PCBA冷焊分析（2）

虛焊和冷焊的異同
1.相似性

虛焊與冷焊從現(xiàn)象表現(xiàn)上有許多相似之處，這正是在實(shí)際工中常常造成誤辨
的原因。因此準(zhǔn)確地辨識虛焊和冷焊的相似性與相異性，對電子產(chǎn)品制造中的質(zhì)
量控制是非常重要的。

虛焊和冷焊的相似性，主要表現(xiàn)在下述幾個方面：

1)冷焊和虛焊所造成的焊點(diǎn)失效均具有界面失效的特征，即焊點(diǎn)的電氣接觸不
良或微裂紋是發(fā)生在焊盤和釬料相接觸的界面上；

2)冷焊和虛焊的定義相似，界面未形成所需要的金屬間化合物層（簡稱界面合
金層或IMC)，如圖19、圖20所示；

3)在工程應(yīng)用中發(fā)生的效果和危害相似，即卩：都存在電氣上接觸不良，電氣性
能不穩(wěn)定，連接強(qiáng)度差。尤其是對^BGA和CSP而言，這種焊點(diǎn)缺陷是隱匿的，
短則幾天，長則數(shù)月甚至上年，才能暴露出來。

2.差異性及物理定位
1)形成的機(jī)理不同：

虛焊是由于被焊金屬表面被氧化、硫化或污染，變得不可焊所導(dǎo)致，而冷焊則是
由于焊接時供給的熱量不足所造成。

2)解決的方法不同：

虛焊一般通過改善被焊金屬表面的潔凈度和可焊性，調(diào)整助焊劑的化學(xué)活性
即可徹底解決，比較容易實(shí)現(xiàn)。而冷焊則必須要解決焊接工藝過程中熱量的充分
供給問題，特別是對^BGA、CSP這類高密度器件，往往要涉及再流爐的加熱方
式和熱量轉(zhuǎn)換、傳遞的效率問題。因此，面廣難度大。

3)連接強(qiáng)度有差異：

虛焊時由于釬料和基體金屬表面相互間，隔著一層氧化膜，凝固后釬料的粘
附力很差，連接作用很弱；冷焊較輕微的焊點(diǎn)界面上形成的IMC層非常薄而且發(fā)
育不完全，而冷焊較嚴(yán)重的焊點(diǎn)界面，往往伴隨著貫穿性的裂縫，毫無強(qiáng)度可言，
如圖21所示。

4)金相組織結(jié)構(gòu)有差異

虛焊切片后的金相組織結(jié)構(gòu)比較細(xì)密，如圖22所示；而冷焊切片后的金相
組織結(jié)構(gòu)不均勻，如圖23所示。

)微光學(xué)視覺圖像不同
(1)良好焊點(diǎn)的外觀視覺圖像

①CBGA

CBGA再流焊接時由于焊球不熔融，焊膏再流后在焊盤和焊球之間填充和潤
濕充分，有良好的潤濕角，表面光滑平整，高度不發(fā)生坍塌，如圖24所示。

②PBGA

球狀焊點(diǎn)表面光亮平滑，潤濕角良好，坍塌高度約為球狀引腳高度的（1/3?

1/2)。如圖25所示。

焊焊點(diǎn)的微光學(xué)視覺圖像所表現(xiàn)的特征是，焊點(diǎn)未形成潤濕圓角，如圖26

1.引用標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)

1)QJ航天標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于若干電子裝聯(lián)焊接缺陷的定義，國內(nèi)外并無統(tǒng)一的定義，由此帶來不少
周折。航天二院的張永忠說：“對于虛焊的認(rèn)識，我的看法也是看金屬間化合物。
科工集團(tuán)在2013年也做了一期虛焊的專題，以質(zhì)量簡報(bào)的形式由集團(tuán)科質(zhì)部下
發(fā)到各單位，里面對虛焊的定義引用了QJ標(biāo)準(zhǔn)對虛焊的定義，但是又做了延伸，
分為顯性虛焊（也叫廣義虛焊)，隱性虛焊，顯性虛焊即外觀可以檢查得到的?！?/span>
航天二院的張永忠所說的QJ標(biāo)準(zhǔn)就是筆者在以后要多次引用的QJ2828《電
子裝聯(lián)術(shù)語》，由航天七0八所提出，參考美國宇航局NASA標(biāo)準(zhǔn)和美MILL軍
標(biāo)而制定的我國航天標(biāo)準(zhǔn)，至今仍然有效。

2)美國IPC標(biāo)準(zhǔn)

筆者在這里同樣也引用了美國IPC標(biāo)準(zhǔn)，需要說明的是IPC標(biāo)準(zhǔn)是由“IPC
美國連接電子業(yè)協(xié)會”制定的商用標(biāo)準(zhǔn)。

2010年4月出版的IPC-A-610ECN《電子組件的可接受性》在5.2焊接異常一
節(jié)里，把焊接缺陷歸納為：暴露金屬基材、針孔/吹孔、焊膏再流不完全、不潤濕、
冷焊/松香焊接連接、退潤濕、錫球/錫濺、橋連、錫網(wǎng)/潑錫、焊料受擾、焊料破

裂或有裂紋、錫尖、無鉛填充起翹和無鉛熱撕裂/孔收縮十四類，是不完全的。
3)樊融融教授著作

筆者在下面還引用了樊融融教授對若干焊接缺陷的定義；樊融融教授是我國
電子裝聯(lián)業(yè)界泰斗，七項(xiàng)聯(lián)合國專利獲得者，八十年代我國杰出的中青年科學(xué)家。

2.焊接缺陷定義的錯誤理解

虛焊其實(shí)僅針對于Ipc中的open，但IPC-A-610E并沒有虛焊的說法，也沒
有open的說法；open就是開路，“開路”的說法中國有，但IPC-A-610E的焊接
缺陷里沒有。

不潤濕、假焊、空焊、開路、虛焊......，有些屬于“俗語”而不是術(shù)語，各

自定義不同。

虛焊不等同于開路，虛焊的根本特征是金屬間化合物不符合要求；
開路也未必是虛焊所造成，例如“立碑”也是開路，但就不是虛焊；
不潤濕和虛焊含義不同，但不潤濕必定導(dǎo)致虛焊；
虛焊并非是中國的一個衍生洞，而是客觀存在的事實(shí)。

3.虛焊

1)在焊接參數(shù)（溫度、時間）全部正常的情況下，焊接過程中凡在連接界面上
未形成合適厚度金屬間化合物（IMC)的現(xiàn)象，均可定義為虛焊。

——樊融融，《現(xiàn)代電子裝聯(lián)工程應(yīng)用1100問》，2011年.

2)QJ2828中虛焊的定義為：

虛焊Pseudosoldering

焊料與焊接件的金屬表面被氧化或其它污物所隔離，沒有形成金屬合金層，
只是簡單地依附在焊接件表面所造成的缺陷。

)在焊接中釬料與基體金屬之間沒有達(dá)到最低要求的潤濕溫度；或者雖然局部
發(fā)生了潤濕，但冶金反應(yīng)不完全而導(dǎo)致的現(xiàn)象，可定義為冷焊。

——樊融融，《現(xiàn)代電子裝聯(lián)工程應(yīng)用1100問》，2011年.

2)QJ2828對冷焊的定義為：

假焊(生焊，冷焊）cold solder joint

焊接溫度過低，焊料在潤濕和流動前就可能凝固，焊點(diǎn)外觀不可能平滑光亮，
是焊接質(zhì)量比虛焊的更差的一種缺陷。

3)IPC-610D對冷焊點(diǎn)的定義為：

冷焊點(diǎn)一是指呈現(xiàn)很差的潤濕性、外表灰日首、疏松的焊點(diǎn)。（這種現(xiàn)象是由
于焊錫中雜質(zhì)過多，焊接前清潔不充分，和/或焊接過程中熱量不足所致）

4)IPC-T-50對冷焊焊接連接的定義為：

焊接連接呈現(xiàn)出潤濕不良及灰色多孔外觀。（這是由于焊料雜質(zhì)過多，焊接
前清潔不充分，和/或焊接過程中熱量不足造成的。）

焊接連接呈現(xiàn)不良的潤濕，可能有截留的松香跡象，導(dǎo)致待連接的表面分離。
5.潤濕

QJ2828對潤濕的定義為：

五.結(jié)語

我國SMT經(jīng)過近四十年高速發(fā)展，業(yè)內(nèi)人士對質(zhì)量和可靠性重要性的認(rèn)識日
趨升華，SMT組裝焊接技術(shù)及檢測技術(shù)迅猛發(fā)展，然而標(biāo)準(zhǔn)的滯后，包括各類定

義和術(shù)語的滯后已經(jīng)影響了 SMT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；我國現(xiàn)有的有關(guān)電子裝聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的

術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)基本上都是二十世紀(jì)九十年代中期出臺的，而IPC標(biāo)準(zhǔn)中的術(shù)語和定義
也存在一定的問題，且不完全適應(yīng)我國國情。

由此，出現(xiàn)一些對術(shù)語和定義的不同理解實(shí)屬正常象。
期盼我國的標(biāo)準(zhǔn)能適應(yīng)制造業(yè)發(fā)展的需要。

僅供參考。