PCBA长期使用后开路？热应力分析与焊点可靠性改进

在实际应用中，PCBA板卡经过数月或数年的运行后出现️间歇性开路、功能失效的问题并不少见。尤其是在️高温、高湿或冷热冲击频繁的应用环境下，器件焊点和PCB走线极易受到热应力影响，埋下隐患。

本文结合恒天翊在多个行业客户中的实战经验，剖析️热应力造成焊点可靠性下降的根本原因，并提出可行的工艺优化与结构设计方案。

1. ️热膨胀不匹配：

• PCB基材（如FR-4）和焊点金属（SnAgCu等）CTE差异大；
• 温度反复变化会造成焊点周期性受拉压，产生疲劳裂纹。

1. ️元器件封装尺寸与布局：

• 封装尺寸越大，焊点之间“拉扯距离”越大，疲劳越严重；
• 临近板边的器件受机械应力影响更大。

1. ️焊点空洞与润湿不足：

• 空洞聚集成为裂纹起始点；
• 焊接不良加剧热循环下的微动与失效。

️你知道你的焊点能承受多少次冷热冲击吗？焊点疲劳寿命该怎么评估？

恒天翊为客户提供️焊点寿命预测分析、焊接结构CAE仿真、热应力测试平台，从设计阶段预防焊点开裂风险！

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️1. 焊点结构优化

• BGA封装建议添加️底部填充胶（underfill），可显著缓解焊点剪切应力；
• 插件器件焊盘建议采用️椭圆形加大焊盘提升抗热疲劳能力；
• 使用️阶梯钢网控制中大型封装的焊膏沉积量，防止虚焊。

️2. 焊接工艺提升

• 调整回流焊温度曲线，确保充足预热、缓升速率，避免焊点内部形成应力；
• 对于多层板建议采用️氮气回流焊降低氧化与内应力；
• 焊膏选型方面，应选择️低空洞、优润湿型焊膏材料。

️3. PCB材质与结构选型

• 高可靠性应用推荐使用️低CTE、高TG值的板材（如S1000H、TU-872）；
• 板厚＞1.6mm时，建议增设️热应力释放槽/空区设计以缓解局部变形；
• 垂直贯通孔或盲埋孔区域需特别控制钻孔残铜、热压流程。

️4. 长期应力测试与失效分析

• 设计阶段进行**热循环（TCT）、冷热冲击（TST）**等加速寿命试验；
• 失效时采用️X-Ray、显微切片、SEM扫描、电镜分析定位微裂路径；
• 恒天翊可提供“从测试到分析”的整套闭环方案。

️你的PCBA是否通过了热冲击1000次的验证？你了解开裂的真实路径吗？

恒天翊为制造企业提供️焊点加速老化测试、失效切片分析、焊接可靠性诊断报告服务！

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某Tier1汽车客户的座舱控制板在使用18个月后开始出现批量死机。恒天翊介入分析后：

• 发现BGA器件焊点存在疲劳裂纹；
• 建议增设底部填充+优化回流曲线；
• 使用低CTE板材重新打样验证；
• 通过TCT实验模拟发现裂纹明显减缓。

最终改版后产品通过AEC-Q104全系列测试，可靠性寿命提升超60%。

焊点是PCBA连接的“神经元”，一旦断裂即失效。面对热应力这把“慢刀”，我们无法避免它的存在，但可以在设计、材料、焊接和验证环节对抗它。

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