引言：CCGA（陶瓷柱栅阵列）广泛应用于星载 FPGA、箭载控制芯片等航天军工关键模块。其 90Pb10Sn 高铅焊柱可有效缓冲基板与 PCB 的热失配，但是焊柱表面生成的氧化层会产生隐蔽焊点缺陷，地面测试不易检出，在轨工况下存在滞后失效风险。本文结合失效现象与工艺对比，介绍国科环宇南京公司 CCGA 焊柱物理打磨前置处理工艺，为高可靠装联提供实践参考。

CCGA（陶瓷柱栅阵列）是航天、军工高可靠装备的核心封装器件，主要应用于星载FPGA、箭载控制芯片等关键功能模块。器件焊柱普遍采用90Pb10Sn高铅合金材质，该合金以铅为基体，具备质地柔软、塑性优良的基础特性，添加的锡元素可起到固溶强化效果，在保留材料高塑性的前提下，有效提升合金整体结构强度。

同时，该合金具备熔点高、塑性变形能力强的突出优势，当陶瓷基板与PCB板材因热膨胀系数差异产生交变热应力时，焊柱可通过自身塑性蠕变吸收并释放界面应力，避免应力集中于焊点界面位置，有效缓解基板与PCB的热失配问题，使器件具备优异的抗热疲劳性能，可长期适配航天军工严苛的高低温循环工况。

▲CCGA示意图

裸露的焊柱表面极易与空气中的氧气、水汽发生化学反应，自发生成PbO、Pb₃O₄等铅类氧化物，最终形成一层致密坚硬的灰黑色氧化层。该氧化层附着力强、结构致密，普通助焊剂的活化成分无法有效穿透、破除，成为影响CCGA器件焊接质量的核心隐患。

在SMT回流焊接过程中，焊柱表面的氧化层会直接阻碍熔融焊料的润湿与铺展，引发不润湿、反润湿等典型焊接缺陷，导致焊柱与PCB 焊盘无法形成连续冶金结合。 从外形上看，此类缺陷无明显破损、开裂问题，仅在界面位置残留氧化夹层，形成微观空洞、缝隙，不会造成装配后即刻开路，隐蔽性极强。但氧化层残留会使焊点界面产生大量微观空洞与缝隙，大幅降低焊点有效结合面积。

▲CCGA器件焊点虚焊实物图

但在航天产品高低温循环、随机振动的严苛工况下，焊点微观缺陷位置会产生应力集中，逐步萌生、扩展疲劳裂纹，逐步发展为管脚间歇导通，最终发生开路失效。这类滞后失效在整机筛选、地面初测试阶段很容易漏检，上天服役后才爆发故障，直接影响整机设备的使用寿命与运行稳定性，是CCGA 器件失效的核心诱因之一。

目前行业内针对CCGA焊柱去氧化的前置工艺主要分为化学处理与物理打磨两类，不同工艺的适配性与可靠性差异极大。

• 化学浸泡、强化助焊剂清洗等化学去氧化工艺，存在明显的工艺短板。该类方式容易腐蚀焊柱侧壁，且化学药剂易残留，会破坏焊柱原有结构精度，同时去氧化效果不均匀，无法满足高精度阵列焊柱的批量、标准化加工要求，不适用于高可靠航天军工器件。

• 物理打磨工艺是目前CCGA高可靠焊接的最优前置预处理方案，具备安全、精准、可控的核心优势。但该工艺对工装夹具、操作参数、打磨耗材要求极高，若管控不当会引入次生缺陷：打磨压力不均、工装限位偏差，会导致焊柱阵列端面平面度超差，出现部分焊柱打磨过量、部分打磨不彻底的问题；同时，打磨过程中产生的侧向受力，易造成焊柱歪斜、偏移，引发后续贴装对位偏差、局部虚接等问题。

针对传统打磨工艺的缺陷，国科环宇南京公司通过对打磨工装、打磨方式、打磨耗材等反复工艺验证，最终采用专用限位工装的物理打磨工艺。该工艺具备极强的可控性，可精准打磨焊柱端面、侧面，完全保留焊柱侧壁结构，从根源解决润湿不良问题，契合航天装联高可靠性标准。

▲CCGA器件焊点物理打磨前后对比

焊接后的成品对比进一步验证了打磨工艺的必要性。未打磨直接焊接的焊柱，表面氧化层未去除，焊点存在润湿不佳、焊料回缩反润湿问题，焊料无法均匀包裹焊柱 , 焊点结合稳定性差。

而经过专用工装端面打磨去氧化的焊柱，焊接后焊料润湿铺展充分，焊点圆角饱满光滑，焊柱与焊盘、焊料结合紧密，焊点的抗振动、抗温循疲劳能力大幅提升，可稳定满足高可靠军工、航天产品的服务要求。

▲CCGA焊柱端面打磨状态对比

综上，CCGA器件焊点失效的核心诱因是焊柱表面氧化层，氧化层诱发的焊点缺陷具备隐蔽性、滞后性特征，常规检测手段难以排查，仅会在热循环、振动工况下才暴露失效。因此，在器件装配前置工序中，彻底去除焊柱氧化层是保障焊接可靠性的必要环节。

相较于化学处理工艺，物理打磨是适配CCGA器件的最优去氧化方案，可高效、安全、精准去除氧化层。但实际生产中，需严格管控工艺参数、规避平面度超差、焊柱外斜等次生风险。标准化、精细化的物理打磨前置工艺，可有效优化焊柱焊接状态，从源头提升CCGA器件焊点可靠性，保障航天军工设备长期稳定运行。