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PCBA的冷焊分析
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
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