







“这批板子的波峰焊良率,怎么突然掉了5%?”
这是我们收到的一位客户的紧急求助。
产线上,一批PCBA产品在波峰焊过程中,插件焊点频繁出现“吹孔”现象——焊点表面有针孔状的喷气痕迹,内部空洞明显,上锡严重不足。
委托方提供了多个批次的样品,包括:
严重吹孔成品
轻微吹孔成品
未焊接插件
PCB光板
正常成品
助焊剂样品
到底是助焊剂活性不足?炉温曲线有盲区?还是PCB或元器件本身存在“隐形缺陷”?
为了查明真因,我们为客户安排了一次全面“体检”——从外观检查到CT断层扫描,从表面分析到剖面切片,再到可焊性验证,逐一排查,层层深挖。
1.外观与透视——先看表象,再看本质
首先,工程师利用体视显微镜对PCBA吹孔焊点进行光学检查。
严重吹孔成品PCB孔环周围呈现明显的润湿不良特征,焊锡未能充分铺展。
严重吹孔成品光学检查典型照片
轻微吹孔成品焊点发现轻微吹孔异常。
轻微吹孔成品光学检查典型照片
随后,采用CT断层扫描技术对PCBA吹孔焊点进行内部结构分析。
严重吹孔成品焊点内部局部无焊锡填充。
严重吹孔成品CT扫描图片
轻微吹孔成品焊点内部存在较大空洞,空洞分布位置无明显规律性。
轻微吹孔成品CT扫描图片
上述分析确认,该缺陷源于焊料与焊盘/引脚之间未能形成良好的冶金结合,而非单纯的工艺参数波动。
2.问题成品解剖——先看“伤口”长什么样
随后,工程师采用场发射扫描电子显微镜(SEM)对PCBA吹孔焊点表面进行放大观察。
严重吹孔成品孔环附近存在助焊剂残留。
严重吹孔成品表面形貌及EDS成分分析谱图
轻微吹孔成品孔边缘检出含溴(Br)、氯(Cl)等元素的点状异物。
轻微吹孔成品表面形貌及EDS成分分析谱图
将PCBA吹孔焊点切开后,通过金相显微镜与SEM进行内部观察:
合金化异常: 吹孔焊点通孔侧局部镀层存在明显合金化现象,拐角处尤为严重,呈现典型的润湿不良特征。
不良焊点切片后金相及SEM+EDS分析结果
镀层结构缺陷: 金相显微镜下可见部分区域镀层发黑,甚至出现局部缺失。
不良焊点切片后金相及SEM+EDS分析结果
元素异常: 能谱分析(EDS)显示,发黑区域检出异常硫元素(S)及较高含量的氧元素(O)。
不良焊点切片后金相及SEM+EDS分析结果
综上,问题焊点的PCB侧镀层存在先天性缺陷,主要表现为合金化异常与含硫污染物残留。
3.来料排查——插件“清白”,PCB“露馅”
为追溯缺陷根源,工程师对未焊接的插件引脚与PCB光板分别进行了系统性分析。
插件引脚分析: 扫描电镜(SEM)观察显示,引脚表面仅存在少量可清洗的点状污染物,未见明显异常;随后的可焊性测试进一步证实:在标准浸锡条件下,引脚表面润湿性良好,未出现上锡不良现象;据此,插件引脚作为失效主因的可能性被排除。
插件引脚表面形貌及EDS成分谱图
PCB光板分析: 表面分析表明,PCB孔环锡层存在明显的合金化现象;更为关键的是,通孔拐角处检测出含硫(S)污染物,个别区域还检出氯(Cl)元素;且不良率越高的PCB板,其合金化区域范围越广,呈现明显的相关性。
PCB光板表面形貌及EDS成分谱图
为进一步探明内部结构,工程师对PCB光板进行了剖面分析。
分析结果显示:通孔内部镀层均匀性较差,局部存在严重合金化,甚至出现镀层发黑、局部缺失等结构异常;在发黑区域,同时探测到高含量的氧(O)与异常元素硫(S)。
PCB光板剖面形貌及EDS成分谱图
4.可焊性验证——对照实验一锤定音
为验证上述发现与吹孔缺陷的因果关系,工程师依据IPC标准对PCB光板进行了边缘浸焊测试。
测试结果与失效分析高度吻合:浸焊后,PCB孔内出现大小不一的空洞,且空洞位置的镀层成分恰为前期检出的硫、氧等元素;作为对照,插件引脚在同等条件下顺利通过测试。
PCB光板浸焊后剖面形貌及EDS成分谱图
根本原因:
简单来说,就是“先天不足(镀层合金化)+后天污染(含硫物质)”,共同导致了焊点在波峰焊过程中“焊不上去”,甚至产生吹孔。
内因——PCB镀层质量缺陷:PCB通孔镀层(HASL工艺)存在严重的合金化异常。这使得镀层表面失去了应有的可焊性,变得难以被焊料润湿。尤其是在通孔的拐角处,合金化最为严重,成为润湿失败的“重灾区”。
外因——污染物的“临门一脚”:PCB通孔镀层结构存在异常(颜色发黑),并检测到了含硫(S)、氧(O)等异常元素。硫化物是典型的可焊性杀手,它会严重阻碍焊料的铺展,导致在焊接过程中产生气体,形成吹孔或空洞。
改进建议:
严控源头:PCB供应商在制造过程中,必须严格控制PCB焊盘及通孔镀层的质量。特别是对于HASL工艺,要优化制程参数,避免因金属间化合物过度生长导致的“镀层合金化”问题。
排查污染源:立即排查PCB通孔表面含硫(S)污染物的来源。是PCB制造过程中的残留(如某些清洗剂、助焊剂残留),还是来料储存环境所致?找到源头并切断它,是彻底解决问题的关键。





