無鉛合金波峰焊接的溫度選擇

無鉛合金波峰焊接的溫度選擇

By Al Schneider, Sanju Arora and Bin Mo  

本文介紹一種濕潤平衡測試方法，它爲幾種具有典型的低固、免洗助焊劑的無嵌合金建立最佳的波峰焊接溫度。

　　濕潤平衡 (wetting balance) 早就是一種有用的評估焊錫濕潤特性的實驗室試驗，用它來預測在生産場所的印製板裝配工藝中的情況。這裏要求三種材料來進行濕潤平衡的測量：基板、助焊劑和焊錫。因此，對這個濕潤平衡試驗有三個主要方面。基板可以是印刷電路板表面上的一塊金屬面積、一個電子元件的引腳或端子。濕潤平衡試驗使用來評估金屬表面的可焊性。試驗程式在 IPC J 標準 -002 和 -003 中有詳細規定。濕潤平衡試驗也可以用作評估替代焊接助焊劑成分的濕潤效果的篩選工具。

　　最近，濕潤平衡被用來評估幾種替代焊錫合金，特別是無鉛焊錫的濕潤特性。這個試驗是對無鉛回流焊接與波峰焊接廣泛研究的一部分，其目的是要評估材料的相容性、可焊性和焊接點的質量。該研究包括了各種混合的合金、焊接助焊劑、錫膏、板的表面塗層、表面貼裝與通孔元件和一塊專門設計的試驗板。選擇了濕潤平衡儀器來決定適當的錫爐溫度，以適合各種用於本研究波峰焊接階段中的無鉛合金。

濕潤平衡試驗方法

　　這裏評估了五種無鉛焊錫合金，包括錫與銀和銅的二元合金、錫 / 銀 / 銅的三元合金和錫 / 銀 / 銅與鉍和銻的四元合金。本研究中也包括了共晶的錫 / 鉛焊錫，用作比較。評估的專門合金及其熔化範圍如表一所示。

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]試驗基板

　　試驗基板是尺寸爲 1.0"x0.5" 厚度 0.005" 的銅試樣，該試樣按照標準 IPC-TM-650 符合 ISO 1634-CU-ETP 條件 HA 。該試樣是按如下預清洗的：

• 在沸騰的異丙醇中去脂
• 用銅表面調節劑去氧化物
• 在純水中沖刷
• 最後在異丙醇中沖刷

　　濕潤平衡試驗是用剛清潔的試樣和在 100 ° C 下氧化一小時的乾淨試樣進行的。

試驗參數

　　焊錫濕潤測試是使用一部濕潤平衡測試儀進行的。該儀器的錫鍋連續地裝滿要試驗的每一種合金。把試樣浸入一種低固免洗的試驗助焊劑內達到 0.1" 的深度。然後試樣都懸空在錫鍋之上 0.1" 預熱五秒鐘。試樣浸入與從助焊劑和焊錫中抽出的速度都是每秒一英寸。

　　被氧化和未被氧化的銅試樣都是使用該助焊劑。試驗是使用一個範圍的錫鍋溫度進行的。每個焊錫合金、錫鍋溫度和試樣表面條件的組合使用了十五個試樣。

試驗結果

　　每個濕潤平衡試驗記錄兩組測試：濕潤時間和濕潤力。記錄的濕潤時間是要求穿過零濕潤力軸的時間，單位爲秒。希望得到短的濕潤時間。記錄的濕潤力是最終的濕潤力，單位爲 µ N/mm 。希望得到大的濕潤力。

　　從本研究獲得的濕潤平衡結果在圖 1~4 仲介紹。每個資料點代表 15 個讀數的平均值。試驗資料中的標準偏差對每個試驗條件都是低的。