錫焊生產過程可靠性要求

 

6.1  手工焊可靠性要求

6.1.1  手工焊接的基本規則

操作者在學習手工焊接操作之前，應具備有關焊接工藝的基本知識，如加熱、表面潤濕、焊料流、適當的焊料量和焊料固化期間零件的固定性等。

6.1.1.1  熱力方面((烙鐵頭與被焊部件間應形成良好的接觸

烙鐵端頭應盡可能地先靠近要求熱量的部位，由于良好的接觸只能通過熔化的焊料獲得，因此焊料應加在鉻鐵頭上與被焊部件間的空隙之中。

6.1.1.2  可潤濕表面((使焊劑在正確的位置施行清潔功能

應使帶芯的焊劑在被焊表面自由流動，因為焊劑也有助于傳熱。

6.1.1.3  焊料流((使烙鐵與焊點間保持良好接觸，直到焊料較好地散開為止

手工焊接中的多數缺陷起源于熱量不足，源于烙鐵頭溫度低，因此應使用較高的焊接溫度和短暫的焊接時間，使元器件受到的熱損傷較少。

6.1.1.4  焊料量適當((施加的焊料量應使導線的外形保持可見

焊點外形應是凸的，焊接時焊錫絲的長度可由接點直觀簡單地估出，盡量不增加額外的焊料，焊點應以最初的焊料流散開形成。

6.1.1.5  固定性((焊料固化期間不允許被焊部件移動

焊料固化周期的結束可通過焊料表面光澤的突變觀察判斷。

6.1.2  技術要求

6.1.2.1  烙鐵

    a.  根據被焊部件熱容量的大小，選取適當功率的烙鐵或適當熱容量的烙鐵頭，對有焊接溫度要求的元器件應選用恒溫烙鐵。

    b.  焊接靜電敏感元器件時，應選用直流型烙鐵并采取可靠的防靜電措施，見SJ/T 10533要求。

6.1.2.2  焊錫絲

    a.  手工焊接用焊錫絲應滿足GB 3131的要求，可選用Sn60Pb40或Sn63Pb37合金，直徑應視產品要求在0.5～1.2 mm之間選擇。

    b.  焊錫絲中焊劑的性能應符合SJ 2659和SJ 2660的規范。

    c.  當采用免清洗焊接工藝時，應選用免清洗類焊錫絲，焊劑應采用多芯結構（三芯或五芯）。

6.1.2.3  印制板

    a.  無金屬化孔的單、雙面印制板應符合GB 4588.1的規定；有金屬化孔的單、雙面印制板應符合GB 4588.2的規定；印制電路用覆銅箔酚醛紙層壓板應符合GB 4723的規定。

    b.  印制電路用覆銅箔環氧紙層壓板應符合GB 4724的規定；印制電路用覆銅箔環氧玻璃布層壓板應符合GB 4725的規定。

    c.  印制板的驗收、包裝、運輸和保管應符合SJ 2169的規定。

    d.  有效期超出規定的印制板，應對其可焊性是否符合GB 4588.1或GB 4588.2的規定進行確認。

6.1.2.4  元器件

    a.  元器件應符合GB 246.4.28的試驗Ta規定，應具有良好的可焊性。

    b.  元器件應能承受GB 246.4.28試驗Tb的耐焊接熱試驗。

    c.  元器件按GB 246.4.30進行XA試驗時，應保持良好的外觀及其機電性能。

6.1.2.5  輔助設備

    a.  對可能出現熱損傷的器件可使用熱屏蔽夾。

    b.  脫焊時可使用帶有吸錫器的烙鐵配套使用。

    c.  焊接靜電敏感元器件時，整個現場和烙鐵應有防靜電措施，如防靜電桌面、防靜電容器、戴靜電手腕帶操作等，詳見SJ/T 10533要求。

    d.  焊接場地應通風良好，有煙塵過濾裝置，按TJ 36規范設置。

    e.  在免清洗焊接工藝中，焊接面應采用氣囊吹吸清理。

6.1.3  焊接質量要求和檢驗方法

6.1.3.1  焊點質量要求

    a.  焊點外形應與自動焊接（如波峰焊、再流焊等）的焊點相似。

    b.  焊點應結晶細密，表面光潔，無冷焊或熱焊接痕跡。

    c.  修整和剪截后的引線高度應為0.5～1.0 mm，引線彎曲輪廓應可見，無埋焊。

    d.  焊點不應出現拉尖，焊盤不應翹起。

    e.  規定需增加焊料的補焊焊點，應無堆集的熔焊痕跡。

    f.  禁區內不應殘留焊接飛濺物，如焊料球、焊劑等。

    g.  經振動試驗和高低溫試驗后，焊點機電性能應符合產品技術要求。

6.1.3.2  印制板組裝件質量要求

    a.  印制板組裝的元器件應排列整齊規范；

    b.  印制板組裝的元器件機電性能應無損壞；

    c.  印制板應不出現氣泡、熱損現象；

    d.  手工焊后的印制電路板絕緣電阻應符合產品要求。

6.1.3.3  檢驗方法

    a.  手工焊和補焊的焊點應采用在線檢測儀進行電氣功能檢測；

    b.  焊點外觀質量一般應采用3～5倍放大鏡進行目測檢驗；

    c.  檢測重點應放在焊料用量最少的部位。 

 

 

6.2  波峰焊可靠性要求

6.2.1  技術要求

6.2.1.1  波峰焊機

    a.  波峰焊機的安裝應嚴格執行安裝技術要求和程序；

    b.  防靜電焊接設備的專用接地不得和電網的地線混用，應按SJ/T 10533要求實施。

    c.  設備應裝排污設施，保證工作環境有害氣體濃度符合TJ 36的規定。

    d.  當使用免洗焊劑時，應采取防燃防爆措施；消防設施應選用惰性氣體或干粉式的滅火器材。

6.2.1.2  印制板（參照本章6.1.2.3條）

6.2.1.3  元器件

    a.  一般元器件的可焊性、耐焊接熱及外觀機電性能要求見本章6.1.2.4。

    b.  表面組裝元器件按SJ/T 10669規定，應有良好的可焊性，其鍍層應能適應波峰焊工藝要求。

6.2.1.4  元器件引線的成型及其安裝

    a.  短引線的成型應符合有關技術規定；

    b.  元器件安裝應符合有關技術規定；

    c.  不宜波峰焊接的元器件，待完成波峰焊接后再進行裝焊。

6.2.1.5  焊劑和焊料

焊劑和焊料質量要求見第六章。

6.2.2  工藝參數

6.2.2.1  助焊劑密度

印制板的焊接面應涂覆助焊劑，并嚴格控制其密度，一般不應高于試樣檢測的密度。

    a.  松香基助焊劑密度應控制在0.82～0.84 g/cm3;

 

    b.  水溶性助焊劑密度應控制在0.82～0.86 g/cm3;

 

    c.  免清洗和有特殊要求的助焊劑密度按技術條件；

    d.  對固體含量＜3％、密度(0.80 g/cm3的免清洗助焊劑，應采用控制酸值的方法控制其作用。

6.2.2.2  預熱溫度

印制板在涂覆助焊劑后應進行預熱，以吸收足夠的熱量和去除溶劑，防止波峰時產生翹曲變形。

對預熱溫度較為敏感的免洗低固體助焊劑，應控制其進入波峰前剛好達到預熱溫度。

宜選用溫度可分段獨立調整的預熱設備，以控制預熱曲線。初預熱時間應足夠長，使助焊劑充分溶解印制板的預涂保護層。預熱溫度見表17，一般在印制板元器件面檢測溫度。

6.2.2.3  波峰焊接溫度

焊接溫度取決于焊點合金層形成的溫度，隨焊料不同稍有差異，一般為250±10 ℃；波峰溫度應設定在±2 ℃范圍。印制板元器件面溫度要求見表17。

 

表17  印制板工藝溫度

印制電路板類別

印制電路板元件面的溫度（℃）

 

單面板

80～90

 

雙面板

90～100

 

 

6.2.2.4  波峰高度和壓錫深度

波峰高度影響焊料流速和焊件與波峰的接觸狀況，一般在0～10 mm之間調整，波峰高度應不出現湍流，控制在8 mm左右。

壓錫深度應為印制板板厚度的1/2～3/4 倍，可設置印制板支承架以保持壓錫深度穩定。

6.2.2.5  牽引角

牽引角影響焊件與焊錫的接觸分離情況，其數值應根據產品焊點密度選取，一般在（5～7）°之間，表面組裝元件和高密度金屬化孔的牽引角宜選得大些。

6.2.2.6  焊劑涂覆量

發泡型助焊劑，涂覆量用發泡的粒度（1.0～1.5 mm左右）、泡沫寬度和流速進行控制，泡沫高度一般不超過印制板厚度的3/4。

噴涂型助焊劑，涂覆量用霧化粒度、焊劑流量和單位時間內往復噴涂次數進行控制。

6.2.2.7  傳動速度和焊接時間

傳動速度影響焊件的預熱時間、焊接時間、焊點與焊料的分離過程等，應以焊接時間控制波峰焊機的傳動速度，一般為2.5～3.5 S。

傳動速度和焊接時間的關系式為：

V＝L / t  或  t＝L / V                           （6.1）

式中： L——波峰寬度，通常L為60 mm；

t——焊接時間  s；

V——傳動速度  mm/s。

可見，要有足夠的焊接時間并保持較高的傳動速度，波峰寬度L應可以調整，較好性能的波峰焊機可滿足此要求。

對免洗型低固助焊劑，其活性成份活化周期較松香基助焊劑短，焊接時間一般取2～3 s，并應嚴格控制波峰面溫度，使焊劑在焊點脫離錫面時仍保持一定的活性。

6.2.2.8  焊料

    a.  波峰焊使用的焊料為錫鉛共晶合金，一般錫的重量比為63％；

    b.  對焊料應定期取樣分析，合金含量或雜質超標時應及時調整或更換；

    c.  焊點的飽滿程度可通過改變回流角實現控制，元器件引線較長的選用較大的回流角，短引線元器件的回流角與牽引角相同。

    d.  焊料雜質允許范圍，見表18的規定。

表18  焊料雜質指標

雜質

容限

雜質超標時對焊點性能的影響

 

銅1)

0.300

焊料硬而脆，流動性差

 

金

0.200

焊料呈顆粒狀

 

鎘

0.005

焊料酥松易碎

 

鋅

0.005

焊料粗糙和顆粒狀，起霜和多孔的樹枝結構

 

鋁

0.006

焊料粘滯，起霜多孔

 

銻

0.500

焊料硬脆

 

鐵

0.020 

焊料熔點升高，流動性差

 

砷

0.030

小氣孔，脆性增強

 

鉍

0.250

熔點降低，變脆

 

銀

0.100

失去自然光澤，出現白色顆粒狀物

 

鎳

0.010

起泡，形成硬的不溶解化合物

 

 

注：1)根據經驗，雜質銅含量是錫槽中首要控制的指標，由于銅在錫鉛焊料中有較高的溶解速度，因此雜質銅在錫槽中的上升速度相當高，銅在錫鉛焊料Sn63Pb37中，溫度為250℃時的飽和度約為0.5％，通常其上限(0.4％時，對一般焊接并不產生影響；當焊接表面貼裝元器件時，如SOIC或QFP,由于引線間距較小，雜質銅的百分比應控制在0.25％以下，以防止產生橋接、拉絲等焊接缺陷。當銅含量超過容限時，應采取適當措施，如低溫除銅工藝，以降低錫槽中銅的百分比，而不是采用更換的方法。

6.2.3  焊接質量要求和檢驗方法

6.2.3.1  焊點質量要求

    a.  焊點應外形光滑，焊料適量，最多不超過焊盤外緣，最少不少于焊盤面積的80％（潤濕角末端），金屬化孔焊點的焊料應上升到上層焊盤，覆蓋面積大于上層焊盤面積的90％，元器件引線末端應清楚可見；

    b.  焊點應結晶細密，表面光潔，無針孔、麻點、焊料球；

    c.  焊料邊緣與焊件表面形成的潤濕角應為15～45 (；

    d.  焊點高度一般應≥引線直徑；

    e.  焊點不應出現拉尖、橋接、脫焊、開孔和焊盤翹起及虛焊、漏焊現象；

    f.  單板疵點率應滿足技術條件規定；

    g.  焊點經振動和高低溫試驗后，機電性能應符合產品技術要求。

6.2.3.2  印制板組裝件質量要求

    a.  印制電路板焊后翹曲度應符合有關技術規定；

    b.  印制電路板上元器件的機電性能不應損壞；

    c.  印制電路板不應有氣泡和熱損傷現象發生；

    d.  印制電路板清洗后絕緣電阻應(1010Ω，焊點不應有腐蝕現象；

    e.  不清洗印制電路板的絕緣電阻值應符合有關技術規定。

6.2.3.3  檢驗方法

    a.  焊點檢驗通常采用肉眼或3～5 倍放大鏡目測，大批量生產應定期對焊點進行金相結構檢驗或采用Ｘ光、超聲、激光等方法進行檢查；

    b.  印制電路板應采用在線測試儀進行功能檢測；

    c.  清洗后的印制電路板，絕緣電阻可按GB 9491規定的方法檢驗，也可通過測量清洗去離子水的電阻率進行間接測定。

6.2.4  其它

波峰焊典型工藝流程和波峰焊機基本操作規程見SJ/T 10534的附錄A和附錄B。

 

6.3  再流焊可靠性要求

6.3.1  再流焊方法分類

    根據再流焊加熱方式分為: 紅外再流焊、汽相再流焊、激光再流焊三種。

6.3.2  紅外再流焊性能參數

    紅外再流焊適用于各種批量SMA的制造，有紅外、紅外加熱氣流、紅外加惰性熱氣流三種方式。應具備以下性能參數。

6.3.2.1  系統穩定時間

    從冷機狀態啟動設備，到穩定于某溫度曲線所設定的參數所需的時間。具體可使用相關儀器測試達到設定溫度(誤差±2℃)的時間。該時間越短，設備性能越好。

6.3.2.2  傳送帶橫向溫度穩定性

    設定某一溫度曲線，待其達到穩定后，測定傳送帶最寬兩點的溫差。在整個溫度曲線范圍內，該溫差越小越好，一般應在±2 ℃范圍。

6.3.2.3  系統重復性

    在空載狀態下，設定某一溫度曲線，待其達到穩定后，在一定時間內(約10 h.不定期地測試溫度若干次，與所設定的溫度值進行比較。在整個測試時間內，實測值與設定值的差別越小，重復性越好，一般應在±2 ℃范圍。

6.3.2.4  系統轉換時間

    設定兩條溫度曲線A和B，當機器穩定在A后，調啟B，測試其達到穩定的時間，該時間越小越好，一般應≤6分鐘。

6.3.2.5  系統負載變化能力

    在某一溫度曲線狀態下不間斷加載PCB，在PCB上設置若干個測試點，在不同時間(1、5、8、10、15min)下測試，同一點的溫差應在±2℃范圍內。然后停止輸入PCB，3 min后，測試溫度曲線，實際溫度與設定溫度之差的值應≤2℃。

6.3.2.6  等溫區性能

    在一定范圍內，PCB通過等溫區的時間越長，溫度越穩定，設備性能越好。一般設定某一等溫區溫度的溫差應≤2℃；在相同的傳送速度下，能使PCB通過等溫區的時間較長的設備較好。

6.3.2.7  PCB上下面溫差

    底部無冷卻的設備，當PCB上面達到再流焊溫度時，底部溫度應低于上部尖峰溫度35℃以上。

6.3.2.8  傳送帶速度精度、寬度的一致性、穩定性

    傳送帶在速度控制范圍內, 設定高、中、低三種速度，測定速度與設定值之差的值應≤2 mm/min；傳送帶寬度設置成最小、狀態，各自入口與出口的寬度差應≤2 mm。在傳輸過程中，無論是空載還是滿載，傳送速度應穩定均勻，無任何抖動和間隙。

6.3.2.9  氧氣含量

    對使用氮氣的設備，含氧量測試值應低于氮氣源含氧量與設備氧含量標稱值之和。

6.3.2.10  氮氣消耗量及可使用時間

設定某一氧含量，啟動氮氣后，達到該氧含量的時間即為設備氮氣穩定時間；在氮耗量相同的情況下，該時間越短越好。氮氣可使用時間由式（3）計算。

 

H = P V / S                                       (6.2)                                                                      

 

式中：H((氮氣使用時間；

  P((氮氣源壓力；

  V((氮氣源容積； 

 

  S((設備標準狀態下氮氣消耗量。

6.3.2.11  氣流速度

    強制對流熱風型再流焊機，熱風要求大流量、小流速，宜用下述方法進行測試：將若干小型片式器件(如1206或1005)放置于光板上, 將氣流量開到, 通過再流焊機, 器件應無任何位移。

6.3.2.12  紅外再流焊的溫度曲線

    紅外再流焊典型的預熱焊接溫度－時間曲線，應按 SJ/T 10670- 6.5.2.1推薦的典型曲線。可根據具體情況進行試驗和試生產，測試并確定焊接效果的溫度曲線。

6.3.3  汽相再流焊

    汽相再流焊有批裝式和連續式兩種。汽相焊以氣流加熱，不必控制進入焊點或PCB的熱量，適于焊接形狀不規則的元器件、插針和連接器等。其焊接溫度應(215℃，焊接時間一般5～20s，大的復雜零件(40s。應根據被焊物體的形狀尺寸，選擇足夠的加熱功率，以確保空載和加載焊接都有一個較好的蒸氣罩，以防止飽和蒸氣與空氣交界區的氣體擾動和增加蒸氣的逸出。應通過預熱和嚴格控制升溫速率等措施，減緩焊接開始階段對元器件和PCB的熱沖擊。

    典型的帶預熱的焊接溫度((時間曲線，可引用SJ/T 10670-6.5.2.2推薦的曲線。

6.3.4  激光再流焊

    激光再流焊工藝，一般應控制焊接時間與焊接功率。影響參數選取的因素主要是焊接材料和結構。推薦以下典型的工藝參數及其取值范圍：

    a.  激光照射時間：0.5～2.5 s；

    b.  激光照射功率:≤20 W；

    c.  激光束直徑：0.2～1.2 mm。

 

6.4  可焊性的檢測與判別

6.4.1  印制板可焊性檢測

6.4.1.1  方法原理

金屬的可焊性取決于金屬表面被熔融焊料所潤濕的程度。在相同的測試條件下，可焊性主要取決于金屬的成分及其表面狀態。

本方法是在規定的測試溫度、時間、助焊劑等條件下，使試樣以水平方式、恒定速度模擬浸焊過程，通過檢查焊接結果，依據有關技術條件評定試樣的可焊性。

6.4.1.2  試驗條件

測試一般應在GB 2421中規定的正常試驗大氣條件下進行。

6.4.1.3  測試設備

可焊性測試儀，性能見GB 4677.10的附錄B。

放大鏡或顯微鏡，一般放大3～5 倍，特殊情況50～100 倍。

6.4.1.4  測試條件

    a.  焊  料((一般采用Sn60Pb40合金，規格可按GB 246.4.28附錄B。

   b.  助焊劑((一般采用非活化松香焊劑，難焊樣品可采用活化松香焊劑，焊劑配比和規格見GB 246.4.28附錄C。

    c.  測試溫度((測試時的焊料溫度應保持在235℃。

    d.  測試時間((一般選用3～5 s。

6.4.1.5  加速老化試驗

在可焊性試驗之前，根據設備制造者要求或經雙方同意采用加速老化試驗，可參照下列方法進行：

    a.  優選方法，按GB 246.4.3；

    b.  選擇方法1，按GB 246.4.4；

    c.  選擇方法2，蒸氣/氧化加速老化試驗，按GB 4677.14。

6.4.1.6  試樣及處理

    a.  試樣為邊長30±1 mm的正方形，取自成品印制板的適當部位或試驗板；

    b.  涂助焊劑，將無污染的試樣浸入助焊劑中保持1 min，注意除去金屬化孔內氣泡，取出后垂直放置以便流掉多余焊劑。

6.4.1.7  測試步驟

    a.  將已涂覆焊劑的試樣裝入測試夾具中，安裝到可焊性測試儀上；

    b.  在焊料溫度穩定后，按設定時間啟動可焊性測試儀，對試樣進行自動測試；

    c.  測試結束后，用適當有機溶劑清除試樣上的焊劑殘渣。

6.4.1.8  檢查和評定

    a.  檢查：在適當光線下，用放大鏡觀察試樣的潤濕狀態，必要時采用剖切孔的方法，用250倍顯微鏡觀察金屬化孔內的潤濕狀態；

    b.  評定：沒有金屬化孔的單、雙面印制板按照GB 4588.1中的有關要求進行評定；有金屬化孔的單、雙面印制板按照GB 4588.2中的有關要求進行評定；多層印制板應按有關技術要求進行評定。

6.4.1.9  利用波峰焊機評定印制板的可焊性

    a.  試驗目的

    證實印制板的制造工藝和存放條件、存放時間對印制板可焊性的影響。

    b.  試驗方法

    當試樣為剛剛送交的成品或儲存超期的印制板時，應在滿足數量要求的母體中隨機抽樣，插入正在正常生產的波峰焊機中進行試波（空波試驗）。

    c.  試驗條件

    按正在生產中的焊接工藝參數（焊劑品種和涂覆量、預熱溫度、波峰溫度、輸送速度、焊接時間、輸送角度等）進行自動焊操作，對于有金屬化孔的單、雙面或多層印制板浸入波峰深度不超過板厚的1/4。

    d.  檢查和評定

    按GB 4677.10的要求進行。當所用焊劑活性和焊接溫度均超過試驗條件規范，出現不定性問題時，應按標準試驗方法重新進行評定。

6.4.2  元器件引線可焊性測試

6.4.2.1  技術要求及考核項目

6.4.2.1.1  鍍錫引線組成材料的化學成分

    按GB 12061的規定。

6.4.2.1.2  規格尺寸及偏差

    鍍錫引線的規格尺寸標準按表19的規定。

 

 

表19  引線直徑標準                     mm

標稱直徑

0.3

0.4、0.5、0.6

0.7、0.8、1.0

1.2、1.4、1.5

 

允許偏差

＋0.014

＋0.020

＋0.030

＋0.040

 

 

－0.007

－0.010

－0.015

－0.020

 

 

6.4.2.1.3  表面質量

鍍錫引線表面應光潔、應無鍍層脫落，無黑斑、銹蝕、傷痕和尺寸超差的錫瘤、毛刺等缺陷。

6.4.2.1.4  鍍層連續性

鍍錫引線的鍍層應連續，應符合GB 4909.9-10的規定。

6.4.2.1.5  鍍層結合力

鍍錫引線的鍍層與基體金屬間的結合力應符合GB 4909.11的規定。

6.4.2.1.6  可焊性考核

    a.  考核引線在155±2 ℃的恒溫箱中加熱16 h后的可焊性；

    b.  考核引線在100 ℃水蒸氣中連續放置4 h后的可焊性；

    c.  可焊性試驗采用焊球法和潤濕稱量法，試驗溫度235±2 ℃，以焊球法考核焊接的時間，以潤濕稱量法考核3 s的實際潤濕力與理論潤濕力之間的百分數。潤濕稱量法為仲裁試驗法，引線可焊性指標按GB 246.4.21、GB 246.4.28和GB 246.4.32的規定。

6.4.2.1.7  可焊性相關試驗

    a.  鍍錫引線可焊性相關試驗列于表20。

 

表20  引線可焊性試驗方法

項    目 

試  驗  方  法

 

表面質量

（3～5）倍放大鏡，目測

 

鍍層厚度

SJ 1281

 

鍍層的連續性

GB 4909.9或GB 4909.10

 

鍍層的結合力

GB 4909.11

 

可焊性

GB 246.4.21、GB 246.4.28和GB 246.4.32

 

 

    b.  試驗環境：溫度15～35 ℃，相對濕度（45～75）％ 。

    c.  試驗樣品在進行可焊性試驗前，不進行清潔處理。

    d.  老化試驗結束后，試樣應在正常大氣條件下放置恢復2～24 h后再進行可焊性測試。

    e.  焊球法按GB 246.4.28第4.8條“試驗方法3（溫度為235℃的焊球）”規定實施，焊劑配比和規格見GB 246.4.28附錄C，切割焊球速度為10 mm/s。

    f.  潤濕稱量法按GB 246.4.21和GB 2424.32規定實施，焊劑配比和規格見GB 246.4.28附錄C，試樣浸入焊槽的深度為3 mm。

g.  多硫化鈉浸漬法按GB 4910中9.2和9.3條實施，試棒直徑按表21的規定，引線在其上卷繞3圈后完全浸入多硫化鈉溶液中30 s，經清水沖洗后，試樣的螺旋卷繞部分的外周表面應不發黑，鍍層應無裂紋。多硫化鈉溶液的制備按GB 4909.11中4.1～4.4進行。

    h.  顯微鏡觀察法是將引線按表21的要求卷繞3圈后，直接放在50～100倍的顯微鏡下進行觀察，螺旋外周表面應無鍍層裂紋。

 

表21  引線試驗試棒直徑

引線標稱直徑d (mm)

試棒直徑不大于

 

d≤0.68

4d

 

d(0.68

5d

 

 

6.4.2.2  可焊性評定

6.4.2.2.1  元器件錫焊連接的可靠條件

    a.  錫焊連接的焊點可靠性取決于下述三個條件：

    (  連接設計：包括選定的被連接的金屬零件的形狀、尺寸、成分和組裝方法。

    (  被連接金屬零件表面的潤濕性。

    (  焊接連接所用的條件：包括溫度、時間、焊劑、焊料合金、設備等。

    b.  錫焊對元器件的要求：

    (  耐熱性能：應承受超過所用焊料合金液相溫度線足夠高的溫度、保持足夠長的時間（包括焊接潤濕、返工和用烙鐵維修），性能不會產生短期或長期變化。

    (  耐機械和化學應力：應承受清洗過程的機械和化學應力，不產生短期或長期的損傷。

6.4.2.2.2  試驗安排

元器件在試驗過程中將受到各種應力的作用，有可能影響可焊性試驗的結果，因此，在制定可焊性試驗規范時應精心設計試驗程序，避免得出錯誤結論或影響其他特性的試驗。試驗順序一般按以下原則安排：

    a.  非破壞性試驗和按規定應進行的諸如加速老化試驗，可安排在可潤濕性試驗之前進行；

    b.  耐焊接熱試驗應采取熱屏蔽預防措施，使之與長期運行試驗無關；

    c.  在氣候試驗之前，應考慮是否清洗焊劑殘留物；在機械和化學試驗之前，應考慮是否去除活性焊劑殘留物。

6.4.2.2.3  可焊性試驗參數

通常，錫焊生產不需要選擇不同形式的元器件去適應不同的安裝條件，而是廣泛采用表22所列的工藝參數范圍。

 

表22  焊料工藝溫度

焊      料

近似共晶成分的錫鉛

 

 

烙鐵焊        （230～300）℃

 

工藝溫度范圍

槽焊或波峰焊  （230～260）℃

 

 

汽相再流焊    （210～260）℃

 

 

紅外線再流焊  （200～280）℃

 

 

烙鐵焊            （1～5）s

 

熱暴露持續時間

槽焊或波峰焊      （3～5）s

 

 

汽相再流焊      （20～60）s

 

 

紅外線再流焊    （30～60）s

 

 

表列參數是根據高應力和低應力經驗綜合而成的。高應力是指工作溫度高或熱暴露時間長，其特點是可以改善潤濕性但易損傷元器件；低應力是指工作溫度接近焊料熔點或熱暴露時間短，其特點是元器件不易受損，但不易焊接或焊接質量差（產生冷連接的概率增大）。經綜合考慮，標準的試驗參數為：可焊性試驗溫度235 ℃，耐焊接熱試驗溫度為260℃。元器件在通過此試驗后，應仍能承受通常組裝過程的應力范圍。

對耐焊接熱試驗，為使其迅速潤濕，宜采用活性焊劑，保證受試元器件的加熱時間盡可能短。當試驗大熱容量元器件時，應保證溫度高于焊料液相線40 ℃以上，焊料槽容量應足夠大，能有效保持其溫度。

6.4.2.2.4  可潤濕性試驗

可潤濕性試驗是將元器件引出端與焊料結合在一起，根據標準進行潤濕質量判定。焊接時間試驗，是對焊料邊界所有點上的接觸角均勻下降到一個低角度時所需要的時間進行測估。有的用目測進行評定，有的則進行時間測量，完全定量的試驗應測量樣品上焊料表面張力與時間的關系曲線。一般，延長浸漬時間，接觸角可能再次增加，焊料從樣品表面收縮，產生弱潤濕。

各種試驗方法及其適用范圍見表23。

  

表23  試驗方法適用范圍

試驗方法

適  用  范  圍

 

焊槽試驗

 適用于元件引出端

 

烙鐵試驗

 適用于不宜用其他方法試驗的引出端（定性）

 

焊球試驗

 適用于圓形引線，測量潤濕時間

 

旋轉浸漬試驗

 適用于印制板樣件，測量潤濕程度和弱潤濕

 

潤濕稱量試驗

 適用于具有規則截面的引出端，測量潤濕力和時間（定量）

 

浸焊試驗

適用于表面安裝元器件（定性）

 

微潤濕稱量試驗

 適用于表面安裝元器件（定量）

 

 

    對于可潤濕性定性試驗的試驗程序和注意事項以及表23中各項可潤濕性試驗方法的具體要求，見GB/T 2424.17中7.1.2～7.6；對于表面安裝元器件的可焊性，金屬化層的耐溶解性和耐焊接熱試驗（同樣適用于一般元器件）中涉及的局限性、嚴酷度選擇以及浸漬姿態，見GB/T 2424.17中7.7。

6.4.2.2.5  試驗說明

  圖1給出了組成試驗T的各個部分和各種方法以及它們之間的相互關系。其中方法1A（260 ℃焊槽）、方法1B（350 ℃焊槽）和方法2（350 ℃烙鐵）本身不是一種試驗方法，是模擬在電性能和引出端強度等試驗之前的加熱氣候暴露，因此不包括在焊接過程中耐機械應力的試驗程序。

6.4.2.2.6  試驗材料的選擇

    a.  焊料選擇

    在電子和電工設備中焊接用焊料大多采用Sn60Pb40(多數用于人工焊接）和Sn63Pb37(多數用于波峰焊和再流焊）錫鉛合金，一般試驗均選用Sn60Pb40合金。經驗表明，雜質含量符合GB 246.4.28附錄B要求時，不會影響焊料的潤濕能力。

  b.  焊劑選擇

  在電子和電工設備的焊接大多采用帶有活性劑的松香焊劑（改性的或天然的）。活性劑用于改進焊劑的潤濕性或增加金屬氧化層的溶解速度，可以縮短焊接時間，其配方一般是不公開的。為避免對每一種活性焊劑規定一個焊接時間，并使試驗能包括最壞情況，試驗一般采用非活性的松香焊劑，也使焊接持續時間變得易于測量。只有在非使用活性焊劑就無法進行焊接試驗的情況，才允許使用規定的活性焊劑試驗。

 

圖1 可焊性試驗方法

 

常用的焊劑是異丙醇松香溶液或乙醇松香溶液。松香重量比在（25～40）％之間時，一般不影響焊接時間；為使在試驗中不因溶劑的蒸發引起濃度增加而影響試驗結果，宜選擇重量比為25％的標準濃度。

6.4.2.2.7  加速老化試驗方法

元器件引線自然老化（裝上印制電路板之前的儲存）的影響因素主要是：

    a.  封裝形式；

    b.  存放的自然環境（溫度、相對濕度、大氣污染等）；

    c.  引線材料及其鍍層的特性。

由于自然老化方式不同，如擴散氧化、硫化、部分水化甚至有顯著腐蝕，導致原本制造工藝和鍍層相同的引線的潤濕性發生差異。一般，元器件在產出后的幾個月甚至幾年后才使用，因此應維護其引線表面的潤濕性。通過加速老化試驗可預計元器件的老化特性，有助于維護其引線表面的潤濕性。

模擬自然老化試驗的環境條件：溫度0～35 ℃、相對濕度(50～95)％。試驗應在沒有二氧化硫、硫化氫等氣體條件下實施GB 246.4.28的加速老化程序。

對已經預計到表面退化原因的元器件，可采用老化試驗方法2（長期濕熱試驗Ca，10d）和老化試驗方法3（干熱試驗Ba155℃，16h）。前者適于由金屬間的擴散引起表面變化的元器件，后者適于由氧氣和水氣引起表面變化的元器件。

  對于無法預計其變化過程和雖有規范但沒有給出鍍層種類的元器件，宜采用老化試驗方法1（蒸汽老化），按所需的嚴酷度選擇1 h或4 h老化試驗。1 h老化適于元器件制造后很快就使用的情況，4 h老化適于元器件經過長時間儲存后才使用的情況。