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連接器使用一段時間後掉落問題探討
公司最近有項產品被客戶抱怨板對板的連接器經常(Board-to-Board Connector)有失效問題出現，產品在使用約一年左右的時間後會有連接器整個掉落的現象。
想起來也真嘔！每次只要一聽到有電子零件掉落，第一個被懷疑的一定是焊接問題，所以起初公司高層也一直認為是製造工廠焊接不良或製程不善所造成，後來製造工廠提出了檢測報告，說明斷裂點是發生在焊接的 IMC (Inter-Metallic Compound) 層，而且 IMC 層的厚度約在 2um 左右的合理範圍內，所以工廠端認為焊接品質沒有問題，而認為 Connector 之所以掉落是因為應力(Stress)或外力撞擊所致。
要解決這類的問題，工作熊還是那句話，零件會掉落一定是從最脆弱的地方掉落，會斷裂於IMC層通常表示有應力施加於連結器(Connector)之上，經過一定時間後IMC的強度漸漸無法持續負荷這個應力，最後發生斷裂，要不然就是產品有經常摔落的反覆重擊現象發生，就工作熊的瞭解，如果焊接強度一切良好，那IMC幾乎會是整個焊接結構中最脆弱的地方。
延伸閱讀：PCB焊接強度與IMC觀念
另外也要看看IMC層的成份有否問題，以銅基地(OSP)的板子，其正常的銅錫合金為Cu5Sn6，但如果變成了Cu3Sn，其強度就會大大的降低，你可以試著使用SEM/EDA(Scanning Electron Microscope/Energy-Dispersive X-Ray spectroscopy)來分析IMC的元素組成成份，如果發現銅(Cu)的成份比錫(Sn)還多就可能有問題。
再來也要量測看看IMC層的生成厚度是否介於1~3um之間，如果IMC太薄，強度也會降低，不過IMC厚度應該只當參考，最重要的要看IMC層的生長是否均勻，不要有些地方有長出來，有些地方沒長出來。還要注意是否有太多的IMC逸散離開了原來位置，分崩離析的IMC層無助焊接強度。如果是ENIG的板子，還要看看金(Au)是否有完全融入焊錫當中，否則會很容易從金層剝離。
至於有些人要求拿 Connector 的推力來對比 BGA 做比較，雖然有點無厘頭，但也不是不可以啦，只是前提必須以面積來比較，而不是用零件數來比較，一個BGA有多少個錫球就會有多少焊接面積對比多少根的Connector焊腳會有多少焊接面積來做比較才合理，這樣就可以瞭解 Connector的焊接強度單位面積是否與BGA相當。
以上的說明只是可能原因，必須強調一點，有時候很難直觀的判斷Connector掉落是屬於工廠製程或是設計問題，有些可能是生產與設計都有問題。類似這種問題，SMT的生產工廠通常比較吃虧，因為R&D會說這麼多片板子生產，為何只有幾片板子有BGA掉落的問題，建議SMT工廠在試產之初就要提出PCB焊墊的設計問題，以避免這類問題層出不窮。
更多關於零件掉落的文章：電路板零件掉落，該如何著手分析、判斷並釐清問題點
下面是工廠的分析報告，僅供參考～
延伸閱讀：
導通孔在墊(Vias-in-pad)的處理原則
如何判斷BGA掉件是SMT工廠製程或是設計問題?
用滲透染紅試驗 (Red Dye Penetration Test)查看BGA焊錫
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一般若是零件會有掉的疑慮，我們都會先在pad中間先點膠~
也就是
||||||||||->pin 腳
========== -> 上膠
||||||||||->pin 腳
我在想，是否可以要求SMT廠那裡也先上膠~~ 這樣板子看起來也比較乾淨~
不過，如果connector壞了，就難修了~