1、中华人民共和国电子工业推荐性部标准基本环试验Ta:润湿称量法可焊性试验Basi c en v: ronmen tal t俨stingprocedures Part 2 : Tests 5J/Z 9001.32 87 1 E C 68 2 54 ( 1985 ) Test Ta: Solderability testing by.the wetting balance emthod ，啕1 目的本试验用以确定元器件的任何形状引出端的可焊性-特别适用于作仲裁试聆和不能用其它方法作定量试验的元器件引出端锡焊的可焊性评定。2 述试验样品从一个灵敏的秤上悬吊下来常用一个弹簧系统)，使其浸入保持规定温度的
2、熔融焊料中使底边至规定深度。作用于浸渣的试验样品上的浮力和表面张力的垂直方向上的合力由传感器测定并转换成信号，该信号由一高速特性曲线记录仪将它作为时间的函数连续记录下来，然后将比曲线与一个具有相同性质和尺寸并能完全润湿的试验样品所得到的曲进行比较有两种试验模式za .固定模式z用于研究试验样品的特殊区域的可焊性，本标准所求标准化的就是这种模式。b .扫描模式z用于研究试验样品的外仍在考虑中.面区域可焊性的均匀性。这的标准化3 备的说明适合于试验的方框图示于图1中 ,1 秤干干支点?口弹簧图1试验样品焊料一一一一一一一样品夹具焊糟得槽升降机构中华人民共和国电子工业部1978 11一27批准1 一
3、i曲创机1铺在j放j4tE控制器SJ/Z 9001.32 :87 蝇中只要符合附录A提出的要求，允许采用其的任何设备。用于试验样品在垂直方向上合力4 品的准备在试验样品的准备过程中，应小心保护试验样品，不让被试表面的任何部分受到沾污，特别不允许用手触及。只有当有关规范有要求时，才允许漫渍在室温条件下中性有机溶剂中进行清洗，不允许用其它清洗方法。若有要求，应按SJ/Z9001.31 ( 1 E C 68一220) 基本环境试验规程第二部分各种试验试验T锡焊4.5条的规定进行加速老化。S 试验条件5.1 焊料所用焊料应按SJ/Z9001.31(IEC682 20)中附录B的规定.5.2 焊剂所用焊
4、剂应按SJ/Z9001.31 ( 1 E C 68一220)中附录C中规定的一种焊剂。5.3 程序当将试验样品安装在合适的夹具上以后，应将要试验全部表面浸渍到室温条件下的焊剂中去，多余的焊剂可以用立即把试验样品垂直地竖立在清洁滤纸上1-，5秒钟的方法摘干。准备进行试验前焊料的温度应为235士，3OC。将试验样品垂直悬吊在焊槽上面30士15秒，此时试验样品的下部边缘离锡面20立5mmo以使在试验开始之前，让绝大部分焊剂榕发掉。在此干燥期间应调节悬吊着的试验样品至要求的零位，并将记录笔也调到零位y紧接在试验开始之前，用合适材料做成的刮板刮去焊料表面的氧化物。然后将试验样品以20士5mm/s的速度浸
5、入熔融焊料中至规定深度，并在比深度保持规定的时间，再以20士5mm/s的速度取出。当试验样品浸愤位置保持，就得到了力-时间记录曲线的有关部分。为F6 结果的表示6.1 曲线记录轨迹的形式-l .l._. 一一. l z a f a t F俘。I 时间tF测M B 国22 5J /2 9001.3287 曲线可以用两种形式记录，其差别仅仅在于力的读数的极性不同。在图2中向上的力(不润湿示作正，向下的力(润湿示作负。通常C点的力与B点的力相等，指示稳定润湿情况，若C点的位置高于B点，则在润温中就呈现一些不稳定情况(见附录B，B6.1.3条。6.2 曲线上各点的含义6.2.1 to是焊料表面与试验样
6、品开始接触的时间，是力和时间的开始点。6.2.2 A点是达到了这样一个瞬刻，此时作用于试验样品上的力等于计算出来的浮力，而接触角为900C。在浮力计算中的提横深度系指原来的焊料平面以下的深度，通过A点的水平虚线为浮力线，所有的力均参照浮力线/1-1川旦。6.2.3 B点是在规定的浸渍周期内所获得的最大合成向下力。6 .2.4 C点是在规定的漫渍周期的末尾的点，对同一试验样品而言，C点和B点力的数值可能相同(见B6.1.3条。6.2.5 在固定模式中未考虑在试验样品中取出过程中形成轨迹6.3 参考润湿力为了实用上有个参考，借以比较试验结果，对试验的每一种元器件应贯彻下列程序。在为试验而抽取的样品
7、中取一个试验样品，在使用5J/Z9001.31 ( 1 E C 68 2 20)的活性焊剂的最佳条件下预土焊锡，预上焊锡可以在与润湿试验所用相同条件下在润湿秤量测试设备上进行。预上焊锡的程序应在同一试验样品上重复进行直到所读出的最大力不再进一步增加为止，参考润湿力就是这个最大的力。为了研究某些材料锡焊的一般适应性，参考润温力可以和理论润湿力进行比较。此理论润湿力是在合适的表面张力常数和焊料合金密度下在发生完全润湿的条件下获得的，理论i闰湿力可由下列公式求得zF 0.4P-O.08V 式中:P-一试验样品的浸渍部位的周长(以mm计)。V一一试验样品的夜夜部分的体积(以mm3计)。F以mN计。注g
8、只有弯液面附近试验样品的横截面在其长度方向上谊定不变时，本公式才适用。公式中的常数值取决于焊料合金种类、焊接温度和所见焊剂。系数值。.4N/m仅适用于本试验中所规定的条件。(见附录BB6.2条)6.4 试验要求可焊性要求可以用下列一种或几种参数来表示=a. 在润湿开始时，时间间隔(A-to)的取兀1且Fb. 在润湿过程中，在规定时间的力的最小值，表达为参考润湿力的百分数，c 在润湿稳定时，在规定的设请周期的末尾的实际润湿力，表达为最大润湿力的百在C点的力分数，即比值z工-rE士的岖IJl且。3 SJ/Z 9001.32 87 7 有关规范应作出当规定以润湿秤量法来进行可焊性试验时，应规定下列细
9、节&a . 是否要求去油污，b 当有要求时，规定老化方法，c 所用焊剂的类型sd . 在试验样品上进行测试的部位Ee 浸渍深度sf 自溃持续时间，g. 在曲线上侧惠阳否班h. 这些参数的可接收的国。4 5J/Z 9001 , 32 87 一一-阁-司-.-眩耀，.-. -. 画画幅二匾。-鼻蹋踊啤恤.也陆9-也且-画画画-糊-崎岱-，担蝇嗣峭-也品甲阳坷.w.-.叫础嗣.，附录A测试设备的性能为了鉴定，将包括曲线记录仪在内的完整的设备作为整体应具有下列特性zAl 曲线记录仪记录机构的响应时间应满足下列要求:在最大负荷位移处，应能在0，35内返回到中心零点，其过;中不大于相应的最大负荷值的1%。
10、A2 仪器应设若干灵敏度分档。最灵敏的挡相当于在200mg质量:悬吊在试验样品夹具上时，至少应能产生从中心位置开始的最大偏移。A3 绘图速度不得小于10mm/s。A4 记录曲线上的电气和机械噪声当量不应超过4)重新将陆码放在夹具上Ff . 重复d-e的操作至少5- 6次然后关闭记录仪。在记录纸上所得曲线即给出了设备在所选档位灵敏度、记录笔的响应时间和它返回到零位的一致性。B4.1.3 灵敏度调节(见附录AA2条)为了试验不同只寸的试验样品，需要用灵敏度革程调节装置，使用带有放大量可调节的器的曲线记录仪可以很方便地达到这一目的。若这些满刻度的力在20mN到lmN之间(相当于加上2g到100mg的
11、质量即可适应周长在20mm到lmm之间的试验样品。B4.1.4 绘图速度(见附录AA3条)为了能对力-时间曲线上的拐点有足够的鉴别力，需要10mm/s的最小绘图速度。B4.2 秤系B4.2.1 弹簧刚度见附录AA6条抨系用来测量作用于试验样品上的力引起弹簧组件的位移，这一位移导致泣横在焊料中的试验样品的深度的变化，从而相应地引起浮力的变化。因此要求弹簧系统要有足够的刚度以使在试验中弹簧的偏移和由此引起浮力的变化与测量中的其它力相比可忽略不计。B4.2.2 噪声电平(见附录AA4条在最灵敏的试验量程档，在轩与放大器系统内的电气和机械噪声电平应不超过信号电平的10%。B4.3 焊槽(见附录AA7条
12、)焊槽应具有足够大的热容量，以便能够按规定的精度要求保持试验温度，试验样品应离槽壁足够远以使作用在试验样品上的力不受焊料表面边缘弯液面的影响。选择2350C的的目的是为了提高试验的鉴别力。某些镀层，例如光亮镀锡或镀金，在60%的锡和40%的铅组成的焊料中，其熔解速率在2350C到2500C之间有明显的变化，在这种场合有关规范规定，可以用2500C槽温来进行试验。B4.4 槽的升降机构和控制B4.4.1 浸i责深度(见附录AA )条)必须规定试验样品在熔融焊料中的设清深度，?受损深度必须满足下列条件za. 在润湿过程中，上升的焊料弯掖面要跨过所关心的区域，同时，试验样品与焊槽j局部又要保持定距离
13、，必要时需修剪试验样品的端部。7 5J /2 9001，32一87二一b , 弯液面应跨过一个具有相同截面积的区域。c , 亘调度应在士o，2mm范围之内，以保证的情况下浮力的修正量符合士10%的要求(浮力的修正量通常是很小的。注a浸渍得越深，浮力线偏离中心零位越大，即使在完全润湿的情况下，最后信号可能仍保持在初始平衡点之上。浸渍得越深，川、焊料到试验样品热传输的有效界面越大，因此润湿过程被热传输效应延迟得越小。B4 , 4 , 2 设jji速度(见附录AA10条)对于标准的操作方法而言，与更大的速度和更小的速度相比已知1625mm/5的速度是令人满意的折衷，速度太大了在焊槽中可能产生冲击波，
14、它会干扰力的测量，而速度太了就会使在弯液面升起的重要起始阶段焊槽仍在移动中。B4 , 4 , 3 浸渍持续时间(见附录AAll条试验样品的锡焊过程时间大于105通常是不允许的，然而对不好焊的或热容量大的试验样品为了收集足够的信息需要停留105的时间，对于小试验样品(例如引线通常停留55的时间已经足够。比较在试验周期初期阶段所记录的力的数值和停留时间的末尾所记录的力的数值能够提供焊料和试验样品之间界面稳定性的信息(见601 ，3条。B5些典型的力-时间曲线下列各例中，力-时间曲线上，作用于试验样品上的力，向上的那一部分曲线表示不润湿，我们用正值表示p向下的那一部分曲线表示润湿，我们用负值表示。在
15、抵销了试验样品重量的情况下，虚线代表在试验周期开始时的情况，水平实践表示湿力等于零时的浮力偏移。试验样品的浮力可由其浸渍部分的体积和它所取代的熔融焊料的密度计算出来，在2350C 的规定试验温度下，对于60%的锡和40%的铅的熔融焊料密度的困整值为8g/cm30典型的力-时间曲线如图B1所示B6 从力-时间曲线上测B6.1 试验标准的选择因为本试验方法的优点之一是检查了整个润湿过程，所以当确定是否符合试验要求时，宜采用本标准6.4条所列参数中一个以上的参数。B6.1.1 润湿开始的时间在点A(见图2) ，锡焊过程从不润湿状态转而向焊料的弯液面从焊槽中焊料表面上开始上升的点，因此在A和to之间的
16、时间间隔就是润湿开始的时间，对于用批量焊接程序组装的元器件按焊剂的类型和试验样品的热特性不同，时间要求在1.，2.55之间。B6.1.2 润湿过程参考润湿力是对给定系统可能得到的最大值。往往是连续递降趋于此值。特别是对于具有大的热容量的试验样品，这会给读出合适的时间值带来一些含糊(多佳性)。依靠选择8 SJ/Z 9001.32 87 峙，一S起全不润温慢棍、波不验梓主t工雯雯主主良极快润渥一一一一一一一-一一不稳定润湿延迟涡湿一一图B1 力的规定的百分数作为试验标准之一这不仅是置于现实水平的可接收的润湿程度而且简化了相应的力-时间值的阴职。B6.1.3 润湿在点B最大力的值得到以后，弯液面可保
17、持稳定，力的假不在变化。然而这种稳定可能被试验样品和焊料之间的反应所破坏，导致试验样品表面被焊料熔解或者在界面上形成一层反应生成物。此外，剩余的焊剂可能挥发或分解成迁移到焊料表面上。这些效应可导致力的降低。使在试验周期末尾C点的润湿力小于B点的力。这种不稳定是我们所不希望的。对于5010s的试验周期，推荐C点的力/B点的力应超过0.8。B6.2 参考润湿力在本标准6.3条中规定的程序为确定参考润湿力利用了有利于试验表面润湿的处理。在使用这样的测量参考值肘，不知道表面情况的试验样品七的试联结果与最好的9 SJ/Z 9001，3去-81一十一-进行比较。在给定的几何形状和规寇的试验条件下，这种材料
18、的最好的润湿值是可以指出来的。如果比试验程序使用于固有特性难以为焊料所润湿的材料，以这样测得的参考力去确寇标准意味着润湿能力太低了，在这种情况下试验样品的第一个要求A-tO就不符合要求。为了取得一个不依赖于试验样品的润湿标准，实际的参考润湿力可以和用计算取得的理论润湿力进行比较。现论润湿力可以用下式求F理论=gU一式中sp一一试验样品浸j责部分的周长(mmtt) u-一试验样品提前部分的体积(mm3t1. )。这一关系是建立在下列三点假设的基础上的a) 理论润温力作用于试验样品的平面内(即接触角为o) J b) 在2350C时，相应于规定的焊剂和焊料的表面张力常数为o.4mNI mm (-0 .4J/m2)1 c) g是重力加速度，是在2350C时焊料的密度，作本计算时，乘积g近似地等于o.08N/cm3 10
