锡焊生产过程可靠性要求

锡焊生产过程可靠性要求

 

6.1  手工焊可靠性要求

6.1.1  手工焊接的基本规则

操作者在学习手工焊接操作之前，应具备有关焊接工艺的基本知识，如加热、表面润湿、焊料流、适当的焊料量和焊料固化期间零件的固定性等。

6.1.1.1  热力方面((烙铁头与被焊部件间应形成良好的接触

烙铁端头应尽可能地先靠近要求热量的部位，由于良好的接触只能通过熔化的焊料获得，因此焊料应加在铬铁头上与被焊部件间的空隙之中。

6.1.1.2  可润湿表面((使焊剂在正确的位置施行清洁功能

应使带芯的焊剂在被焊表面自由流动，因为焊剂也有助于传热。

6.1.1.3  焊料流((使烙铁与焊点间保持良好接触，直到焊料较好地散开为止

手工焊接中的多数缺陷起源于热量不足，源于烙铁头温度低，因此应使用较高的焊接温度和短暂的焊接时间，使元器件受到的热损伤较少。

6.1.1.4  焊料量适当((施加的焊料量应使导线的外形保持可见

焊点外形应是凸的，焊接时焊锡丝的长度可由接点直观简单地估出，尽量不增加额外的焊料，焊点应以最初的焊料流散开形成。

6.1.1.5  固定性((焊料固化期间不允许被焊部件移动

焊料固化周期的结束可通过焊料表面光泽的突变观察判断。

6.1.2  技术要求

6.1.2.1  烙铁

    a.  根据被焊部件热容量的大小，选取适当功率的烙铁或适当热容量的烙铁头，对有焊接温度要求的元器件应选用恒温烙铁。

    b.  焊接静电敏感元器件时，应选用直流型烙铁并采取可靠的防静电措施，见SJ/T 10533要求。

6.1.2.2  焊锡丝

    a.  手工焊接用焊锡丝应满足GB 3131的要求，可选用Sn60Pb40或Sn63Pb37合金，直径应视产品要求在0.5～1.2 mm之间选择。

    b.  焊锡丝中焊剂的性能应符合SJ 2659和SJ 2660的规范。

    c.  当采用免清洗焊接工艺时，应选用免清洗类焊锡丝，焊剂应采用多芯结构（三芯或五芯）。

6.1.2.3  印制板

    a.  无金属化孔的单、双面印制板应符合GB 4588.1的规定；有金属化孔的单、双面印制板应符合GB 4588.2的规定；印制电路用覆铜箔酚醛纸层压板应符合GB 4723的规定。

    b.  印制电路用覆铜箔环氧纸层压板应符合GB 4724的规定；印制电路用覆铜箔环氧玻璃布层压板应符合GB 4725的规定。

    c.  印制板的验收、包装、运输和保管应符合SJ 2169的规定。

    d.  有效期超出规定的印制板，应对其可焊性是否符合GB 4588.1或GB 4588.2的规定进行确认。

6.1.2.4  元器件

    a.  元器件应符合GB 246.4.28的试验Ta规定，应具有良好的可焊性。

    b.  元器件应能承受GB 246.4.28试验Tb的耐焊接热试验。

    c.  元器件按GB 246.4.30进行XA试验时，应保持良好的外观及其机电性能。

6.1.2.5  辅助设备

    a.  对可能出现热损伤的器件可使用热屏蔽夹。

    b.  脱焊时可使用带有吸锡器的烙铁配套使用。

    c.  焊接静电敏感元器件时，整个现场和烙铁应有防静电措施，如防静电桌面、防静电容器、戴静电手腕带操作等，详见SJ/T 10533要求。

    d.  焊接场地应通风良好，有烟尘过滤装置，按TJ 36规范设置。

    e.  在免清洗焊接工艺中，焊接面应采用气囊吹吸清理。

6.1.3  焊接质量要求和检验方法

6.1.3.1  焊点质量要求

    a.  焊点外形应与自动焊接（如波峰焊、再流焊等）的焊点相似。

    b.  焊点应结晶细密，表面光洁，无冷焊或热焊接痕迹。

    c.  修整和剪截后的引线高度应为0.5～1.0 mm，引线弯曲轮廓应可见，无埋焊。

    d.  焊点不应出现拉尖，焊盘不应翘起。

    e.  规定需增加焊料的补焊焊点，应无堆集的熔焊痕迹。

    f.  禁区内不应残留焊接飞溅物，如焊料球、焊剂等。

    g.  经振动试验和高低温试验后，焊点机电性能应符合产品技术要求。

6.1.3.2  印制板组装件质量要求

    a.  印制板组装的元器件应排列整齐规范；

    b.  印制板组装的元器件机电性能应无损坏；

    c.  印制板应不出现气泡、热损现象；

    d.  手工焊后的印制电路板绝缘电阻应符合产品要求。

6.1.3.3  检验方法

    a.  手工焊和补焊的焊点应采用在线检测仪进行电气功能检测；

    b.  焊点外观质量一般应采用3～5倍放大镜进行目测检验；

    c.  检测重点应放在焊料用量最少的部位。 

 

 

6.2  波峰焊可靠性要求

6.2.1  技术要求

6.2.1.1  波峰焊机

    a.  波峰焊机的安装应严格执行安装技术要求和程序；

    b.  防静电焊接设备的专用接地不得和电网的地线混用，应按SJ/T 10533要求实施。

    c.  设备应装排污设施，保证工作环境有害气体浓度符合TJ 36的规定。

    d.  当使用免洗焊剂时，应采取防燃防爆措施；消防设施应选用惰性气体或干粉式的灭火器材。

6.2.1.2  印制板（参照本章6.1.2.3条）

6.2.1.3  元器件

    a.  一般元器件的可焊性、耐焊接热及外观机电性能要求见本章6.1.2.4。

    b.  表面组装元器件按SJ/T 10669规定，应有良好的可焊性，其镀层应能适应波峰焊工艺要求。

6.2.1.4  元器件引线的成型及其安装

    a.  短引线的成型应符合有关技术规定；

    b.  元器件安装应符合有关技术规定；

    c.  不宜波峰焊接的元器件，待完成波峰焊接后再进行装焊。

6.2.1.5  焊剂和焊料

焊剂和焊料质量要求见第六章。

6.2.2  工艺参数

6.2.2.1  助焊剂密度

印制板的焊接面应涂覆助焊剂，并严格控制其密度，一般不应高于试样检测的密度。

    a.  松香基助焊剂密度应控制在0.82～0.84 g/cm3;

 

    b.  水溶性助焊剂密度应控制在0.82～0.86 g/cm3;

 

    c.  免清洗和有特殊要求的助焊剂密度按技术条件；

    d.  对固体含量＜3％、密度(0.80 g/cm3的免清洗助焊剂，应采用控制酸值的方法控制其作用。

6.2.2.2  预热温度

印制板在涂覆助焊剂后应进行预热，以吸收足够的热量和去除溶剂，防止波峰时产生翘曲变形。

对预热温度较为敏感的免洗低固体助焊剂，应控制其进入波峰前刚好达到预热温度。

宜选用温度可分段独立调整的预热设备，以控制预热曲线。初预热时间应足够长，使助焊剂充分溶解印制板的预涂保护层。预热温度见表17，一般在印制板元器件面检测温度。

6.2.2.3  波峰焊接温度

焊接温度取决于焊点合金层形成的温度，随焊料不同稍有差异，一般为250±10 ℃；波峰温度应设定在±2 ℃范围。印制板元器件面温度要求见表17。

 

表17  印制板工艺温度

印制电路板类别

印制电路板元件面的温度（℃）

 

单面板

80～90

 

双面板

90～100

 

 

6.2.2.4  波峰高度和压锡深度

波峰高度影响焊料流速和焊件与波峰的接触状况，一般在0～10 mm之间调整，波峰高度应不出现湍流，控制在8 mm左右。

压锡深度应为印制板板厚度的1/2～3/4 倍，可设置印制板支承架以保持压锡深度稳定。

6.2.2.5  牵引角

牵引角影响焊件与焊锡的接触分离情况，其数值应根据产品焊点密度选取，一般在（5～7）°之间，表面组装元件和高密度金属化孔的牵引角宜选得大些。

6.2.2.6  焊剂涂覆量

发泡型助焊剂，涂覆量用发泡的粒度（1.0～1.5 mm左右）、泡沫宽度和流速进行控制，泡沫高度一般不超过印制板厚度的3/4。

喷涂型助焊剂，涂覆量用雾化粒度、焊剂流量和单位时间内往复喷涂次数进行控制。

6.2.2.7  传动速度和焊接时间

传动速度影响焊件的预热时间、焊接时间、焊点与焊料的分离过程等，应以焊接时间控制波峰焊机的传动速度，一般为2.5～3.5 S。

传动速度和焊接时间的关系式为：

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

式中： L——波峰宽度，通常L为60 mm；

t——焊接时间  s；

V——传动速度  mm/s。

可见，要有足够的焊接时间并保持较高的传动速度，波峰宽度L应可以调整，较好性能的波峰焊机可满足此要求。

对免洗型低固助焊剂，其活性成份活化周期较松香基助焊剂短，焊接时间一般取2～3 s，并应严格控制波峰面温度，使焊剂在焊点脱离锡面时仍保持一定的活性。

6.2.2.8  焊料

    a.  波峰焊使用的焊料为锡铅共晶合金，一般锡的重量比为63％；

    b.  对焊料应定期取样分析，合金含量或杂质超标时应及时调整或更换；

    c.  焊点的饱满程度可通过改变回流角实现控制，元器件引线较长的选用较大的回流角，短引线元器件的回流角与牵引角相同。

    d.  焊料杂质允许范围，见表18的规定。

表18  焊料杂质指标

杂质

容限

杂质超标时对焊点性能的影响

 

铜1)

0.300

焊料硬而脆，流动性差

 

金

0.200

焊料呈颗粒状

 

镉

0.005

焊料酥松易碎

 

锌

0.005

焊料粗糙和颗粒状，起霜和多孔的树枝结构

 

铝

0.006

焊料粘滞，起霜多孔

 

锑

0.500

焊料硬脆

 

铁

0.020 

焊料熔点升高，流动性差

 

砷

0.030

小气孔，脆性增强

 

铋

0.250

熔点降低，变脆

 

银

0.100

失去自然光泽，出现白色颗粒状物

 

镍

0.010

起泡，形成硬的不溶解化合物

 

 

注：1)根据经验，杂质铜含量是锡槽中首要控制的指标，由于铜在锡铅焊料中有较高的溶解速度，因此杂质铜在锡槽中的上升速度相当高，铜在锡铅焊料Sn63Pb37中，温度为250℃时的饱和度约为0.5％，通常其上限(0.4％时，对一般焊接并不产生影响；当焊接表面贴装元器件时，如SOIC或QFP,由于引线间距较小，杂质铜的百分比应控制在0.25％以下，以防止产生桥接、拉丝等焊接缺陷。当铜含量超过容限时，应采取适当措施，如低温除铜工艺，以降低锡槽中铜的百分比，而不是采用更换的方法。

6.2.3  焊接质量要求和检验方法

6.2.3.1  焊点质量要求

    a.  焊点应外形光滑，焊料适量，最多不超过焊盘外缘，最少不少于焊盘面积的80％（润湿角末端），金属化孔焊点的焊料应上升到上层焊盘，覆盖面积大于上层焊盘面积的90％，元器件引线末端应清楚可见；

    b.  焊点应结晶细密，表面光洁，无针孔、麻点、焊料球；

    c.  焊料边缘与焊件表面形成的润湿角应为15～45 (；

    d.  焊点高度一般应≥引线直径；

    e.  焊点不应出现拉尖、桥接、脱焊、开孔和焊盘翘起及虚焊、漏焊现象；

    f.  单板疵点率应满足技术条件规定；

    g.  焊点经振动和高低温试验后，机电性能应符合产品技术要求。

6.2.3.2  印制板组装件质量要求

    a.  印制电路板焊后翘曲度应符合有关技术规定；

    b.  印制电路板上元器件的机电性能不应损坏；

    c.  印制电路板不应有气泡和热损伤现象发生；

    d.  印制电路板清洗后绝缘电阻应(1010Ω，焊点不应有腐蚀现象；

    e.  不清洗印制电路板的绝缘电阻值应符合有关技术规定。

6.2.3.3  检验方法

    a.  焊点检验通常采用肉眼或3～5 倍放大镜目测，大批量生产应定期对焊点进行金相结构检验或采用Ｘ光、超声、激光等方法进行检查；

    b.  印制电路板应采用在线测试仪进行功能检测；

    c.  清洗后的印制电路板，绝缘电阻可按GB 9491规定的方法检验，也可通过测量清洗去离子水的电阻率进行间接测定。

6.2.4  其它

波峰焊典型工艺流程和波峰焊机基本操作规程见SJ/T 10534的附录A和附录B。

 

6.3  再流焊可靠性要求

6.3.1  再流焊方法分类

    根据再流焊加热方式分为: 红外再流焊、汽相再流焊、激光再流焊三种。

6.3.2  红外再流焊性能参数

    红外再流焊适用于各种批量SMA的制造，有红外、红外加热气流、红外加惰性热气流三种方式。应具备以下性能参数。

6.3.2.1  系统稳定时间

    从冷机状态启动设备，到稳定于某温度曲线所设定的参数所需的时间。具体可使用相关仪器测试达到设定温度(误差±2℃)的时间。该时间越短，设备性能越好。

6.3.2.2  传送带横向温度稳定性

    设定某一温度曲线，待其达到稳定后，测定传送带最宽两点的温差。在整个温度曲线范围内，该温差越小越好，一般应在±2 ℃范围。

6.3.2.3  系统重复性

    在空载状态下，设定某一温度曲线，待其达到稳定后，在一定时间内(约10 h.不定期地测试温度若干次，与所设定的温度值进行比较。在整个测试时间内，实测值与设定值的差别越小，重复性越好，一般应在±2 ℃范围。

6.3.2.4  系统转换时间

    设定两条温度曲线A和B，当机器稳定在A后，调启B，测试其达到稳定的时间，该时间越小越好，一般应≤6分钟。

6.3.2.5  系统负载变化能力

    在某一温度曲线状态下不间断加载PCB，在PCB上设置若干个测试点，在不同时间(1、5、8、10、15min)下测试，同一点的温差应在±2℃范围内。然后停止输入PCB，3 min后，测试温度曲线，实际温度与设定温度之差的值应≤2℃。

6.3.2.6  等温区性能

    在一定范围内，PCB通过等温区的时间越长，温度越稳定，设备性能越好。一般设定某一等温区温度的温差应≤2℃；在相同的传送速度下，能使PCB通过等温区的时间较长的设备较好。

6.3.2.7  PCB上下面温差

    底部无冷却的设备，当PCB上面达到再流焊温度时，底部温度应低于上部尖峰温度35℃以上。

6.3.2.8  传送带速度精度、宽度的一致性、稳定性

    传送带在速度控制范围内, 设定高、中、低三种速度，测定速度与设定值之差的值应≤2 mm/min；传送带宽度设置成最小、状态，各自入口与出口的宽度差应≤2 mm。在传输过程中，无论是空载还是满载，传送速度应稳定均匀，无任何抖动和间隙。

6.3.2.9  氧气含量

    对使用氮气的设备，含氧量测试值应低于氮气源含氧量与设备氧含量标称值之和。

6.3.2.10  氮气消耗量及可使用时间

设定某一氧含量，启动氮气后，达到该氧含量的时间即为设备氮气稳定时间；在氮耗量相同的情况下，该时间越短越好。氮气可使用时间由式（3）计算。

 

H = P V / S                                       (6.2)                                                                      

 

式中：H((氮气使用时间；

  P((氮气源压力；

  V((氮气源容积； 

 

  S((设备标准状态下氮气消耗量。

6.3.2.11  气流速度

    强制对流热风型再流焊机，热风要求大流量、小流速，宜用下述方法进行测试：将若干小型片式器件(如1206或1005)放置于光板上, 将气流量开到, 通过再流焊机, 器件应无任何位移。

6.3.2.12  红外再流焊的温度曲线

    红外再流焊典型的预热焊接温度－时间曲线，应按 SJ/T 10670- 6.5.2.1推荐的典型曲线。可根据具体情况进行试验和试生产，测试并确定焊接效果的温度曲线。

6.3.3  汽相再流焊

    汽相再流焊有批装式和连续式两种。汽相焊以气流加热，不必控制进入焊点或PCB的热量，适于焊接形状不规则的元器件、插针和连接器等。其焊接温度应(215℃，焊接时间一般5～20s，大的复杂零件(40s。应根据被焊物体的形状尺寸，选择足够的加热功率，以确保空载和加载焊接都有一个较好的蒸气罩，以防止饱和蒸气与空气交界区的气体扰动和增加蒸气的逸出。应通过预热和严格控制升温速率等措施，减缓焊接开始阶段对元器件和PCB的热冲击。

    典型的带预热的焊接温度((时间曲线，可引用SJ/T 10670-6.5.2.2推荐的曲线。

6.3.4  激光再流焊

    激光再流焊工艺，一般应控制焊接时间与焊接功率。影响参数选取的因素主要是焊接材料和结构。推荐以下典型的工艺参数及其取值范围：

    a.  激光照射时间：0.5～2.5 s；

    b.  激光照射功率:≤20 W；

    c.  激光束直径：0.2～1.2 mm。

 

6.4  可焊性的检测与判别

6.4.1  印制板可焊性检测

6.4.1.1  方法原理

金属的可焊性取决于金属表面被熔融焊料所润湿的程度。在相同的测试条件下，可焊性主要取决于金属的成分及其表面状态。

本方法是在规定的测试温度、时间、助焊剂等条件下，使试样以水平方式、恒定速度模拟浸焊过程，通过检查焊接结果，依据有关技术条件评定试样的可焊性。

6.4.1.2  试验条件

测试一般应在GB 2421中规定的正常试验大气条件下进行。

6.4.1.3  测试设备

可焊性测试仪，性能见GB 4677.10的附录B。

放大镜或显微镜，一般放大3～5 倍，特殊情况50～100 倍。

6.4.1.4  测试条件

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

   b.  助焊剂((一般采用非活化松香焊剂，难焊样品可采用活化松香焊剂，焊剂配比和规格见GB 246.4.28附录C。

    c.  测试温度((测试时的焊料温度应保持在235℃。

    d.  测试时间((一般选用3～5 s。

6.4.1.5  加速老化试验

在可焊性试验之前，根据设备制造者要求或经双方同意采用加速老化试验，可参照下列方法进行：

    a.  优选方法，按GB 246.4.3；

    b.  选择方法1，按GB 246.4.4；

    c.  选择方法2，蒸气/氧化加速老化试验，按GB 4677.14。

6.4.1.6  试样及处理

    a.  试样为边长30±1 mm的正方形，取自成品印制板的适当部位或试验板；

    b.  涂助焊剂，将无污染的试样浸入助焊剂中保持1 min，注意除去金属化孔内气泡，取出后垂直放置以便流掉多余焊剂。

6.4.1.7  测试步骤

    a.  将已涂覆焊剂的试样装入测试夹具中，安装到可焊性测试仪上；

    b.  在焊料温度稳定后，按设定时间启动可焊性测试仪，对试样进行自动测试；

    c.  测试结束后，用适当有机溶剂清除试样上的焊剂残渣。

6.4.1.8  检查和评定

    a.  检查：在适当光线下，用放大镜观察试样的润湿状态，必要时采用剖切孔的方法，用250倍显微镜观察金属化孔内的润湿状态；

    b.  评定：没有金属化孔的单、双面印制板按照GB 4588.1中的有关要求进行评定；有金属化孔的单、双面印制板按照GB 4588.2中的有关要求进行评定；多层印制板应按有关技术要求进行评定。

6.4.1.9  利用波峰焊机评定印制板的可焊性

    a.  试验目的

    证实印制板的制造工艺和存放条件、存放时间对印制板可焊性的影响。

    b.  试验方法

    当试样为刚刚送交的成品或储存超期的印制板时，应在满足数量要求的母体中随机抽样，插入正在正常生产的波峰焊机中进行试波（空波试验）。

    c.  试验条件

    按正在生产中的焊接工艺参数（焊剂品种和涂覆量、预热温度、波峰温度、输送速度、焊接时间、输送角度等）进行自动焊操作，对于有金属化孔的单、双面或多层印制板浸入波峰深度不超过板厚的1/4。

    d.  检查和评定

    按GB 4677.10的要求进行。当所用焊剂活性和焊接温度均超过试验条件规范，出现不定性问题时，应按标准试验方法重新进行评定。

6.4.2  元器件引线可焊性测试

6.4.2.1  技术要求及考核项目

6.4.2.1.1  镀锡引线组成材料的化学成分

    按GB 12061的规定。

6.4.2.1.2  规格尺寸及偏差

    镀锡引线的规格尺寸标准按表19的规定。

 

 

表19  引线直径标准                     mm

标称直径

0.3

0.4、0.5、0.6

0.7、0.8、1.0

1.2、1.4、1.5

 

允许偏差

＋0.014

＋0.020

＋0.030

＋0.040

 

 

－0.007

－0.010

－0.015

－0.020

 

 

6.4.2.1.3  表面质量

镀锡引线表面应光洁、应无镀层脱落，无黑斑、锈蚀、伤痕和尺寸超差的锡瘤、毛刺等缺陷。

6.4.2.1.4  镀层连续性

镀锡引线的镀层应连续，应符合GB 4909.9-10的规定。

6.4.2.1.5  镀层结合力

镀锡引线的镀层与基体金属间的结合力应符合GB 4909.11的规定。

6.4.2.1.6  可焊性考核

    a.  考核引线在155±2 ℃的恒温箱中加热16 h后的可焊性；

    b.  考核引线在100 ℃水蒸气中连续放置4 h后的可焊性；

    c.  可焊性试验采用焊球法和润湿称量法，试验温度235±2 ℃，以焊球法考核焊接的时间，以润湿称量法考核3 s的实际润湿力与理论润湿力之间的百分数。润湿称量法为仲裁试验法，引线可焊性指标按GB 246.4.21、GB 246.4.28和GB 246.4.32的规定。

6.4.2.1.7  可焊性相关试验

    a.  镀锡引线可焊性相关试验列于表20。

 

表20  引线可焊性试验方法

项    目 

试  验  方  法

 

表面质量

（3～5）倍放大镜，目测

 

镀层厚度

SJ 1281

 

镀层的连续性

GB 4909.9或GB 4909.10

 

镀层的结合力

GB 4909.11

 

可焊性

GB 246.4.21、GB 246.4.28和GB 246.4.32

 

 

    b.  试验环境：温度15～35 ℃，相对湿度（45～75）％ 。

    c.  试验样品在进行可焊性试验前，不进行清洁处理。

    d.  老化试验结束后，试样应在正常大气条件下放置恢复2～24 h后再进行可焊性测试。

    e.  焊球法按GB 246.4.28第4.8条“试验方法3（温度为235℃的焊球）”规定实施，焊剂配比和规格见GB 246.4.28附录C，切割焊球速度为10 mm/s。

    f.  润湿称量法按GB 246.4.21和GB 2424.32规定实施，焊剂配比和规格见GB 246.4.28附录C，试样浸入焊槽的深度为3 mm。

g.  多硫化钠浸渍法按GB 4910中9.2和9.3条实施，试棒直径按表21的规定，引线在其上卷绕3圈后完全浸入多硫化钠溶液中30 s，经清水冲洗后，试样的螺旋卷绕部分的外周表面应不发黑，镀层应无裂纹。多硫化钠溶液的制备按GB 4909.11中4.1～4.4进行。

    h.  显微镜观察法是将引线按表21的要求卷绕3圈后，直接放在50～100倍的显微镜下进行观察，螺旋外周表面应无镀层裂纹。

 

表21  引线试验试棒直径

引线标称直径d (mm)

试棒直径不大于

 

d≤0.68

4d

 

d(0.68

5d

 

 

6.4.2.2  可焊性评定

6.4.2.2.1  元器件锡焊连接的可靠条件

    a.  锡焊连接的焊点可靠性取决于下述三个条件：

    (  连接设计：包括选定的被连接的金属零件的形状、尺寸、成分和组装方法。

    (  被连接金属零件表面的润湿性。

    (  焊接连接所用的条件：包括温度、时间、焊剂、焊料合金、设备等。

    b.  锡焊对元器件的要求：

    (  耐热性能：应承受超过所用焊料合金液相温度线足够高的温度、保持足够长的时间（包括焊接润湿、返工和用烙铁维修），性能不会产生短期或长期变化。

    (  耐机械和化学应力：应承受清洗过程的机械和化学应力，不产生短期或长期的损伤。

6.4.2.2.2  试验安排

元器件在试验过程中将受到各种应力的作用，有可能影响可焊性试验的结果，因此，在制定可焊性试验规范时应精心设计试验程序，避免得出错误结论或影响其他特性的试验。试验顺序一般按以下原则安排：

    a.  非破坏性试验和按规定应进行的诸如加速老化试验，可安排在可润湿性试验之前进行；

    b.  耐焊接热试验应采取热屏蔽预防措施，使之与长期运行试验无关；

    c.  在气候试验之前，应考虑是否清洗焊剂残留物；在机械和化学试验之前，应考虑是否去除活性焊剂残留物。

6.4.2.2.3  可焊性试验参数

通常，锡焊生产不需要选择不同形式的元器件去适应不同的安装条件，而是广泛采用表22所列的工艺参数范围。

 

表22  焊料工艺温度

焊      料

近似共晶成分的锡铅

 

 

烙铁焊        （230～300）℃

 

工艺温度范围

槽焊或波峰焊  （230～260）℃

 

 

汽相再流焊    （210～260）℃

 

 

红外线再流焊  （200～280）℃

 

 

烙铁焊            （1～5）s

 

热暴露持续时间

槽焊或波峰焊      （3～5）s

 

 

汽相再流焊      （20～60）s

 

 

红外线再流焊    （30～60）s

 

 

表列参数是根据高应力和低应力经验综合而成的。高应力是指工作温度高或热暴露时间长，其特点是可以改善润湿性但易损伤元器件；低应力是指工作温度接近焊料熔点或热暴露时间短，其特点是元器件不易受损，但不易焊接或焊接质量差（产生冷连接的概率增大）。经综合考虑，标准的试验参数为：可焊性试验温度235 ℃，耐焊接热试验温度为260℃。元器件在通过此试验后，应仍能承受通常组装过程的应力范围。

对耐焊接热试验，为使其迅速润湿，宜采用活性焊剂，保证受试元器件的加热时间尽可能短。当试验大热容量元器件时，应保证温度高于焊料液相线40 ℃以上，焊料槽容量应足够大，能有效保持其温度。

6.4.2.2.4  可润湿性试验

可润湿性试验是将元器件引出端与焊料结合在一起，根据标准进行润湿质量判定。焊接时间试验，是对焊料边界所有点上的接触角均匀下降到一个低角度时所需要的时间进行测估。有的用目测进行评定，有的则进行时间测量，完全定量的试验应测量样品上焊料表面张力与时间的关系曲线。一般，延长浸渍时间，接触角可能再次增加，焊料从样品表面收缩，产生弱润湿。

各种试验方法及其适用范围见表23。

  

表23  试验方法适用范围

试验方法

适  用  范  围

 

焊槽试验

 适用于元件引出端

 

烙铁试验

 适用于不宜用其他方法试验的引出端（定性）

 

焊球试验

 适用于圆形引线，测量润湿时间

 

旋转浸渍试验

 适用于印制板样件，测量润湿程度和弱润湿

 

润湿称量试验

 适用于具有规则截面的引出端，测量润湿力和时间（定量）

 

浸焊试验

适用于表面安装元器件（定性）

 

微润湿称量试验

 适用于表面安装元器件（定量）

 

 

    对于可润湿性定性试验的试验程序和注意事项以及表23中各项可润湿性试验方法的具体要求，见GB/T 2424.17中7.1.2～7.6；对于表面安装元器件的可焊性，金属化层的耐溶解性和耐焊接热试验（同样适用于一般元器件）中涉及的局限性、严酷度选择以及浸渍姿态，见GB/T 2424.17中7.7。

6.4.2.2.5  试验说明

  图1给出了组成试验T的各个部分和各种方法以及它们之间的相互关系。其中方法1A（260 ℃焊槽）、方法1B（350 ℃焊槽）和方法2（350 ℃烙铁）本身不是一种试验方法，是模拟在电性能和引出端强度等试验之前的加热气候暴露，因此不包括在焊接过程中耐机械应力的试验程序。

6.4.2.2.6  试验材料的选择

    a.  焊料选择

    在电子和电工设备中焊接用焊料大多采用Sn60Pb40(多数用于人工焊接）和Sn63Pb37(多数用于波峰焊和再流焊）锡铅合金，一般试验均选用Sn60Pb40合金。经验表明，杂质含量符合GB 246.4.28附录B要求时，不会影响焊料的润湿能力。

  b.  焊剂选择

  在电子和电工设备的焊接大多采用带有活性剂的松香焊剂（改性的或天然的）。活性剂用于改进焊剂的润湿性或增加金属氧化层的溶解速度，可以缩短焊接时间，其配方一般是不公开的。为避免对每一种活性焊剂规定一个焊接时间，并使试验能包括最坏情况，试验一般采用非活性的松香焊剂，也使焊接持续时间变得易于测量。只有在非使用活性焊剂就无法进行焊接试验的情况，才允许使用规定的活性焊剂试验。

 

图1 可焊性试验方法

 

常用的焊剂是异丙醇松香溶液或乙醇松香溶液。松香重量比在（25～40）％之间时，一般不影响焊接时间；为使在试验中不因溶剂的蒸发引起浓度增加而影响试验结果，宜选择重量比为25％的标准浓度。

6.4.2.2.7  加速老化试验方法

元器件引线自然老化（装上印制电路板之前的储存）的影响因素主要是：

    a.  封装形式；

    b.  存放的自然环境（温度、相对湿度、大气污染等）；

    c.  引线材料及其镀层的特性。

由于自然老化方式不同，如扩散氧化、硫化、部分水化甚至有显著腐蚀，导致原本制造工艺和镀层相同的引线的润湿性发生差异。一般，元器件在产出后的几个月甚至几年后才使用，因此应维护其引线表面的润湿性。通过加速老化试验可预计元器件的老化特性，有助于维护其引线表面的润湿性。

模拟自然老化试验的环境条件：温度0～35 ℃、相对湿度(50～95)％。试验应在没有二氧化硫、硫化氢等气体条件下实施GB 246.4.28的加速老化程序。

对已经预计到表面退化原因的元器件，可采用老化试验方法2（长期湿热试验Ca，10d）和老化试验方法3（干热试验Ba155℃，16h）。前者适于由金属间的扩散引起表面变化的元器件，后者适于由氧气和水气引起表面变化的元器件。

  对于无法预计其变化过程和虽有规范但没有给出镀层种类的元器件，宜采用老化试验方法1（蒸汽老化），按所需的严酷度选择1 h或4 h老化试验。1 h老化适于元器件制造后很快就使用的情况，4 h老化适于元器件经过长时间储存后才使用的情况。