(rùn)濕就容易發(fā)生；助焊劑的活性高，它對(duì)潤(rùn)濕的促進(jìn)就大；焊料的熔融溫度高表面張力就小，也就有利于焊料的鋪展與浸潤(rùn)，以上各項(xiàng)反之亦然。至于擴(kuò)散過(guò)程則僅僅受到溫度與焊接時(shí)間的影響，溫度高擴(kuò)散就快，金屬化后形成的金屬間化合物就比較厚，時(shí)間長(zhǎng)也可以得到同樣的結(jié)果，但是金屬間化合物的結(jié)構(gòu)可能有所不同。同樣，第三步合金化也與時(shí)間和溫度有關(guān)，不同的時(shí)間與溫度使界面形成的金屬間化合物的種類(lèi)都不同，如果界面生成過(guò)多的Cu3Sn將使焊點(diǎn)強(qiáng)度降低，Cu6Sn5太厚將使焊點(diǎn)脆性增加，研究表明金屬間化合物的厚度均勻且在1 ~ 3μm最為理想。

此外，焊接過(guò)后的冷卻速度的影響也非常重要，冷卻速度快金屬間化合物可能較薄且可能得到結(jié)晶細(xì)膩的光亮的焊點(diǎn)表面，但是可能導(dǎo)致過(guò)度的應(yīng)力集中；而冷卻速度過(guò)慢則可能得到灰暗且熱撕裂的焊點(diǎn)表面。因此合適的工藝條件是保證焊點(diǎn)可靠性至關(guān)重要的一環(huán)。

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