PCB科技 - 表面貼裝MIC PCB用PCB焊盤的表面處理

1.簡介

表面安裝式麥克風，也稱為MEMS（Microelectro-Mechanical System）麥克風，是基於MEMS科技製造的麥克風，主要由聲壓感測器晶片、ASIC晶片、聲腔和RF抑制電路組成。 近年來，表面貼裝MIC已廣泛應用於各種品牌的中高端手機，因為它們可以使用表面貼裝科技進行組裝，並且具有很强的穩定性。 表面安裝MIC的可焊接端是位於PCB基板背面的焊盤。

表面安裝MIC通常位於PCB的邊緣，不能像手機上的BGA設備那樣填充不足。 囙此，保證表面安裝麥克風不脫落主要是為了保證焊點的强度。 總結這些表面安裝麥克風的smt加工案例，發現所有MIC脫落都是由焊點介面開裂引起的，而開裂的原因與MIC的可焊端和PCB的表面處理有很大關係。

現時，市場上表面安裝MIC的可焊端均為鍍金，包括普通鎳金（ENIG）處理、鎳鈀金（ENEPIG）、鎳金電鍍等表面處理工藝。 然而，PCB大多採用ENIG、OSP或選擇性ENIG處理方法。 熟悉ENIG表面處理的讀者會立刻想到鎳腐蝕的問題。 是的，在ENIG焊點開裂中，鎳腐蝕是導致焊點開裂的常見因素，在表面安裝MIC焊點中也不例外。 但今天我們就不談鎳的腐蝕問題，談談另一個容易被忽視的問題——AuSn合金的面積積累。

二、表面貼裝MIC器件脫落的情况

一款手機產品在滾筒測試後發現麥克風脫落。 本產品MIC器件的可焊端採用電鎳金工藝，PCB採用ENIG工藝（OSP+ENIG）。 焊料和PCB焊盤之間會出現焊點開裂。 在焊點的分離表面上可以觀察到分散在焊料中的大量AuSn合金。 從焊點的橫截面可以看出，在介面的上側和下側形成的IMC中有更多的AuSn合金。 不同之處在於，器件側的AuSn合金更靠近IMC位置處的焊料，而PCB側的Au錫合金更靠近鎳層。 PCB焊盤是OSP處理過的焊點，焊料中幾乎看不到AuSn合金，PCB側的IMC是均勻連續的Cu6Sn5合金，器件側仍然是SnNi合金，但此時沒有看到明顯的AuSn。 合金是存在的。

這表明，當MIC的可焊接端和PCB焊盤都鍍金時，Au在焊料中的擴散被抑制，導致AuSn合金在邊界區域中積聚。 然而，具有邊界區域的AuSn合金會新增焊點的脆性，降低焊點的介面强度。 這家手機製造商後來更換了PCB製造商，並將PCB的ENIG焊盤的金厚度减少了20納米。 滾筒測試結果表明，MIC跌落的失敗率從20%降低到3%，焊點强度顯著提高，但失敗率仍然是手機產品無法接受的。

三、結束語

現時，市場上表面貼裝MIC器件的可焊端都是鍍金的。 囙此，如果用ENIG或ENEPIG處理PCB，它將遇到AuSn合金邊界積累的問題。 雖然减少PCB的Au厚度可以顯著提高焊點的强度，但過多的Au减薄會帶來鎳層容易氧化和焊接不良的問題。囙此，减少Au厚度並不能從根本上解决這個問題。