DIN EN 62137-3-2012 Electronics assembly technology - Part 3 Selection guidance of environmental and endurance test methods for solder joints (IEC 62137-3 2011) German version EN 6.pdf

1、August 2012DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 22DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 3

2、1.190; 31.020!$|f$“1896701www.din.deDDIN EN 62137-3Montageverfahren fr elektronische Baugruppen Teil 3: Leitfaden fr die Auswahl von Umwelt- und(Lebens)dauerprfungen fr Ltverbindungen (IEC 62137-3:2011);Deutsche Fassung EN 62137-3:2012Electronics assembly technology Part 3: Selection guidance of env

3、ironmental and endurance test methods for solder joints(IEC 62137-3:2011);German version EN 62137-3:2012Techniques dassemblage des composants lectroniques Partie 3: Guide de choix des mthodes dessai denvironnement et dendurance des jointsbrass (CEI 62137-3:2011);Version allemande EN 62137-3:2012Alle

4、inverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 47 SeitenDIN EN 62137-3:2012-08 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2011-12-13 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2012-08-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN IE

5、C 62137-3:2009-10. Fr diese Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 682 Montageverfahren fr elektronische Baugruppen“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 91 Electronics assembly te

6、chnology“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Ko

7、mitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die V

8、erweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt

9、 sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 6213

10、7-3 Januar 2012 ICS 31.190 Deutsche Fassung Montageverfahren fr elektronische Baugruppen Teil 3: Leitfaden fr die Auswahl von Umwelt- und (Lebens)dauerprfungen fr Ltverbindungen (IEC 62137-3:2011) Electronics assembly technology Part 3: Selection guidance of environmental and endurance test methods

11、for solder joints (IEC 62137-3:2011) Techniques dassemblage des composants lectroniques Partie 3: Guide de choix des mthodes dessai denvironnement et dendurance des joints brass (CEI 62137-3:2011) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2011-12-13 angenommen. Die CENELEC-Mitglieder sind gehalten,

12、 die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Ze

13、ntralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache

14、gemacht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroa

15、tien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische N

16、ormung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique Zentralsekretariat: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2012 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbe

17、halten. Ref. Nr. EN 62137-3:2012 DDIN EN 62137-3:2012-08 EN 62137-3:2012 2 Vorwort Der Text des Dokuments 91/986/FDIS, zuknftige Ausgabe 1 der IEC 62137-3, erarbeitet durch IEC/TC 91 Electronics assembly technology“ wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als EN 62137-3

18、:2012 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2012-09-13 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die der EN entgegenstehen, zurckg

19、ezogen werden mssen (dow): 2014-12-13 Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der Internation

20、alen Norm IEC 62137-3:2011 wurde vom CENELEC ohne irgendeine Abnderung als eine Europische Norm angenommen. In der offiziellen Fassung sind unter Literaturhinweise“ zu den aufgelisteten Normen die nachstehenden Anmerkungen einzutragen: IEC 60068-1:1988 + A1:1992 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 60068-1

21、:1994 (nicht modifiziert). IEC 60068-2-2 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 60068-2-2. IEC 60068-2-14 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 60068-2-14. IEC 60068-2-78 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 60068-2-78. IEC 61760-1 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 61760-1. IEC 62137:2004 ANMERKUNG Harmonisiert als EN 62137:20

22、04 (nicht modifiziert). DIN EN 62137-3:2012-08 EN 62137-3:2012 3 Inhalt SeiteVorwort .2 1 Anwendungsbereich.5 2 Normative Verweisungen .5 3 Begriffe .5 4 Allgemeine Bemerkungen 7 5 Vorgehensweise bei der Auswahl des geeigneten Prfverfahrens .8 5.1 Beanspruchung von Ltverbindungen am Einsatzort und P

23、rfverfahren 8 5.2 Auswahl der Prfverfahren anhand der Formen und Anschlsse/Anschlussdrhte elektronischer Bauteile.10 6 Gemeinsame Aspekte der Prfverfahren.12 6.1 Montage der Bauteile und verwendete Werkstoffe12 6.2 Ltbedingungen14 6.3 Beschleunigte Konditionierung.17 6.4 Auswahl der Prfbedingungen u

24、nd Bewertung der Prfergebnisse18 7 Verfahren der Nachweisprfungen 18 7.1 Festigkeitsprfung der Ltverbindung von SMD18 7.2 Zyklische Biegefestigkeitsprfung21 7.3 Prfung der Ermdung bei mechanischer Scherbeanspruchung22 7.4 Zyklische Fallprfung und zyklische Fallprfung mit der Stahlkugel .23 7.5 Festi

25、gkeitsprfung der Ltverbindung fr Bauteile zur Einsteckmontage25 Anhang A (informativ) Bedingungen des schnellem Temperaturwechsels.27 Anhang B (informativ) Elektrische Durchgangsprfung fr Ltverbindungen.29 Anhang C (informativ) Drehscherfestigkeitsprfung .30 Anhang D (informativ) Einfache Biegefesti

26、gkeitsprfung33 Anhang E (informativ) Zyklische Fallprfung mit der Stahlkugel.36 Anhang F (informativ) Zugfestigkeitsprfung 38 Anhang G (informativ) Kriechdehnungsprfung40 Anhang H (informativ) Bewertungsverfahren fr das Abheben des Lotkegels einer Ltverbindung mit einem Bauteil zur Einsteckmontage.4

27、2 Literaturhinweise 44 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen45 Bild 1 Verbindungsbereiche fr die Zuverlssigkeitsprfungen 7 Bild 2 Faktoren, die die Zuverlssigkeit von Verbindungen, die mit bleifreiem Lot ausgef

28、hrt sind, beeinflussen .8 Bild 3 Beispiel fr die Montageposition eines SMD fr die einfache und die zyklische Biegeprfung sowie die zyklische Fallprfung13 Bild 4 Beispiel fr das Temperaturprofil beim Aufschmelzlten (Sn96,5Ag3Cu,5).14 Bild 5 Beispiel fr das Temperaturprofil beim Aufschmelzlten fr ande

29、re Lote als Sn96,5Ag3Cu,5 15 DIN EN 62137-3:2012-08 EN 62137-3:2012 4 SeiteBild 6 Beispiel fr das Temperaturprofil beim Wellenlten (Sn96,5Ag3Cu,5) 16 Bild 7 Beispiel fr das Temperaturprofil beim Schwall-Lten . 16 Bild 8 Zugfestigkeitsprfung . 19 Bild 9 Scherfestigkeitsprfung 19 Bild 10 Drehscherfest

30、igkeitsprfung. 20 Bild 11 Einfache Biegefestigkeitsprfung . 20 Bild 12 Zyklische Biegefestigkeitsprfung 21 Bild 13 Aufbau der zyklischen Biegefestigkeitsprfung 22 Bild 14 Schematische Darstellung der Ermdung bei mechanischer Scherbeanspruchung fr Ltverbindungen 23 Bild 15 Zyklische Fallprfung 24 Bil

31、d 16 Zyklische Fallprfung mit der Stahlkugel 24 Bild 17 Zugfestigkeitsprfung . 25 Bild 18 Kriechdehnungsprfung 26 Bild A.1 Spannungsrelaxationskurve fr eine bestehende Dehnung bei einer Ltverbindung (Sn96,5Ag3Cu,5). 27 Bild A.2 Zeit bis zum Erreichen des stationren Zustands in der Temperaturwechselk

32、ammer. 28 Bild B.1 Beispiel eines Prfkreises fr die elektrische Durchgangsprfung einer Ltverbindung 29 Bild C.1 Befestigung des Substrats fr die Drehscherfestigkeitsprfung. 32 Bild C.2 Prfvorrichtung fr die Drehscherfestigkeitsprfung und Lagejustierung. 32 Bild C.3 Drehscherfestigkeitsprfung fr eine

33、n Steckverbinder. 32 Bild D.1 Beispiel fr eine Leiterplattenbiegevorrichtung. 34 Bild E.1 Zyklische Fallprfung mit der Stahlkugel 37 Bild E.2 Vergleich der zyklischen Fallprfung und der zyklische Fallprfung mit der Stahlkugel 37 Bild F.1 Zugfestigkeitsprfung 39 Bild G.1 Kriechdehnungsprfung 41 Bild

34、H.1 Abheben des Lotkegels bei Ltverbindungen. 42 Bild H.2 Durchgangsmessung fr das Abheben des Lotkegels . 43 Tabelle 1 Zusammenhang zwischen Prfverfahren und tatschlicher Beanspruchung am Einsatzort. 9 Tabelle 2 Empfohlene Prfverfahren, die fr bestimmte Formen und Anschlsse von SMDs geeignet sind .

35、 10 Tabelle 3 Nach der Anwendung und dem Gewicht von Bauteilen zur Einsteckmontage empfohlene Prfverfahren. 12 Tabelle 4 Zusammensetzung der Lotlegierung 12 Tabelle 5 Durchmesser von Durchgangsbohrungen und Anschlussflchen im Hinblick auf den Nennquerschnitt und den Nenndurchmesser des Anschlussdrah

36、ts . 14 Tabelle 6 Temperaturbedingungen fr schnellen Temperaturwechsel 17 DIN EN 62137-3:2012-08 EN 62137-3:2012 5 1 Anwendungsbereich Dieser Teil der IEC 62137 beschreibt die Auswahlmethode fr ein geeignetes Prfverfahren fr die Zuverlssigkeitsprfung von Ltverbindungen verschiedener Formen und Typen

37、 von oberflchen-montierbaren Bauteilen (surface mount devices, SMD), Bauteilen mit Anschlussmatrix und Bauteilen mit Anschlussleitungen sowie Bauteilen zur Einsteckmontage, die mit verschiedenen Legierungen von Ltwerkstoffen ausgefhrt werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokument

38、e sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 60194, Printed board design, manufacture and assembly

39、 Terms and definitions IEC 61188-5 (alle Teile), Printed boards and printed board assemblies Design and use IEC 61249-2-7, Materials for printed boards and other interconnecting structure Part 2-7: Reinforced base materials clad and unclad Epoxide woven E-glass laminated sheet of defined flammabilit

40、y (vertical burning test), copper-clad IEC 62137-1-1:2007, Surface mounting technology Environmental and endurance test methods for surface mount solder joint Part 1-1: Pull strength test IEC 62137-1-2:2007, Surface mounting technology Environmental and endurance test methods for surface mount solde

41、r joint Part 1-2: Shear strength test IEC 62137-1-3:2008, Surface-mount technology Environmental and endurance test methods for surface mount solder joint Part 1-3: Cyclic drop test IEC 62137-1-4:2009, Surface mounting technology Environmental and endurance test methods for surface mount solder join

42、ts Part 1-4: Cyclic bending test IEC 62137-1-5:2009, Surface mounting technology Environmental and endurance test methods for surface mount solder joints Part 1-5: Mechanical shear fatigue test 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach IEC 60194 und die folgenden Begriffe

43、. 3.1 Zugfestigkeit fr SMD die fr den Bruch der Verbindung zwischen einem Anschlussdraht und einem Substrat hchste aufgewendete Kraft, wenn unter Verwendung einer Ziehvorrichtung in einem Winkel von 45 zur Substratoberflche an einem Gullwing-Anschluss eines SMD gezogen wird IEC 62137-1-1:2007, gende

44、rt 3.2 Scherfestigkeit fr SMD die fr den Bruch der Verbindung eines auf einem Substrat montierten SMD parallel zum Substrat und im rechten Winkel zur seitlichen Oberflche des Prflings hchste aufgewendete Kraft IEC 62137-1-2:2007, gendert DIN EN 62137-3:2012-08 EN 62137-3:2012 6 3.3 Drehscherfestigke

45、it fr SMD das maximale Drehmoment am SMD, das parallel zur Substratoberflche fr den Bruch der Ltverbindung zwischen einem Anschluss/Anschlussdraht und der Anschlussflche auf dem Substrat aufgewendet wird 3.4 einfache Biegefestigkeit fr SMD die Festigkeit der Ltverbindungen von auf einem Substrat mon

46、tierten SMD, wenn das Substrat konvex zu den montierten SMDs gebogen wird; die Angabe erfolgt durch die grte Biegetiefe bis zum Bruch der Verbindungen 3.5 zyklische Biegefestigkeit fr SMD die Intensitt der Kraft, ausgedrckt in der Anzahl der Zyklen zum Erreichen des Bruchs der Verbindung zwischen de

47、m auf dem Substrat montierten SMD-Anschluss/-Anschlussdraht und der Kupferanschlussflche des Substrats, nach zyklischem Biegen des Substrats bis zu einem bestimmten Grad, damit die Oberflche der Bauteilseite des Substrats eine konvexe Form erhlt IEC 62137-1-4:2009, gendert 3.6 Ermdungsfestigkeit bei

48、 mechanischer Scherbeanspruchung fr SMD die Ausbung einer zyklischen Scherverformung auf die Ltstellen durch mechanische Verschiebung anstelle einer relativen Verschiebung, die durch die Fehlanpassung der Wrmeausdehnungskoeffizienten bei der Temperaturwechselprfung erzeugt wird ANMERKUNG Die Prfung der Ermdung bei mechanischer Scherbeanspruchung wird solange fortgesetzt, bis die hchste Kraft auf einen bestimmten Wert sinkt, bei dem die Rissbildung beginnt oder das elektrische Widerstandsmess-gert die Unterbrechung des elektrisc