检测能力 | 染色与渗透检测，常用的电子组装焊接质量的分析手段

PCBA线路板加工是电子设备在设计生产过程中不可缺少的步骤，PCBA线路板承载着电子设备的控制系统，它的质量直接影响了电子设备的运行和产品质量，一款好的产品离不开高质量PCBA线路板的支撑，而在PCBA线路板加工过程中，不可避免的会遇到一些问题。

染色与渗透试验是一种常用的电子组装焊接质量的分析手段，可以考察电子零件的焊接工艺是否存在虚焊，假焊，裂缝等瑕疵。其优点是操作简单易行、成本低，获得的质量信息也丰富准确。

染色与渗透试验的基本原理

将焊点置于红色墨水或染料中，让红墨水或染料渗入焊点的裂纹之中，干燥后将焊点强行分离，焊点一般会从薄弱的环节（裂纹处）开裂，因此可以通过检查开裂处的界面的染色面积与界面来判断裂纹的大小与深浅、以及裂纹的界面，从而获得焊点质量信息。

染色与渗透试验步骤

样品切割

根据样品的大小评估是否需要切割待测样品，为保证焊点不受损坏，切割时应留有足够的余量，推荐最小余量为25mm。（注意：切割时用低速保持双手稳定水平，原则上尽可能的不进行样品切片，避免人为因素的损坏）。

样品清洗

将样品放入容器中, 添加适量的异丙醇，利用超声波清洗机清洗样品5~10分钟。一般清洗5分钟后将样品取出用气枪吹干或烘干，观察样品表面是否清洗干净。

染色与渗透

将样品放在准备好的容器中，然后倒入红墨水完全没过样品，将容器放入真空渗透仪中抽真空，保持1分钟，此过程需重复进行三次。抽真空完毕后，然后将样品倾斜45度角（左右）静放30分钟晾干。

烘烤

将晾干后的测试样品放入设定好参数的烘箱中烘烤，如果客户有要求的话按客户要求，没有要求的话常用烘烤温度为100℃，时间为4H。

器件分离

可以通过各种工具将染色后的器件分离，以检查其焊点是否有被染红的界面。根据样品的大小，选择合适的分离方式：

· 一般较小零件的话，采用AB胶固定住粘在零件表面，采用尖嘴钳分离零件；

· 如果较大的零件的话，采用热态固化胶整个包裹住零件，利用万能材料试验机将零件分离。

检查与记录

使用足够放大倍率的立体或金相显微镜检查器件分离后的界面。注意应该对称的检查分离后的PCB与器件这两个表面，注意拍照记录染成红色的界面。特别是需要仔细记录焊点染红的界面（失效或分离模式），及其面积，还有该焊点在整个器件所有焊点中的分布规律。

判定

a.假如断裂发生在锡球与BGA载板之间，要继续检查BGA载板的焊盘有无剥离现象，红墨水是否进入到焊垫剥离处，如果有，这可能关系到问题可能来自BGA载板的品质问题或BGA载板的焊盘强度不足以负荷外部应力所造成问题的责任归属。

b.假如断裂发生在锡球与PCB之间，要继续检查PCB焊盘有无剥离现象，红墨水是否进入到焊垫剥离处；如果没有，则可能是NWO(Non Wet Open)问题，但是要继续观察断面的形状及粗糙度，如果焊垫剥离且红墨水进入剥离处，则问题可能来自PCB板厂的品质或是PCB本身的焊盘强度就不足以负荷外部应力所造成的开裂。

c.假如断裂发生在BGA锡球的中间，要继续观察其断面为圆弧面、光滑面、粗糙面、平面，如果是光滑的圆弧面，就有可能是HIP（Head-In-Pillow，枕头效应），相反的就比较偏向外部应力引起的开裂。

d.假如是NWO及HIP则偏向制程问题，这类问题通常是因为PCB板材或是BGA载板过reflow高温时变形所引起，但变形量也关系到产品的设计，PCB上的铜箔布线不均匀或太薄时会比较容易造成变形。其次是焊锡镀层氧化。

染色与渗透试验是一项操作简单而非常有效的焊点质量分析技术，它的使用可以获得焊点质量的全面信息。但是也需要关注测试过程中的每一个细节，特别是关键的取样过程与染色液的选取，这些关键环节如果处理不当，将会得到完全相反的结果。同时需要提醒的是，该试验方法是一种破坏性的手段，如果样品的数量不够则不宜盲目采用。