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冷焊点:元件引线和焊盘之间没有形成有效的冶金结合

冷焊点:元件引线和焊盘之间没有形成有效的冶金结合

冷焊点的本质是元件引线和 PCB 焊盘之间未能形成有效的冶金结合,这意味着没有生成足够厚且连续的金属间化合物 (IMC) 层。这种缺陷在AOI检查中通常无法识别,但在老化测试或振动测试中可能会突然表现为开路或接触电阻急剧增加。我们在批量改用佳金源锡膏的过程中发现,当钢网孔径尺寸比引线宽度小0.03mm且印刷速度超过25mm/s时,焊料量不足加上回流区峰值停留时间小于60秒导致冷焊点率从0.12%激增至1.87%。

焊盘表面氧化程度对冷焊点有着极为直接的影响。沉金板在暴露空气中存放超过72小时后,镍层顶部形成的氧化镍会阻碍锡铅共晶熔体的润湿。此时,即使回流曲线完全符合要求,QFP 器件的四个角引线上仍然会出现周期性的冷焊点。我们曾经使用X射线检查确认焊点内部有明显的空洞,并且IMC层厚度小于0.3μm,而同一批次的板在氮气保护下回流后,这种现象立即消失。

不受控制的焊膏存储条件是另一个常见原因。 佳金源 SAC305在25℃环境下存放超过12小时,且在不搅拌的情况下上机使用时,助焊剂中的松香衍生物会提前交联,导致活性衰减。回流焊时,氧化膜无法完全去除,导致BGA焊球与焊盘的界面处残留碳化残留物。剪切力测试值比标准下限低40%,微观截面显示IMC层呈不连续的岛状分布,而不是连续的扇贝状。

钢网张力不足也会间接导致冷焊点。当张力低于35N/cm时,刮刀按压时钢网局部塌陷,导致锡膏转移率不均匀,0402电阻两端焊盘实际焊锡量偏差达到±22%。较薄的一面由于回流时液态焊料不足而无法完成润湿和铺展,最终形成典型的伪焊料形态,一侧充分润湿,另一侧仅被助焊剂残留物粘附。更换新模板后,该问题立即得到解决。

回流焊时冷热空气比例的不平衡也不容忽视。当顶部热气流比底部高出35%以上时,QFN器件底部中心焊盘的热滞后会导致熔化的焊膏在表面张力的作用下四处爬行,从而在本体正下方形成没有焊料覆盖的“空心区域”。此时,X射线检查显示焊点中心有规则的圆形阴影,但电气测试仍然显示连续性。高温高湿储存96小时后才会出现电阻漂移超过200%的故障。

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