No.009 CMD （ESD） 器件引脚可焊性不良

1.现象描述及分析

（1） 现象描述

① 某公司2007年5月从美国CMD公司购进一批ESD器件，在进行某通信终端产品组装再流焊接过程中，虚焊比率非常高。组装的某通信终端产品如图No.009-1所示。

② 引脚材料及镀层结构为在Cu基材上涂覆Ni-Pd-Au。

（2） 现象分析

①对焊点进行沿引脚纵向的金相切片SEM分析，其形貌代表性照片，即沿引脚方向的纵向切片如图No.009-2所示。从图中可见，ESD引脚表面润湿性差 （θ＞90°），引脚与焊料界面上未见生成IMC （Intermetallic Compound，金属间化合物） 层。

② 沿引脚方向的横向切片如图No.009-3所示，横向切片显示了主要判断位润湿性明显不良，焊料沿二侧壁爬升高度＜25%引脚高度。

③在再流焊接过程中冶金反应进行得是否充分表现在IMC层的形成上，在界面上是否形成了合适厚度的IMC层，是判断焊点是否虚焊的判据。图No.009-4所示为对CMD公司的ESD器件再流焊后焊点进行IMC层分析的金相切片，图中在PCB焊盘侧的界面上可以明显看到IMC层，而在ESD引脚侧的界面上未见到IMC层。

2.形成原因及机理

（1） 形成原因

器件的引脚采用ENIG Ni/Pd/Au涂层作为保护层，与用户所用焊膏不匹配。

（2） 形成机理

①ENIG Ni/Pd/Au镀层特点：在Cu基材上ENIG Ni/Pd/Au可以根除ENIG Ni/Au的黑盘问题。在组装焊接中，对Ni/P d/Au镀层来说，当镀Au层与熔化焊料接触后，Au被融入焊料中形成AuSn₄等金属间化合物。而熔融的焊料不与Pd形成化合物，它只能极缓慢地溶入焊料并稳定地漂浮在焊料表面。

② Pd镀层可焊性差，只有待Pd层的Pd全部融入焊料后，焊料中的Sn才能与底层的Ni发生冶金反应而生成Ni₃ Sn₄的IMC层。

③ 对常用的免清洗焊膏来说，要在再流焊接的有限的时间内，将Pd完全溶入熔融的焊料中谈何容易。因而，这正是导致本案例在再流焊接中大面积发生虚焊的根源所在。

3.解决措施

① 选用与ENIG Ni/Pd/Au镀层再流焊接匹配性好的焊膏 （如由CMD公司提供的在美国与ESD器件配套使用的ALPHA OL213焊膏） 是解决问题的主要途径。

② 选用其他镀层 （如Ni/Sn镀层） 的器件取代ENIG Ni/Pd/Au镀层的器件。