PCB焊点常见缺陷与检测方法解析

PCB 焊点缺陷中，虚焊、桥连、锡珠占比超 80%，这些缺陷若未检出，可能导致设备故障 —— 虚焊会引发间歇性断电，桥连会造成短路烧毁，锡珠可能导致后期短路。不同缺陷的特征与检测难点不同：虚焊分 “表面虚焊”（AOI 可识别）与 “内部虚焊”（需 X-Ray），桥连易被元件遮挡（需多角度 AOI），锡珠因体积小（≤0.2mm）易漏检。

一、缺陷 1：虚焊（最隐蔽，占缺陷总量 30%）

虚焊是焊锡未与焊盘 / 元件引脚充分浸润，形成 “假连接”，表现为导通电阻大、受力易脱开，分表面虚焊与内部虚焊两类。

1. 特征与危害

• 表面虚焊：焊点形态不规则，焊锡未覆盖整个焊盘（覆盖面积＜80%），表面灰暗无光泽，AOI 观察到 “焊锡与焊盘边界清晰”（无过渡区）；

• 内部虚焊：BGA、QFP 底部焊点未形成金属间化合物（Cu₃Sn、Cu₆Sn₄），外观正常但电气连接不可靠，高温或振动后开路；

• 危害：设备间歇性故障（如手机频繁重启），后期可能彻底失效，排查难度大（需拆解检测）。

2. 检测方法

• 表面虚焊：AOI 检测（分辨率≥10μm），通过 “灰度对比” 识别 —— 正常焊点灰度均匀，虚焊焊点边缘灰度突变（焊锡未浸润），检出率≥95%；

• 内部虚焊：X-Ray 检测（2D/3D），2D X-Ray 观察焊点 “灰度不均”（虚焊区域灰度浅），3D X-Ray 测量焊点高度（虚焊焊点高度比正常低 20% 以上），检出率≥99%；

• 电气验证：ICT 检测，测量焊点电阻＞100mΩ 判定为虚焊，FCT 高负载测试（如施加额定电流 1.5 倍），观察是否断电。

3. 识别要点

• AOI 检测时，关注 “焊锡浸润角”：正常焊点浸润角≤30°，虚焊焊点＞45°；

• X-Ray 检测 BGA 时，重点看 “焊点空洞与灰度”：空洞率＞25% 或局部灰度明显偏浅，大概率虚焊；

• 避免误判：氧化焊点（表面灰暗但浸润充分）易被误判为虚焊，需结合电气测试验证。

二、缺陷 2：桥连（最危险，占缺陷总量 25%）

桥连是相邻焊点被焊锡连接，形成短路，常见于引脚间距≤0.5mm 的元件（如 QFP、排针），易因焊锡过多、元件偏移导致。

1. 特征与危害

• 显性桥连：相邻焊点间有明显焊锡桥，AOI 可直接观察；

• 隐性桥连：焊锡桥隐藏在元件引脚下方（如 QFP 引脚间），AOI 正面拍摄难以发现；

• 危害：直接短路，烧毁元件或电源（如手机充电时桥连导致主板烧毁），批量生产中若漏检，损失惨重。

2. 检测方法

• 显性桥连：AOI 正面检测（分辨率≥5μm），设置 “桥连判定阈值”（相邻焊点间焊锡宽度＞0.1mm 判定为桥连），检出率≥98%；

• 隐性桥连：AOI 多角度检测（30°/45° 侧拍），或 X-Ray 检测（穿透元件引脚，观察下方焊锡桥），检出率≥95%；

• 电气验证：ICT 检测，相邻焊点间电阻＜100Ω 判定为桥连，100% 检出。

3. 识别要点

• 元件引脚间距≤0.5mm 时，必用多角度 AOI 或 X-Ray，避免漏检隐性桥连；

• 波峰焊后 THT 元件桥连，需重点检查 “引脚密集区域”（如连接器），可搭配 AOI+ICT 双重验证；

• 区分 “桥连与正常连锡”：正常连锡宽度＜0.05mm，且无电气短路，桥连宽度＞0.1mm 且短路。

三、缺陷 3：锡珠（易忽视，占缺陷总量 15%）

锡珠是焊点周围的独立焊锡颗粒（直径 0.1-0.5mm），虽短期内不影响，但长期可能因振动脱落，导致短路。

1. 特征与危害

• 特征：独立存在于焊盘外，无电气连接，颜色与焊点一致；

• 危害：小锡珠（≤0.2mm）易卡在元件间隙，后期振动导致短路（如汽车电子长期振动后失效）。

2. 检测方法

• AOI 检测：开启 “锡珠检测模式”，设置 “最小识别直径”（0.1mm），通过 “形状识别”（圆形 / 椭圆形，灰度与焊锡一致），检出率≥90%；

• 人工复检：AOI 标记疑似锡珠，人工用 20 倍显微镜确认，避免误判（如灰尘、焊膏残留）；

• 批量控制：回流焊后抽检 5-10% PCB，用 X-Ray 排查元件底部隐藏锡珠。

3. 识别要点

• AOI 需调整光源（蓝光），增强锡珠与 PCB 的对比度，减少灰尘误判；

• 重点检查 “焊膏印刷区域”（如 BGA 周边），锡珠多因焊膏过多、预热不足导致；

• 区分 “锡珠与焊锡渣”：锡珠表面光滑，焊锡渣粗糙且灰度不均。

四、缺陷 4：焊点空洞（高可靠性场景重点，占缺陷总量 10%）

焊点空洞是焊锡内部的气泡（直径≥10μm），常见于 BGA、功率元件焊点，空洞率过高会降低导热性与机械强度。

1. 特征与危害

• 特征：焊锡内部灰度浅（X-Ray 图像），圆形或不规则形；

• 危害：BGA 焊点空洞率＞25% 时，导热性下降 50%，高温下焊点易开裂；功率元件焊点空洞会导致局部过热，缩短寿命。

2. 检测方法

• X-Ray 检测：2D X-Ray 测量空洞面积（占焊点面积比例），3D X-Ray 测量空洞体积（更精准），空洞率＞25% 判定为缺陷，检出率≥99%；

• 超声波检测：针对多层 PCB 焊点，超声波穿透焊锡，空洞区域反射信号异常，可定位空洞深度；

• 可靠性验证：温度循环测试（-40~125℃），空洞率高的焊点易开裂，电阻变化＞20%。

3. 识别要点

• BGA 焊点空洞重点看 “中心区域”：中心空洞影响比边缘大，边缘空洞率≤30% 可接受，中心需≤20%；

• 功率元件焊点（如 IGBT）空洞率需≤15%，避免局部过热；

• X-Ray 检测时，调整灰度阈值，避免将 “焊锡与引脚间隙” 误判为空洞。

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五、缺陷 5：焊点缺锡（显性缺陷，占缺陷总量 10%）

焊点缺锡是焊锡量不足，未覆盖焊盘或元件引脚，易因焊膏印刷不足、回流焊焊锡流失导致。

1. 特征与危害

• 特征：焊盘暴露面积＞10%，焊点高度低于标准值（如 0402 元件焊点高度＜0.1mm）；

• 危害：机械强度不足（拉伸强度＜2N），振动后易脱开；电气接触面积小，电阻增大。

2. 检测方法

• AOI 检测：通过 “高度测量”（激光测距模块）或 “面积计算”（焊锡覆盖焊盘比例），缺锡时高度＜标准值 80% 或覆盖面积＜90%，检出率≥98%；

• 人工检测：10 倍放大镜观察，焊盘明显暴露或引脚未被焊锡包裹，判定为缺锡；

• 机械测试：抽样做拉伸测试，拉伸强度＜标准值 80%，对应焊点缺锡。

3. 识别要点

• AOI 需校准 “高度基准”，不同元件焊点高度标准不同（如 0603 元件＞0.15mm，0402＞0.1mm）；

• 波峰焊 THT 焊点缺锡，重点看 “通孔填充率”（X-Ray 检测，填充率＜90% 为缺锡）；

• 避免误判：元件偏移导致的 “局部焊盘暴露”，需先纠正元件位置，再判断是否缺锡。

不同焊点缺陷需匹配针对性检测方法：表面缺陷用 AOI，内部缺陷用 X-Ray，电气问题用 ICT，功能问题用 FCT，结合多技术组合，可将缺陷检出率提升至 99.5% 以上，保障 PCB 可靠性。