深度扒一扒，发现这事不简单，有可能和大家的直觉相反。这项技术全称叫“Low Temperature Soldering”低温焊接技术，简称 LTS，其实最早是由英特尔研发并提倡的，联想是率先大规模应用的厂商，早在2017年便开始尝试。该技术不仅采用了由 Sn锡、Bi铋金属组成，熔点低至 138℃ 的焊锡膏（锡浆），还规定了焊接技术细节，不仅能够降低能耗，还能带来“环保”之外的多种好处，最直接的便是“省钱”。如果这项技术有问题，不仅仅是联想，整个电子行业都要重新审视未来的工艺问题了，只好倒退回去，老老实实重新使用高温无铅焊锡，只在一些非关键元件上，比如用波峰焊的贴片元件，使用低温焊锡。
这么多笔记本发生CPU虚焊故障，绝对不是联想意料之中的事情，因为从技术的角度讲，使用合适的低温锡浆，在牢固程度方面其实是有优势的，这点经过了英特尔的实验论证。只不过使用 LTS 技术后，SMT 回流焊贴片工艺难度有了提升，如果控温错误、锡浆质量差、助焊剂选型错误等，也会导致虚焊，因此最大可能是代工厂的锅。此外由于使用了全新的工艺，笔记本的测试方案肯定也需要有调整，如果沿用以前的流程，很有可能发现不了问题，最终导致故障在多年后爆发。
注：低温无铅焊锡，机械强度明显低于普通的含铅焊锡、高温无铅焊锡。尽管调整配方可以改善强度、延展性，使其接近传统焊锡，但效果存疑。
不管是什么原因，联想笔记本出了这么多问题，确实对消费者利益造成了损害，但出现问题的原因复杂，决不能用一句话来解释，也不提倡大家传播阴谋论。隔壁家的小米 11 系列，估计也是因为锡浆/主板设计等的原因，导致骁龙 888 SoC 芯片大规模故障。
如上图所示，芯片底部有着密集的焊锡小球，这种形态的封装叫做 BGA，目前市面上笔记本的CPU、GPU，都是采用这种封装（精确点叫FCBGA），那一粒粒小球，就是焊锡，经过。
自己偶尔会用热风枪、锡浆、钢网等进行BGA芯片焊接，没事就DIY U盘玩，对各种类型的焊锡特性比较了解。先给大家介绍一下常用的三种焊锡膏：
| 锡浆类型 | 熔点 | 成分配比（主流产品） |
|---|
| 无铅低温 | 138℃ | 锡42% 、铋58% |
| 有铅中温 | 183℃ | 锡63%、铅37% |
| 无铅高温 | 227℃ | 锡99%、银、铜 |
自己只用过有铅中温、无铅高温的焊锡，采用后者的电路板，拆元件的时候非常费劲，要用热风枪开高温吹好久，主板都快烤糊了焊锡才会融化，个人一般从来不会用来焊BGA芯片。无铅低温焊锡膏是最近几年才出现的，我还没尝试，大家要是想买的话，淘宝很容易就能买到。
注意：不要以为每种焊锡的成分配比是固定的，焊锡的本质是一种合金，除了主要元素之外，还需要掺杂少量其它元素，来提高理化性能，使其更容易焊接、焊接后更牢固，不同厂家的核心技术就在于此。另外焊锡线、焊锡膏也有假货！联想的笔记本如果用了劣质的焊锡膏，就有可能导致大规模损坏。
焊锡的演变历程：为了环保，节能
摘自英特尔的文档1、在20世纪直到本世纪初的很长一段时间里，含铅的中温焊锡占据绝对主流地位，锡63%、铅37%的占比大家早已耳熟能详。但当时PCB电路板的制造很多都使用人工焊接，挥发的 Pb铅 元素极易导致工人中毒，诱发癌症。即使采用自动化的 SMT 工艺，蒸发的大量铅蒸汽同样有毒。
2、为了减少铅的危害，2006年开始，电子行业逐渐开始普及高温无铅焊锡，其中金属 Sn锡 占比99%左右，直接剔除了有毒的铅。个人感觉这期间直到2017年，大多数品牌电子产品都采用无铅焊锡。主板上丝印有 RoHS 认证、Pb Free 标志，就意味着用了高温无铅焊锡。这样做的代价是焊锡熔点高，贴片焊接困难，此外高温对电子元件的损害会加大，同时能耗会提高不少。
3、由于高温无铅焊锡的熔点过高，在进行 SMT 回流焊时，温度要上升到250℃才行。出于环保的考虑，英特尔从2014年起，便开始研发低温无铅焊锡，2017年以后，联想应该是首次采用。这种焊锡锡的占比还是将近一半，Pb铅 换成了 Bi铋，二者在元素周期表上相邻，我还查了一下价格，发现铋和铅立方体的价格相同。这种全新的焊锡，熔点仅为138℃，SMT 焊接时的温度大约在190℃，相比此前大幅降低。
然而，金属铋的硬度比铅要高很多，二者对比，杨氏模量分别为 32 GPa、16 Gpa，莫氏硬度分别为 2.25、1.5。这就意味着锡铋合金比锡铅合金更硬更脆，如果用作焊锡，电子产品经受剧烈冲击时，焊点很容易开裂。
为了解决这一问题，英特尔研究了多种举措来提高“低温无铅焊锡”的性能，使其韧性增强。第一种方法便是掺杂，典型的添加元素包含：铜、银、镍、钴、锰、铅，这样的合金，韧性得到了很大的增强。
为了进一步降低合金的脆性，提升延展性（elongation），研究者尝试了Bi铋元素的不同占比，最终选定了40%；通过掺杂微量铜、镍，改变了晶格特性，同样可以提高强度；通过掺杂钴、锰、铅，使得合金的结晶更加细腻，增强延展性。
注意看图中虚线是经典的锡铅焊锡，配比合适的低温锡铋合金，延展性要更好！需要注意的是，英特尔的低温无铅焊锡配方大约为锡59%铋40%，以及少量其它元素，和淘宝上搜到的产品不一样，后者为锡42% 、铋58%，估计不舍得添加别的元素提高性能。
注意看上面的图表！英特尔配方的合金含铋40%，延展性明显优于传统含铅焊锡，而淘宝上的配方含铋58%，延展性要比传统含铅焊锡差的！
也不知道联想笔记本用的是哪种焊锡膏，如果是英特尔的配方，理应不会出现故障。
LTS 低温焊接技术的优势（来自英特尔）
- 焊接时的温度更低，耗电减少多达40%；
- 减少操作步骤，节约时间。此前贴片元件、通孔元件由于焊接温度不同，需要分两步进行。新技术使得两种操作可以在一个回流焊加热过程中完成焊接。
- 由于焊接温度降低，使得 CPU 基板、主板的形变更小，因此形变冗余度更高，使得BGA封装的密度增强，锡珠的体积变小，从而可以降低焊接后的整体厚度，有助于笔记本更轻薄。
英特尔表示，LTS 工艺与高温无铅焊锡工艺相比，可以使每个回流焊炉每年节省约 9000美元电费，减排二氧化碳 57.2 吨。对于全球计算机制造产业，采用 LTS 工艺每年可以减排二氧化碳 3.5~5万吨，减少煤炭燃烧 3300~5000万吨。
根据国际电子制造倡议组织 (iNEMI) 的预测，到 2027 年，LTS 应用产品的市场份额将从约 1% 增加到 20% 以上。
除了联想还有谁在用 LTS 技术？
不论在中文还是英文互联网，联想都是最提倡 LTS 技术的厂商。除此之外，Winbond 华邦半导体官方已经确认了同样使用该技术。根据研究机构 IDTechEx 的《可持续电子制造2023-2033》报告，三星、IBM、英特尔、东芝、苹果、戴尔等厂商，都在使用各种方法降低 PCB 电路板组装、芯片制造的能耗和污染问题。这些手段不仅包含使用低温焊锡膏，还包括优化生产工艺步骤、尽可能使用可回收材料、PCB 干法蚀刻等等。IDTechEx 预计从2023-2033年，全球将有20%的印刷电路板（PCB）将使用更加可持续的方法制造。
注：以上提到的厂商，都没有明确表示用过低温焊锡，只是说将用各种手段......
不仅国外如此，资料显示中国政府早在 2017 年便公布了一项政策，要求电脑、通信、电子设备制造等行业，在生产线安装全新的精确监测系统，来记录生产过程的污水排放、废气排放等环保指标，超标部分要对企业征收环保税。由此可以推断，笔记本电脑厂商除了联想之外，其它品牌还有可能在环保政策的压力下采用 LTS 低温焊锡技术。
为什么会虚焊？并不是焊锡“熔化了”
大家都知道，笔记本电脑里温度最高的元件就是CPU、GPU，而这两种芯片本身有着十分严格的温度墙叫 Tjunction，英特尔的产品往往为100°C，最高105℃，这个温度远远低于低温焊锡的熔点138℃。有人会问，即使不融化，那么这么高的温度，焊锡是否会变软？其实会的，但变软同样也会带来好处，就是延展性增强，焊锡的粘附效果更好，不会因为形变、冲击断裂。
还有个问题不能不忽视，那就是CPU、GPU芯片本身自带的锡球，很有可能是高温焊锡（SAC Solder），而主板上却是低温锡浆，二者的熔点相差 89℃，如果焊接时两部分不能够很好地相容，也会使得强度达不到要求。
根据另一个笔记本品牌机械革命的资料，笔记本主板生产时，都是采用SMT回流焊工艺进行焊接。以下描述来自：乐正咲：笔记本生产过程全揭秘，探访机械革命生产工厂
在最终的出厂测试环节，每一台机械革命游戏本在出厂前都必须通过严格的烤机测试，这也是很多消费者奇怪为什么拿到手的笔记本硬盘会有一段时间的通电时间，这就是出厂测试时长时间烤机测试的证明。每一台游戏本在出厂前都会经历零下20度到零上60度之间的环境下进行20次以上往复冲击验证。
但是，这种方法有个缺陷，那就是高低温冲击测试针对的是主板整体，但实际使用中，主板各个部位的温度是严重不均匀的。个人经验，芯片局部发热不均，有可能导致焊接面出现横向、纵向的不规则拉扯，长期使用过程中，会造成焊点受到XYZ轴三个方向的力，从而导致开焊。如果使用的锡铋低温焊锡膏质量不佳，或者干脆没焊牢，更有可能出现虚焊问题。出现问题的联想笔记本，很多都是AMD平台，AMD处理器的积温问题，使得CPU与周围电路板的温差过大，有可能加剧焊接处的拉扯。
注：目前来看，英特尔处理器的联想笔记本出问题也不少的，不是黑AMD啊。
下面的视频，用钢网和热风枪演示受热不均时，平面物体的形变会有多大。主板、CPU基板尽管采用了热胀冷缩效应更低的玻纤材料，但在微观层面的形变不能忽视。更何况如今电脑为了轻薄，主板、CPU基板都变得更薄，也更容易弯折变形。
总结：导致CPU虚焊的几点可能原因
1、CPU底部的植球是高温无铅焊锡，焊接时用的低温无铅锡浆，没有完美相容导致先天缺陷。
2、SMT 回流焊工艺问题，温度曲线控制错误，没焊牢；或者焊点由于助焊剂蒸发不干净、形变过大形成应力等原因，强度不够。
3、为了降低成本，使用了质量不佳的低温无铅焊锡膏，没有采用英特尔的配方，没有掺杂其它元素来提高性能。
4、CPU散热不佳，笔记本没有定期清灰、硅脂干掉未涂抹等因素，造成CPU温度过高形变过大，焊点反复拉扯。焊锡金属疲劳，最终虚焊。
补充第5条：CPU基板、主板PCB玻纤板过薄，使得热胀冷缩形变过大、被散热器压住纵向形变过大，导致开焊。
根据联想首席技术官（CTO）芮勇的说法，截至2023年2月，联想共出货了1500万台采用 LTS低温焊接技术的笔记本电脑。这个数量和小米 11 系列手机的销量在一个量级，后者的虚焊故障导致了较严重的舆论风波，对品牌口碑造成了负面影响。不过，毕竟联想笔记本电脑是主动散热的，预计出现CPU虚焊的概率不会像小米11系列那样高。希望联想能够拿出有诚意的解决办法，比如为过保用户免费维修之类的。
对于大量买了联想笔记本的消费者来说，也不用过度担心，好在CPU虚焊不影响硬盘数据安全。平时最好给电脑定期清灰，监测CPU满载温度，使用年数久的笔记本应当重新涂抹硅脂。目前虚焊事件的发生概率还没有特别高，还需要时间来进一步观察。不仅仅是联想，其它品牌笔记本的用户，也需要注意低温焊锡有可能造成的虚焊问题。
相关资料：
https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/presentation/low-temperature-soldering-introduction.pdf
https://www.technologyreview.com/2023/02/08/1067218/out-with-the-old-and-in-with-the-new-it/
对了，Bi铋元素在自然界的存在形式是炫酷的结晶，铋晶体很好看的！淘宝有售。研究了半天焊锡，有点想买一块把玩一下。
