PCBA冷焊分析（2）

                                                                                                   
虚焊和冷焊的异同
1.相似性虚焊与冷焊从现象表现上有许多相似之处，这正是在实际工中常常造成误辨
的原因。因此准确地辨识虚焊和冷焊的相似性与相异性，对电子产品制造中的质
量控制是非常重要的。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；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)，如图19、图20所示；3)在工程应用中发生的效果和危害相似，即卩：都存在电气上接触不良，电气性
能不稳定，连接强度差。尤其是对^BGA和CSP而言，这种焊点缺陷是隐匿的，
短则几天，长则数月甚至上年，才能暴露出来。2.差异性及物理定位
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，而冷焊则是
由于焊接时供给的热量不足所造成。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可焊性，调整助焊剂的化学活性
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
式和热量转換、传递的效率问题。因此，面广难度大。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层非常薄而且发
育不完全，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，
如图21所示。
4)金相组织结构有差异虚焊切片后的金相组织结构比较细密，如图22所示；而冷焊切片后的金相
组织结构不均匀，如图23所示。
)微光学视觉图像不同
(1)良好焊点的外观视觉图像①CBGACBGA再流焊接时由于焊球不熔融，焊膏再流后在焊盘和焊球之间填充和润
湿充分，有良好的润湿角，表面光滑平整，高度不发生坍塌，如图24所示。②PBGA球状焊点表面光亮平滑，润湿角良好，坍塌高度约为球状引脚高度的（1/3〜
1/2)。如图25所示。
焊焊点的微光学视觉图像所表现的特征是，焊点未形成润湿圆角，如图26

1.引用标准及文献1)QJ航天标准关于若干电子装联焊接缺陷的定义，国内外并无统一的定义，由此带来不少
周折。航天二院的张永忠说：“对于虚焊的认识，我的看法也是看金属间化合物。
科工集团在2013年也做了一期虚焊的专题，以质量简报的形式由集团科质部下
发到各单位，里面对虚焊的定义引用了QJ标准对虚焊的定义，但是又做了延伸，
分为显性虚焊（也叫广义虚焊)，隐性虚焊，显性虚焊即外观可以检查得到的。”
航天二院的张永忠所说的QJ标准就是笔者在以后要多次引用的QJ2828《电
子装联术语》，由航天七0八所提出，参考美国宇航局NASA标准和美MILL军
标而制定的我国航天标准，至今仍然有效。2)美国IPC标准笔者在这里同样也引用了美国IPC标准，需要说明的是IPC标准是由“IPC
美国连接电子业协会”制定的商用标准。2010年4月出版的IPC-A-610ECN《电子组件的可接受性》在5.2焊接异常一
节里，把焊接缺陷归纳为：暴露金属基材、针孔/吹孔、焊膏再流不完全、不润湿、
冷焊/松香焊接连接、退润湿、锡球/锡溅、桥连、锡网/泼锡、焊料受扰、焊料破裂或有裂纹、锡尖、无铅填充起翘和无铅热撕裂/孔收缩十四类，是不完全的。
3)樊融融教授著作笔者在下面还引用了樊融融教授对若干焊接缺陷的定义；樊融融教授是我国
电子装联业界泰斗，七项联合国专利获得者，八十年代我国杰出的中青年科学家。2.焊接缺陷定义的错误理解虚焊其实仅针对于Ipc中的open，但IPC-A-610E并没有虚焊的说法，也没
有open的说法；open就是开路，“开路”的说法中国有，但IPC-A-610E的焊接
缺陷里没有。不润湿、假焊、空焊、开路、虚焊......，有些属于“俗语”而不是术语，各自定义不同。虚焊不等同于开路，虚焊的根本特征是金属间化合物不符合要求；
开路也未必是虚焊所造成，例如“立碑”也是开路，但就不是虚焊；
不润湿和虚焊含义不同，但不润湿必定导致虚焊；
虚焊并非是中国的一个衍生洞，而是客观存在的事实。3.虚焊1)在焊接参数（温度、时间）全部正常的情况下，焊接过程中凡在连接界面上
未形成合适厚度金属间化合物（IMC)的现象，均可定义为虚焊。——樊融融，《现代电子装联工程应用1100问》，2011年.2)QJ2828中虚焊的定义为：虚焊Pseudosoldering焊料与焊接件的金属表面被氧化或其它污物所隔离，没有形成金属合金层，
只是简单地依附在焊接件表面所造成的缺陷。)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
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。——樊融融，《现代电子装联工程应用1100问》，2011年.2)QJ2828对冷焊的定义为：假焊(生焊，冷焊）cold solder joint焊接温度过低，焊料在润湿和流动前就可能凝固，焊点外观不可能平滑光亮，
是焊接质量比虚焊的更差的一种缺陷。3)IPC-610D对冷焊点的定义为：冷焊点一是指呈现很差的润湿性、外表灰日首、疏松的焊点。（这种现象是由
于焊锡中杂质过多，焊接前清洁不充分，和/或焊接过程中热量不足所致）4)IPC-T-50对冷焊焊接连接的定义为：焊接连接呈现出润湿不良及灰色多孔外观。（这是由于焊料杂质过多，焊接
前清洁不充分，和/或焊接过程中热量不足造成的。）焊接连接呈现不良的润湿，可能有截留的松香迹象，导致待连接的表面分离。
5.润湿QJ2828对润湿的定义为：

五.结语我国SMT经过近四十年高速发展，业内人士对质量和可靠性重要性的认识日
趋升华，SMT组装焊接技术及检测技术迅猛发展，然而标准的滞后，包括各类定义和术语的滞后已经影响了 SMT产业的发展；我国现有的有关电子装联标准的术语标准基本上都是二十世纪九十年代中期出台的，而IPC标准中的术语和定义
也存在一定的问题，且不完全适应我国国情。由此，出现一些对术语和定义的不同理解实属正常现象。
期盼我国的标准能适应制造业发展的需要。仅供参考。