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干貨分享 | 如何精準檢測焊點質量？紅墨水染色試驗的真空滲透“探傷”方案

干貨分享 | 如何精準檢測焊點質量？紅墨水染色試驗的真空滲透“探傷”方案

原創(chuàng)
2025-07-09 17:00:00
技術文章
作者： SGS_SEMI
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在電子組裝焊接領域，精準檢測焊點質量是確保電子產品可靠性與穩(wěn)定性的關鍵環(huán)節(jié)。紅墨水染色試驗作為一種創(chuàng)新的破壞性分析方法，憑借其獨特的優(yōu)勢和精準的檢測能力，為焊接質量評估和失效原因分析提供了有力支持。

圖一


原理與價值
紅墨水染色試驗，學名 Dye and Pull Test，核心原理是利用油性高粘稠度的紅色染色劑（紅墨水）的滲透性。在真空負壓環(huán)境下，紅墨水能滲入焊點或封裝材料中的微裂紋、虛焊、枕頭效應等缺陷。經過物理分離和顯微觀察后，通過觀察開裂處斷面的染色面積、裂紋的大小及截面，從而詳細評估焊點質量。這種試驗方法對焊點的質量評估和失效原因分析非常有價值，有助于制程工藝的優(yōu)化，為電子組裝行業(yè)的產品質量提升提供重要依據。

優(yōu)勢

  • 直觀高效：通過染色面積和斷裂面形貌快速定位缺陷，讓工程師直觀了解產品的不良現象，為尋找失效原因提供證據
  • 三維缺陷分布：能夠呈現焊點裂紋的三維分布情況，為焊接質量檢測提供了一種有效且直觀的分析方法。
  • 節(jié)約成本：相較于其他一些復雜的檢測方法，紅墨水染色試驗具有成本低、操作簡單、快捷的優(yōu)勢。


局限性

  • 破壞性檢測：僅適用于樣品分析，無法用于量產全檢
  • 表面開口缺陷限制：無法檢測閉合裂紋或內部未連通表面的缺陷

 

互補檢測技術

  • 非破壞性檢測：CT&X-Ray（內部氣泡）、C-SAM（分層缺陷）
  • 互補技術：切片分析（局部微觀細節(jié)）+紅墨水（整體裂紋分布）


七步核心操作流程

七步核心操作流程


關鍵設備與耗材：精密切割機、真空烘烤箱、高倍顯微鏡、助焊劑去除劑、砂紙、染色劑等。


實驗結果分析
通過對染色后的焊點斷面進行觀察分析，可將焊點斷裂位置分為五種類型：

  • Type 1（原件基材與元件焊盤間斷裂）
  • Type 2（BGA焊盤與錫球間斷裂）
  • Type 3（錫球與PCB焊盤間斷裂）
  • Type 4（PCB基材與焊盤間斷裂）
  • Type 5（錫球中部斷裂）


圖二


墨水滲透百分比（墨水覆蓋界面比例）

  • Type A：墨水染色滲透范圍0%
  • Type B：墨水染色滲透范圍 1至25%
  • Type C：墨水染色滲透范圍 26至50%
  • Type D：墨水染色滲透范圍 51至75%
  • Type E：墨水染色滲透范圍 76至100%


圖三

 

典型應用案例

  • BGA枕頭效應（HIP）
    • 現象：斷裂面呈光滑圓弧，BGA側與PCB側均部分染色（窩狀）。
    • 原因：回流焊中PCB/BGA變形導致焊錫未熔合。
  • 外部應力斷裂
    • 現象：斷裂面粗糙，染色分布不規(guī)則（Type 1/4常見）。
    • 原因：組裝應力、摔落或板彎導致焊點機械損傷。
  • 虛焊（NWO）
    • 現象：PCB焊盤無剝離但未染色，斷面銀灰色（IMC層暴露）。
    • 原因：焊盤污染或氧化導致潤濕不良。


紅墨水測試點位圖

紅墨水測試點位圖


紅墨水測試常見缺陷圖片

  • 拉拔后整體圖-元器件側：

拉拔后整體圖-元器件側

  • 拉拔后整體圖-PCB側：

拉拔后整體圖-PCB側

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