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连接器端子上锡不良失效分析
新阳检测 | 2022-08-23 13:26:14    阅读:10996   发布文章


案例背景

连接器(connector)一般是指电连接器,即连接两个有源器件的器件,传输电流或信号。端子连接器作为电气连接的一种配件,在电路被阻断或不通的地方充当桥梁的作用,从而使电流畅通。

连接器端子一旦发生失效问题,就会导致电路故障,严重时甚至会产生安全事故。因此,了解连接器端子的失效问题,并在生产制造过程中预防,降低隐患发生的可能性,进而实现安全制造与质量提升。

本篇文章基于此,分析了连接器端子上锡不良的问题,以供参考交流。该样品失效的背景为PCBA组装完成后,发现连接器端子有开焊现象,不良率1%左右。


分析过程


1.外观分析


从观察位置1、2及3可见,样品焊锡末端,锡与焊盘有分离现象。左侧固定引脚焊锡层无异常。右侧固定引脚焊锡层有焊锡受扰现象。此现象的成因是锡填充到端子底部后,在冷却阶段受力才会形成。




从PCBA上取下的端子,背面(引脚焊接面)塑胶分层鼓泡,靠近1pin的位置也有分层鼓泡现象。


2.切片断面分析


从长向切片分析来看,1pin有虚焊现象,塑胶底部出现分层鼓泡且接触PCB表面的位置,端子整体倾斜,1pin端高于10pin端。



3.回流温度分析



PCB先进回流炉的一端两个焊盘的温差,10pin固定脚位置温度均高于1pin固定脚位置温度。

PCB后进回流炉的一端在升温220℃-230℃之后,最大温差9.7℃,即10pin固定脚温度高,降温到220℃-210℃之间,最大温差达到-11.3℃,即1pin固定脚温度高,两者间温度差异非常明显。


回流设定温度在端子耐温规格范围内。且样品经烘烤后,不良率降低。



分析结果


综合以上分析,造成端子虚焊的原因为:样品端子耐温上限为250℃,相对于无铅焊接材料的要求(260℃/10s),本身规格不符合。

而且该端子的材质具有吸湿性,但该样品未使用防潮包装,储存过程中易吸湿。在高温回流的情况下,易发生端子分层鼓泡问题,成因是在允许温度范围内端子发生分层,为端子吸潮后不耐高温导致。


同时,该样品在高温回流时,两个定位引脚对应的焊盘温差大,导致连接器两端张力不平衡,造成连接器一端微翘起,加剧样品失效的发生。


改善方案


1.材料

样品端子耐温需满足260℃/10s的无铅焊接要求,封装材质应采用抗吸潮性强的材料或采用标准的防潮包装。

2.回流温度改善

1.针对该产品,建议使用至少8温区回流炉,优选10温区回流炉,减少PCB各部分的温度差异。

2.建议优化回流温度。

3.钢网开口改善(固定引脚)

目前钢网开口增加了十字避空,但锡量整体仍偏高。该样品端子的焊接点面积小,焊盘大,建议整体开口缩小20%。或者采用端子位置局部加厚钢网的方法改善。


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