為什么會(huì)這樣？

核心原因是“熱脹冷縮"的幅度不一樣。 一個(gè)焊點(diǎn)連接著三種的材料：芯片/元器件、焊料、以及PCB板。它們的熱膨脹系數(shù)（CTE）相差很大：

元器件（如芯片）：熱膨脹系數(shù)較低，受熱時(shí)變化小。

PCB板（如FR-4材料）：熱膨脹系數(shù)較高，受熱時(shí)變化大。

焊料合金：系數(shù)介于中間。

當(dāng)溫度劇烈變化時(shí)，這三種材料“步調(diào)不一"，焊點(diǎn)作為連接界面，就會(huì)反復(fù)承受剪切和拉扯的應(yīng)力。每一次溫差變化，都相當(dāng)于一次“拉鋸戰(zhàn)"，這種循環(huán)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)發(fā)生蠕變和疲勞，最終在應(yīng)力最集中的地方萌生微裂紋，并隨著溫差反復(fù)而逐漸擴(kuò)大，直至斷裂。

冷熱沖擊比普通溫變更“狠"

普通的溫度循環(huán)可以認(rèn)為產(chǎn)品各部分的溫度基本一致，而冷熱沖擊的溫度變化速率極快（通常大于10℃/min，甚至達(dá)到秒級(jí)切換）。這會(huì)導(dǎo)致樣品內(nèi)部形成巨大的溫度梯度——表層已經(jīng)冷/熱透，內(nèi)部卻還沒反應(yīng)過來。

這種不均勻的膨脹和收縮，會(huì)產(chǎn)生比普通溫變大得多的附加熱應(yīng)力，甚至可能引發(fā)在緩慢溫度變化中根本不會(huì)出現(xiàn)的失效形式。這也是為什么它總在溫差大的時(shí)候出問題。

如何判斷“這一關(guān)"過沒過？

正如你所懷疑的，要驗(yàn)證焊點(diǎn)能否扛住溫差，就必須讓它經(jīng)歷特定的“考試"——也就是冷熱沖擊試驗(yàn)（Thermal Shock Test, TST） 或溫度循環(huán)試驗(yàn)（Temperature Cycling Test, TCT）。

這通常需要依據(jù)一系列標(biāo)準(zhǔn)，比如：

JEDEC JESD22-A104：最基礎(chǔ)、泛引用的溫度循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)。

IPC-9701A：專門針對(duì)板級(jí)焊點(diǎn)可靠性的標(biāo)準(zhǔn)。

MIL-STD-883H 方法1010.9：軍工、航天領(lǐng)域高可靠性的“黃金標(biāo)準(zhǔn)"。