PCBA的冷焊分析.pdfVIP

PCBA 冷焊分析 中国电子科技集团公司第十研究所 陈正浩 一概述. 在电子产品装联焊接中，虚焊现象一直是困扰焊点工作可靠性的一个最突出 的问题，特别是在高密度组装和无铅焊接中，此现象更为突出。历史上电子产品 （包括民用和军用）因虚焊导致失效而酿成事故的案例不胜枚举。 虚焊现象成因复杂、影响面广、隐蔽性大，因此造成的损失也大。在实际工 作中为了查找一个虚焊点，往往要花费不少的人力和物力，而且根治措施涉及面 广，建立长期稳定的解决措施也不容易。因此虚焊问题一直是电子行业关注的焦 点。 0.5mmμBGA CSP 在现代电子装联焊接中，冷焊是间距≤ 、 封装芯片再流焊 接中的一种高发性缺陷。在这类器件中，由于焊接部位的隐蔽性，热量向焊球焊 点部位传递困难，因此冷焊发生的概率比虚焊还要高。然而由于冷焊在缺陷现象 表现上与虚焊非常相似，因此往往被误判为虚焊而被掩盖。在处理本来是由于冷 焊现象而导致电路功能失效的问题时，往往按虚焊来处理，结果是费了劲恰效果 甚微。 冷焊与虚焊造成的质量后果形式相似，但形成的机理恰不一样，不通过视觉 图像甄别，就很难将虚焊和冷焊区别开来。它们在生产过程中很难完全暴露出来， 往往要用户使用一段时间 （短则几天，长则数月甚至一年）后才能暴露无遗。因 此不仅造成的影响极坏，后果也是严重的。 在前期，笔者已经就虚焊焊接缺陷问题陆续发表了“虚焊及其检测”，“金属 间化合物-IMC解读”，“关于虚焊的讨论”以及 《“用AOI 判别虚焊”中虚焊的定 1 义及特征部位的判读》等论文，现在再叙述什么是冷焊？冷焊发生的机理，冷焊 焊点的判据，冷焊焊点缺陷程度分析，诱发冷焊的原因及其对策，以及虚焊和冷 焊的异同点。 二冷焊. 1.定义和特征 在焊接中钎料与基体金属之间没有达到最低要求的润湿温度；或者虽然局部 1 发生了润湿，但冶金反应不完全而导致的现象，可定义为冷焊，如图 所示。 1 图 冷焊的微观特征 它表明PCB 及元器件的可焊性不存在问题，出现此现象的根本原因是焊接 的温度条件不合适。 2.机理 冷焊发生的原因主要是焊接时热量供给不足，焊接温度未达到钎料的润湿温 IMC IMC 2 度，因而结合界面上没有形成 或 过薄，如图 所示。有的情况下，界 3 面上还存在着裂缝，如图 所示。 2 2 IMC 3 图 未形成 图 拌生着微裂缝 这种焊点，钎料是黏附在焊盘表面上的，有时表现得毫无连接强度可言。图 4 所示为一块PCBA 上的CSP 芯片，由于冷焊，一受力芯片便撕裂下来。器件与 5 焊盘分离后，焊盘表面洁净且呈金属光泽，如图 所示。它与分离后的虚焊点的 焊盘表面是完全不同的。 4 5 图 芯片冷焊点 图 撕裂后的焊盘表面 3.冷焊焊点的判据 IMC