Холодная пайка, или холодное паяное соединение (cold solder joint), — это распространённый дефект пайки (solder defect), характеризующийся нарушением металлургической связи между припоем (solder) и смачиваемой поверхностью выводов компонентов (component lead) или контактных площадок (land) печатной платы. Такое соединение не соответствует требованиям надёжности (reliability) из-за высокого переходного сопротивления (high electrical resistance) и слабой механической прочности. Визуально оно часто отличается тусклой, зернистой или пористой структурой с сероватым оттенком вместо характерного для хорошего припоя глянцевого блеска.
Причины возникновения
Дефект формируется в процессе отверждения припоя, когда движение расплава прекращается до завершения полноценной кристаллизации (crystallization) из-за недостаточного теплового воздействия или загрязнения. Основные причины включают:
-
Недостаточный тепловой поток (insufficient heat input). Это основная причина. Температура в зоне пайки или время выдержки выше температуры ликвидуса припоя (time above liquidus, TAL) недостаточны для полного расплавления припоя, его растекания и смачивания поверхности. Припой застывает до завершения адгезии.
-
Загрязнение поверхностей (surface contamination). Наличие окислов, остатков флюса (flux residue), жиров или других загрязнений на выводах компонентов или контактных площадках препятствует смачиванию.
-
Смещение компонента (component movement) во время затвердевания припоя. Механическая вибрация или смещение до полного отверждения (до достижения температуры солидуса) нарушает формирование кристаллической структуры, создавая видимую трещину или непроводящий слой.
-
Несовместимые или низкокачественные материалы. Использование припоя (solder alloy) или флюса (flux), не соответствующих технологическому процессу или базовым материалам.
Контроль качества и устранение
Холодные паяные соединения относятся к условно допустимым или дефектным в зависимости от их типа и области применения согласно стандарту IPC-A-610. Для ответственных электронных сборок (класс 3) они недопустимы.
Основной метод выявления — визуальный контроль (visual inspection), часто с помощью лупы или микроскопа. Для скрытых соединений, таких как выводы BGA (Ball Grid Array), применяется рентгеновский контроль (X-ray inspection).
Критерии для определения и классификации дефектов пайки, включая холодную пайку, детально описаны в IPC-A-610 (Acceptability of Electronic Assemblies). Процедуры ремонта (rework) подобных дефектов регламентированы стандартом IPC-7711/7721.
Для предотвращения дефекта технолог должен обеспечить корректный температурный профиль (thermal profile) процесса оплавления (reflow) или пайки волной (wave soldering), контроль состояния паяльных паст (solder paste) и флюсов, а также правильную подготовку поверхностей. Соблюдение требований IPC-J-STD-001 (Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies) является базовым для обеспечения качества процесса пайки.
Холодное паяное соединение является потенциальным источником отказа (failure), который может проявиться не сразу, а в процессе эксплуатации под воздействием тепловых циклов (thermal cycling) или вибрации, что подчёркивает важность его своевременного выявления и устранения.
Источники: IPC-A-610 (Acceptability of Electronic Assemblies), IPC-J-STD-001 (Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies), IPC-7711/7721 (Rework and Repair). В качестве сопоставимого российского нормативного документа может рассматриваться ГОСТ Р 56251-2014 (Платы печатные. Классификация дефектов), устанавливающий общие принципы классификации дефектов, к которым относится и холодная пайка.