PCBA代工必看！X-Ray图像5步快速锁定透锡不良，告别隐性缺陷

在PCBA代工代料加工中，**透锡不良**是导致焊点失效的“隐形杀手”。传统目检和AOI（自动光学检测）难以穿透封装观察焊点内部，而X-Ray检测技术凭借其“透视眼”能力，成为诊断透锡不良的核心工具。本文将结合实际案例，解析如何通过X-Ray图像快速识别透锡问题，并提供优化方案，助力企业提升良率。

一、透锡不良的常见类型与X-Ray特征

透锡不良主要表现为焊料未充分润湿焊盘或引脚，常见类型及X-Ray图像特征如下：

1. 虚焊（Non-Wet-Open, NWO）

X-Ray特征：焊点与焊盘间存在明显间隙，焊料边缘呈锯齿状或收缩形态，锡球体积偏小。

成因：焊膏活性不足、回流温度偏低或焊盘氧化。

2. 冷焊（Cold Solder）

X-Ray特征：焊点表面粗糙，内部结构不均匀，锡球边缘模糊，可能伴随微小空洞。

成因：回流时间不足、温度曲线不匹配或元件热容差异。

3. 空洞（Void）

X-Ray特征：焊点内部呈现圆形或椭圆形高亮度区域（因空气密度低，X射线穿透性强），空洞率超过10%需重点关注。

成因：助焊剂挥发不充分、焊膏印刷不均匀或元件排气不畅。

4. **枕头效应（HIP, Head-In-Pillow）

X-Ray特征：BGA焊球与PCB焊盘呈“枕头状”分离，锡球顶部与焊盘接触但底部未融合。

成因：BGA翘曲、PCB变形或回流热应力不均。

二、X-Ray图像快速诊断5步法

通过以下步骤，可在30秒内初步锁定透锡问题：

步骤1：定位关键焊点

- 优先检查BGA、QFN、LGA等底部不可见焊点，以及大电流、高发热区域的焊点。

步骤2：对比焊点形态

- 正常焊点应饱满圆润，边缘清晰；透锡不良焊点体积偏小、边缘收缩或存在不规则突起。

示例：某电源板BGA焊点透锡不良，X-Ray显示锡球直径较周边缩小20%，判定为虚焊。

步骤3：分析灰度对比

空洞区域因密度低，在X-Ray图像中呈现高亮度；冷焊焊点因结构松散，灰度分布不均匀。

步骤4：多角度旋转观察

倾斜载物台（±60°）检查焊点三维结构，避免因投影重叠导致误判。例如，BGA枕头效应需通过侧视角度确认锡球分离情况。

步骤5：量化参数评估

使用软件测量焊点面积、空洞率、偏移量等参数，对比IPC标准（如空洞率≤25%为可接受）。

三、透锡不良的优化方案

基于X-Ray诊断结果，针对性优化工艺：

1. 焊膏印刷调整

钢网开孔比例从1:1扩大至1:1.1，增加外延0.2mm，提升焊膏释放量。

2. 回流曲线优化

针对无铅焊膏（如SAC305），峰值温度需达240-250℃，活性区时间延长至90秒，确保助焊剂充分活化。

3. **元件与PCB预处理

对氧化焊盘进行等离子清洗，或采用氮气回流焊减少氧化风险。

4. 进阶检测技术应用

复杂案例可使用3D X-Ray CT断层扫描，检测微米级裂纹或层间对准偏差，精度可达0.5μm。

四、典型案例解析

案例背景：某汽车电子PCBA批次BGA焊点故障率超5%。

X-Ray诊断：

图像显示30%焊点存在枕头效应，锡球顶部与焊盘未融合。

根因分析：

PCB翘曲导致BGA与焊盘热膨胀系数不匹配。

解决方案：

优化PCB层压工艺，增加回流焊预热时间（从60秒延长至80秒），透锡不良率降至0.3%。

五、结语：X-Ray是品质管控的“战略武器”

在PCBA代工中，X-Ray检测不仅能快速定位透锡不良，还可通过数据积累优化工艺参数。建议企业：

建立焊点图像数据库，标注典型缺陷特征；

定期校准设备，确保图像分辨率（推荐≥1μm）；

结合SPI（焊膏检测）与AOI，实现全链路品控闭环。

下期预告：《如何通过3D X-Ray预判BGA寿命？深度解析焊点疲劳裂纹》

参考设备：日联科技X-Ray检测仪（支持BGA多角度成像）、际诺斯3D CT扫描仪（微裂纹诊断）。

审核编辑 黄宇