元器件可焊性及测试方法

元器件工艺质量的来料控制

    传统的来料检验方法，虽然不增值，效果也不好，但对于消除部分厂家的做假行为还是有“威慑”作用的，因此，仍然建议在IQC岗位保留工艺质量抽检职责，对特殊元器件实行来料测试检查。下面介绍常用指标的检验或测试方法，这些方法也用于随机的现场评估。

 

可焊性及测试方法

A.可焊性的定义

元器件的可焊性，指其在规定的时间内、规定的温度下能被焊接的能力。它与元器件的热力特性、润湿性、耐热性有关。例如，光纤插座，用手工焊接时比较难焊，原因就是它的热容量比较大。

 

B.可焊性的测试方法

元器件引线或焊端的可焊性测试方法，一直在不断发展。组装厂一般采用浸焊法、焊球法和润温称量法。

相关测试方法请参考有关标准；

IPC／EIAJ-STD-002；    EIAJ ET-7401；

IEC 600 68-2-54；    IEC 600 68-2-69；

MIL-STD-883 2022；    JIS Z3198-4。

 

C.浸焊法

浸焊法是测试元器件引线或焊端可焊性最简单的方法，它是将引线或焊端浸入熔融的焊料槽中，拿出来用目测的方法观察其润湿的程度。

为了保证测试结果的可重复性．建议采用能够控制浸入、浮出、停留时间的设备或装置，如下图所示为MIL-STD-202方法208推荐的浸焊装置示意图，要求焊料槽（锅）有效体积容量大于200cm³，并具有保持焊料温度稳定的功能（温度波动小于±2℃）。

（1）试验步骤

1）升温

将焊槽中的焊料加热，并保持在要求温度。

有铅工艺：63Sn37Pb，235℃

无铅工艺：95.5Sn3.9A90.6Cu，255℃

2）浸涂助焊剂

首先将试验样品装在夹具上，然后将待测试的表面浸渍到（室温）助焊剂中滞留5s，最后取出滴干（空气中停留5～20s）。

对通孔安装的轴向、径向或多引脚引线，应垂直插入助焊剂槽中；对表面贴装元器件表面可焊端，应以与助焊剂液面成20°～45°角浸入，浸人深度应距离元件体约1.27mm左右。

3）浸焊料

A）在每次浸焊料前，应除去焊料表面的氧化物和浮渣。

b）对通孔插装元件。

将试样按图2-2所示要求浸入焊料中，浸入和脱离速度为25.0mm／s+6.0mm／s；驻留时间为5.0s+0.5s。

c）对表面贴装有引脚元器件。

将试样分别以与助焊剂或钎料液面成20°～45°或90°浸入，如下图所示。

d）表面贴装无引脚元器件。

将试样如图2-4所示浸入焊料，深度应控制在0.1mm以内。浸入和脱离速度为25.0mm/s±6.0mm/s，驻留时间为5.0s+0.5s，大元件的驻留时间可稍做延长。

（2）可焊性检查

在合适的光线条件下借助10倍放大镜对试验样的表面润湿情况进行检查，按J-STD-002规定验收。

 

D.润湿称量法

润湿称量法，也称弯月图形法，可定量测试元器件引线或焊端的润湿性。润湿称量法的测试原理如下图所示，被测元件悬挂于熔融焊料锅上的测力计上（如图2—5（1）所示），当焊料槽上升，元件焊端浸入焊料中，首先焊端温度太低不能润湿，元件排开焊料，在表头受到向上的浮力（如图2—5（2）所示），其次，焊端润湿，表面张力把元件向下拉人锅中（如图2—5（3）所示），动态受力曲线可用来表示焊端的可焊性，这个动态受力曲线被称为润湿曲线。

润湿曲线的记录方式有两种，一种是浮力向上（IEC标准），一种是浮力向下（J-STD-003标准），如图2-6所示为浮力向下的记录方式，即以纵坐标向下的方向为浮力的方向记录的曲线。如图2-6所示的曲线是通孔插装元件引线可焊性测试的典型曲线形状。由于表面贴片元件引线或焊端的小尺寸、小体积等情况，一种可行的测试方法是将焊料槽换成焊锡球，如图2-7所示为日本力世科公司开发的一种可焊性测试仪，带有焊锡球选件。

曲线上的T点为试件表面刚与熔融焊料表面接触的一个点，A点为试件表面刚与熔融焊料表面垂直耐的一个点，此时试件上还没有形成弯月面，只存在浮力，没有表面张力。我们把它称为润湿的起始点，T～A间的时间称为润湿时间（Wt）。这个时间是焊接的先决条件，焊接时焊接时间必须大于这个时间，这个时间越短润湿性越好。曲线上的B点，为润湿力最大的一个点。此时弯月面可能保持稳定，但这样的稳定状态很可能遭到样品和熔融焊料之间的作用而破坏，如焊剂分解、厚的焊料融化、生成新的化合物，都会使稳定状态破坏，大部分造成润湿力下降。B点的值代表润湿达到的最大程度，我们把它相对于校正零点的值称为最大润湿力（Fmax）。试件的可焊性就是依据Wt与Fmax两个指标进行评判的。

（1）测试步骤

1）样品准备：在试验前不得清洁、擦刮引线或焊端，并确保没有受到指印等污染。

2）焊剂涂布：将元件引线或焊端浸入焊剂中数秒后滴干。

3）浸入试验：片式元件进入速率为1mm/s，有引线元器件为5mm/s。

  （2）验收准则

润湿时间在2s内，润湿力保持正值：在1s以后测绘出的润湿力曲线斜率不存在不续或改变方向的现象；3s后的润湿力，至少为最佳润湿标准元件润湿力的25％。

 

E.可焊性测试注意事项

（1）可焊性测试必须使用规定的焊剂、焊料、清洗剂和测前老化处理

1）焊剂

对进厂元器件的测试，推荐采用非活性的R型焊剂。主要成分要求：

水白松香25％（wt％）；

异丙醇，纯度99％；

密度，0843g／cm3±0.0059／cm3（25℃）。

在线生产测试，可以采用RMA或RA型焊剂，可准确反映实际生产情况。

2）焊料

有铅元件测试，63Sn37Pb（wt％）：

无铅元件测试，95.5Sn3.9Ag0.6Cu（wt％）。

3）清洗剂

异丙醇，纯度99.5％。

（2）必须随机抽取试样

（3）必须对试样进行蒸汽老化

元器件的引线或焊端在刚刚生产出来的时候表现出比较高的可焊性，但是在元器件存放一段时间后，其可焊性会变差。原因是元器件暴露在空气中，会被氧化和侵蚀。因此，可焊性测试必须考虑正常储存条件下对元器件性能的影响。

根据元器件和PCB在组装之前一般会有一个6～12个月的储存周期，在进行可焊性测试之前，必须进行老化处理——常用的方法就是干热老化或蒸汽老化，以便反映实际的可焊性。

具体方法参见IEC标准68-2-20。

一般对主要因扩散而引起的可焊性下降情况，采用115℃、4h的干热老化方法；对机理不是很清楚的可焊性下降情况，则采用8h蒸汽老化方法。

文章由：分板机专业制造商——极北城整理

推荐技术文档：

SMT工艺质量的概念及其影响因素