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干货分享 | 如何精准检测焊点质量?红墨水染色试验的真空渗透“探伤”方案

干货分享 | 如何精准检测焊点质量?红墨水染色试验的真空渗透“探伤”方案

原创
2025-07-09 17:00:00
技术文章
作者: SGS_SEMI
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在电子组装焊接领域,精准检测焊点质量是确保电子产品可靠性与稳定性的关键环节。红墨水染色试验作为一种创新的破坏性分析方法,凭借其独特的优势和精准的检测能力,为焊接质量评估和失效原因分析提供了有力支持。

图一


原理与价值
红墨水染色试验,学名 Dye and Pull Test,核心原理是利用油性高粘稠度的红色染色剂(红墨水)的渗透性。在真空负压环境下,红墨水能渗入焊点或封装材料中的微裂纹、虚焊、枕头效应等缺陷。经过物理分离和显微观察后,通过观察开裂处断面的染色面积、裂纹的大小及截面,从而详细评估焊点质量。这种试验方法对焊点的质量评估和失效原因分析非常有价值,有助于制程工艺的优化,为电子组装行业的产品质量提升提供重要依据。


优势

  • 直观高效:通过染色面积和断裂面形貌快速定位缺陷,让工程师直观了解产品的不良现象,为寻找失效原因提供证据
  • 三维缺陷分布:能够呈现焊点裂纹的三维分布情况,为焊接质量检测提供了一种有效且直观的分析方法。
  • 节约成本:相较于其他一些复杂的检测方法,红墨水染色试验具有成本低、操作简单、快捷的优势。


局限性

  • 破坏性检测:仅适用于样品分析,无法用于量产全检
  • 表面开口缺陷限制:无法检测闭合裂纹或内部未连通表面的缺陷

 

互补检测技术

  • 非破坏性检测:CT&X-Ray(内部气泡)、C-SAM(分层缺陷)
  • 互补技术:切片分析(局部微观细节)+红墨水(整体裂纹分布)


七步核心操作流程

七步核心操作流程


关键设备与耗材:精密切割机、真空烘烤箱、高倍显微镜、助焊剂去除剂、砂纸、染色剂等。


实验结果分析
通过对染色后的焊点断面进行观察分析,可将焊点断裂位置分为五种类型:

  • Type 1(原件基材与元件焊盘间断裂)
  • Type 2(BGA焊盘与锡球间断裂)
  • Type 3(锡球与PCB焊盘间断裂)
  • Type 4(PCB基材与焊盘间断裂)
  • Type 5(锡球中部断裂)


图二


墨水渗透百分比(墨水覆盖界面比例)

  • Type A:墨水染色渗透范围0%
  • Type B:墨水染色渗透范围 1至25%
  • Type C:墨水染色渗透范围 26至50%
  • Type D:墨水染色渗透范围 51至75%
  • Type E:墨水染色渗透范围 76至100%


图三

 

典型应用案例

  • BGA枕头效应(HIP)
    • 现象:断裂面呈光滑圆弧,BGA侧与PCB侧均部分染色(窝状)。
    • 原因:回流焊中PCB/BGA变形导致焊锡未熔合。
  • 外部应力断裂
    • 现象:断裂面粗糙,染色分布不规则(Type 1/4常见)。
    • 原因:组装应力、摔落或板弯导致焊点机械损伤。
  • 虚焊(NWO)
    • 现象:PCB焊盘无剥离但未染色,断面银灰色(IMC层暴露)。
    • 原因:焊盘污染或氧化导致润湿不良。


红墨水测试点位图

红墨水测试点位图


红墨水测试常见缺陷图片

  • 拉拔后整体图-元器件侧:

拉拔后整体图-元器件侧

  • 拉拔后整体图-PCB侧:

拉拔后整体图-PCB侧

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