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如何正确辨别虚焊和冷焊问题?

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:冷焊与虚焊造成的质量后果表现形式相似,但形成机理却不一样,不通过视觉图像甄别,就很难将虚焊和冷焊区分开来。虚焊与冷焊从现象上有许多相似之处,这正是在实际工作中常常造成误辨识的原因。因此,准确地辨识虚焊和冷焊的相似性与差异性,对电子产品制造中的质量控制是非常重要的。虚焊切片后的金相组织结构比较细密;而冷焊切片后的金相组织结构不均。

如何正确辨别虚焊和冷焊问题?

在微电子焊接中,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很不容易。因此,虚焊问题一直是电子行业关注的焦点。微电子焊接中,冷焊是间距为≤0.5mm的BGA、CSP封装芯片再流焊接中一种高发性缺陷。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,结果是费了劲却效果甚微。冷焊与虚焊造成的质量后果表现形式相似,但形成机理却不一样,不通过视觉图像甄别,就很难将虚焊和冷焊区分开来。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。

虚焊与冷焊从现象上有许多相似之处,这正是在实际工作中常常造成误辨识的原因。因此,准确地辨识虚焊和冷焊的相似性与差异性,对电子产品制造中的质量控制是非常重要的。

(1)虚焊和冷焊的相似性 虚焊和冷焊的相似性主要表现在下述几个方面:

1)冷焊和虚焊所造成的焊点失效均具有界面失效的特征,即焊点的电气接触不良或微裂纹是发生在焊盘和钎料相接触的界面上的。

2)冷焊和虚焊的定义相似,界面未形成所需要的金属间化合物层(简称界面合金层或IMC)。

3)在工程应用中发生的效果和危害相似,即都存在电气上接触不良、电气性能不稳定、连接强度差等现象。尤其是对BGA和CSP而言,这种焊点缺陷是十分隐秘的,要过一段时间才能暴露出来。(www.xing528.com)

(2)虚焊和冷焊的差异性

1)形成的机理不同。虚焊是由于被焊金属表面被氧化、硫化或污染,变得不可焊所导致的;而冷焊则是由于焊接时供给的热量不足造成的。

2)解决的方法不同。虚焊一般通过改善被焊金属表面的洁净度和焊接性,调整助焊剂化学活性即可彻底解决,比较容易实现。而冷焊则必须要解决焊接工艺过程中热量的充分供给问题,特别是对BGA、CSP这类高密度器件,往往要涉及再流炉的加热方式和热量转换、传递的效率问题。因此,涉及面广且难度大。

3)连接强度有差异。虚焊时由于钎料和基体金属表面相互间隔着一层氧化膜,凝固后钎料的粘附力很差,连接作用很弱。冷焊较轻微的焊点界面上形成的IMC层非常薄而且不完全;而冷焊较严重的焊点界面,往往伴随着贯穿性的裂缝,毫无强度可言。

4)金相组织不同。虚焊切片后的金相组织结构比较细密;而冷焊切片后的金相组织结构不均。

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