引言

因結構設計、工藝缺陷等原因，導致MOS管焊接不良，進而導致組件導熱性能不良，影響整體設備的運行，降低產品使用可靠性。本文以MOS管組件焊接不良為例，通過顯微分析、切片分析、成分分析等方法，分析其焊接不良原因，并提出改善建議。

一、案例背景

模塊在汽車空調箱中工作，調速模塊突然提前溫?，F象（模塊未達到技術要求溫度時就提前停止工作），導致鼓風機無法工作。經過初步分析，MOS管組件內部焊接不良影響 MOS管與銅板熱傳遞，使 MOS管工作時的熱量不能有效的傳遞到銅板上?，F進行測試分析，查找其焊接不良原因。

二、分析過程

1. 外觀檢查

對失效組件及正常組件焊點外觀進行光學檢查。失效組件及正常組件焊點潤濕完好，器件側及銅板側未見明顯潤濕不良現象。失效組件MOS管外側發現明顯溢錫現象，正常組件未見異常現象。

圖1. 失效組件及正常組件焊點外觀檢查照片

2. 剖面分析+顯微分析+成分分析

為了確認焊點內部焊接是否存在不良，對失效組件及正常組件焊點切片后，利用SEM+EDS對切片后截面進行觀察分析，結果如下：

NG組件：如焊接區域存在大面積的空洞，空洞所占比例大于50%。焊接界面兩側金屬間化合物IMC生成連續，器件側及銅板側均未發現潤濕不良現象，排除界面潤濕不良對焊點成型不良的影響；

圖2. NG組件焊點切片后截面SEM圖片及EDS能譜圖

OK組件：焊接區域局部同樣存在空洞，但空洞面積較失效組件大幅減小。焊接界面金屬間化合物IMC生成連續，界面無潤濕不良現象。

圖3. OK組件焊點切片后截面SEM圖片及EDS能譜圖

3. 剝離分析+顯微分析+成分分析

為了觀察失效組件焊點內部狀況，將失效組件焊點機械剝離后，利用SEM+EDS對剝離界面進行分析。

失效組件器件剝離后，界面大面積無明顯焊錫殘留，結果與剖面分析結果完全一致。無焊錫殘留區域除發現大量助焊劑殘留外，未發現異常元素存在。

以上結果表明，組件焊點不良原因排除異物影響，主要與焊點內部助焊劑無法及時排出有關。

圖4. NG組件焊點剝離后界面SEM圖片及EDS能譜圖

三、總結分析

外觀檢查發現，失效組件及正常組件焊點潤濕完好，器件側及銅板側未見明顯潤濕不良。失效組件MOS管外側發現明顯溢錫現象，正常組件未見溢錫現象。

剖面分析結果顯示，失效組件焊接區域空洞率高于50%，焊接界面金屬間化合物IMC生成連續，器件側及銅板側均未發現潤濕不良現象，排除界面潤濕不良對焊接成型不良的影響；正常組件空洞率則明顯降低。焊接空洞不利于熱量的傳遞，故導致晶元結溫升高，導致溫度保護啟動。

為了觀察焊點內部狀況，對失效組件焊點進行剝離觀察，結果顯示：失效焊點剝離界面發現大面積無焊錫殘留現象，即空洞區域。無焊錫殘留區域發現大量助焊劑殘留。正常情況下，焊接過程中助焊劑會氣化揮發，如果焊接過程不利于氣體溢出，那么在焊接區域就會形成大面積孔洞，甚至將焊錫擠出。

本案屬于典型的大焊盤焊接工藝問題，與物料本身工藝適應性無關。

四、結論與建議

組件導熱性能不良的原因為窄間隙焊接過程中，助焊劑揮發產生氣體無法及時排出，導致熔融焊錫被氣體吹出焊點而形成大面積空洞缺陷，最終影響傳熱效率。此失效為工藝不良所致。

改善建議

窄間隙焊接，建議采用預置焊片焊接工藝或真空焊接工藝代替傳統貼片回流焊工藝；優化鋼網開孔方式可以在一定程度上降低空洞率。

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