可焊性测试

可焊性测试SamuMo目录一、可焊性定义二、可焊性原理三、可焊性试验四、相关测试标准五、可焊性与可靠性一、可焊性定义可焊性测试，英文是“Solderability”。指通过润湿平衡法（wettingbalance）这一原理对元器件、PCB板、PAD、焊料和助焊剂等的可焊接性能做一定性和定量的评估。对现代电子工业的1级（IC封装）和2级（电子元器件组装到印刷线路板）的工艺都需要高质量的互通连接技术，以及高质量和零缺陷的焊接工艺有极大的帮助。焊接过程焊接过程大致分为三个阶段。其中一个过程是扩散，基地金属的溶解和最终金属间化合物的形成。为了能够进行焊接，焊接材料首先需要加热成液态，然后熔融的焊料才会润湿基底金属的表面，这个过程现实世界中的任何润湿现象都一致。他们之间的关系也就满足所谓的杨氏方程：γsf=γls+γlfcosθ杨氏方程定义Youngequation•界面化学的基本方程之一。•它是描述固气、固液、液气界面自由能γsv，γSL，γLv与接触角θ之间的关系式，亦称润湿方程，•表达式为：γsv-γSL=γLvCOSθ。•该方程适用于均匀表面和固液间无特殊作用的平衡状态。在这个公式中：•γsf表示基底金属和助焊剂流体之间的界面张力•γls表示熔融的焊料和基底金属之间的界面张力•γlf表示熔融的焊料和助焊剂流体中间的界面张力•θ表示液体焊料和基底之间形成的接触角度•我们通常期望一个良好的焊缝，这样可以减少应力集中。也就是说我们需要一个较小的润湿角度θ，从而最终保证如前所述的应力的集中和优良的冶金润湿性。二、可焊性原理•润湿天平法原理图润湿性的评价三、可焊性试验•1、助焊剂、有铅/无铅焊料可焊性测试•标准：JIS-Z3198-4•A法：润湿平衡法•B法：接触角法JIS-Z3198-42.印制板可焊性测试•IPCJ-STD-003B1)边缘浸焊测试试样:50*50mm浸入深度为25.0±2.0mm停留时间：3.0±0.5s浸入速度和提出速度25.0±2.0mm测试适用于印制板表面导体和连接盘的边缘浸焊测试。边缘浸焊测试评价每一个被测表面（如每个焊盘）应当有至少95％的面积润良好。剩余面积允许存在小针孔、退润湿、表面粗糙等缺陷，但不能集中在一个区域。对于应用要求不太严格的情况，供应商和用户可以协商确定较低的润湿百分比。被评定区域内应当无不润湿和暴露金属基材等现象。•不应当评定每个试样距其底部边缘3.2mm[0.126in]以内的区域以及试样夹具接触区域。2）摆动浸焊测试测试适用于镀覆孔、表面导体和焊盘的摆动浸焊测试要求至少测试5个试样（每个试样6个孔，30个孔）表面评定：每一个被测表面（如每个焊盘）应当有至少95％的面积润湿良好。剩余面积允许存在小针孔、退润湿、表面粗糙等缺陷，但不能集中在一个区域。覆铜孔评定：1级、2级、3级•1级和2级产品焊料应当完全润湿镀覆孔孔壁和直径小于1.5mm[0.0591in]的塞孔（没有必要完全填满）孔壁。•3级产品如果焊料在所有镀覆孔内攀升，说明试样被成功焊接。焊料应当完全润湿孔壁，镀覆孔孔壁应当无任何不润湿和暴露金属基材现象。3）浮焊测试该测试适用于镀覆孔、表面导体和焊盘的浮焊测试应当彻底去除熔焊料表面的浮渣和助焊剂残留物。敷助焊剂和除去表面多余的助焊剂后，将试轻轻的滑到熔融的焊料上，漂浮时间最长为5钟。使试样在熔融焊料中的浸入深度不超过样厚度的50%（必须非常小心地处理厚度小0.8mm[0.031in]的板）。达到停留时间后，将样从焊料中滑出。保持试样水平不动，直到料凝固。在检查前，应当使用符合3.2.3节要的清洗剂去除所有试样表面的助焊剂。表面评定、镀覆孔评定4）波峰焊测试该测试适用于镀覆孔、表面导体和焊盘的波峰焊测试。设定并记录下列参数：夹板方式（如有要求）、传送速度、预热、有或无防氧化油的焊接装置、设备过程控制、倾斜角度、板预热温度和焊接温度。焊料温度应当为235±5°C[455±9°F]表面评定、镀覆孔评定5）表面贴装工艺模拟测试该测试模拟了再流焊工艺过程中表面贴装印制板的实际性能。模板/丝⽹---焊膏涂敷⼯具--试样--再流焊设备表面评定–接受/拒收标准每一个被测表面（如每个焊盘）应当有至少95％的面积润湿良好。剩余面积允许存在小针孔、退润湿、表面粗糙等缺陷，但不能集中在一个区域。对于应用要求不太严格的情况，供应商和用户可以协商确定较低的润湿百分比。被评定区域内应当无不润湿和暴露金属基材等现象。6）润湿称量法该测试适用于镀覆孔、表面导体和连接盘的润湿称量测试。评价标准A组润湿曲线B组润湿曲线3、元器件的可焊性试验（IPC/EIA/JEDECJ-STD-002C,IEC60068-2-58/20，GB2423.28/GB2423.32，MIL-STD-202G）样品预处理：1类：无蒸汽老化要求；2类：(非锡或锡铅镀层)：1h±5min蒸汽老化；3类：（默认的锡或锡铅镀层）：8h±15min蒸汽老化可焊性试验：1.锡浴(焊料槽)试验：TestA/A1(有铅/无铅)（有引脚元器件），TestB/B1(有铅/无铅)（无引脚元器件），TestC/C1(有铅/无铅)(金属线材类：接线片、小垂片、接线端子、电缆线等）。试验后外观检查。2.润湿称量法（WettingBalance）可焊性试验：TestE/E1(有铅/无铅)（有引脚元器件），TestF/F1(有铅/无铅)（无引脚元器件）TestG/G1(有铅/无铅)，小球法进行润湿称量测试焊接温度：有铅焊接245±5℃（Sn63/Pb37,Sn60Pb40）；无铅焊接(SAC305)255±5℃。四、相关测试标准•JIS-Z3198-4•GB/T46778.2、（PCB可焊性测试）GB/T2423前处理•GB/T467710（覆铜板可焊性测试）•IPC-TM-6502.4.14、PCB表面漂焊•IPC-TM-6502.4.14.2、润湿天平•GJB362A-96、QJ832A-98、QJ201、QJ519、孔的可焊性（加做切片）•IPC/EIAJ-STD-003B、印制电路板•J-STD-002C,IEC60068-2-58/20，GB2423.28/GB2423.32，MIL-STD-202G元器件五、可焊性与可靠性•可焊性：一般指金属表面被熔融焊料润湿的能力•可焊性评估的目的：验证元器件引脚或焊端的可焊性是否满足规定的要求，以及判断存储对元器件焊接到单板上的能力是否产生了不良的影响•可焊性主要测试镀层可润湿能力的稳健性•可焊性测试通常用于判断元器件和PCB在组装前的可焊性是否满足规定的要求•焊接能力用于评价在规定的工艺条件下，助焊剂和焊料一起确保元器件焊接到PCB上的能力，与可焊性不能混为一谈。•焊接能力涉及的是实际生产条件中应用的工艺条件、材料（助焊剂和焊料）、元器件、PCB、甚至包括设备以及设计•焊点可靠性指的是，焊点在规定的时间和规定的条件下，完成规定的功能而没有失效的可能性。•温度循环试验、高低温存储试验、高压试验、潮湿敏感度试验、跌落试验、振动试验、电迁移试验、腐蚀试验•焊点微观形貌决定联系和区别•显而易见，良好的可焊性是确保具有高焊接能力和高可靠度的基础。没有好的可焊性，焊接过程往往会出现问题，因此不能保证焊接能力的提高，形成高可靠度焊点的机会将大大降低。可焊性差的待焊部位仍可能形成焊点，甚至通过最终的功能测试，但在应力、热或振动的作用下，焊点失效的可能性将大大提高。可焊性是在实验室中按照标准的条件进行的测试和评估，它评价了特定的熔融焊料对试验的PCB或元器件的润湿能力的大小，主要是测试镀层可润湿能力的稳健性，并不是在模拟实际生产。实际生产的可焊接性能应该通过焊接能力来进行评估，它是工艺和材料（包括焊料、助焊剂、元器件、PCB等），甚至是设备和设计所搭配整合的结果。焊接能力的提高必须通过对这些因素的优化组合，当然，可焊性是基础。焊点的可靠性是由焊接结果的评估和测量所决定，它由试验结果数据统计得出，它跟可焊性和焊接能力密切相关。可以说，可焊性和焊接能力是对焊接在不同方面的要求和评价，焊点的可靠性则是焊接后焊点方面的结果和评价。当前，由于法律和环境考虑的要求，电子产品正在经历无铅化的过程，焊料正从铅锡合金转向无铅合金，其它各种材料和焊接工艺也正在改变之中，因此在对可焊性、焊接能力和焊点可靠性进行评估和测试的同时，必须考虑到标准和方法的改变。