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在電子制造的世界里,焊接是將成千上萬個元器件牢固連接在電路板上的關鍵工序。一個元器件能否被快速、可靠地焊好,直接決定了電子產品的質量和壽命。如何科學地評估元器件的這種能力呢?國際電工委員會(IEC)制定的 IEC 60068-2-44:1995 標準,就是一份關于如何給元器件做“焊接體檢”的權威指南。
IEC 60068-2-44的全稱是《環境試驗 第2-44部分:試驗 試驗T指南:焊接》。顧名思義,它本身不是一個具體的“動手”測試方法,而是一份指導性文件。
它的主要作用是:
解釋原理:深入解釋為什么需要進行可焊性測試,以及各種測試方法背后的科學原理。
提供背景:為標準的制定者、元器件制造商和電子產品組裝商提供全面的背景信息和建議。
指導選擇:幫助用戶理解并正確選擇與之相關的其他具體測試標準,如IEC 68-2-20(試驗T)、IEC 68-2-54(潤濕平衡試驗Ta)和IEC 68-2-58(表面安裝器件SMD試驗Td)。
簡單來說,它是“測試標準的說明書”,確保大家對“可焊性”有一致、準確的理解。
這份標準主要適用于電子元器件,特別是它們的引線或焊端。它關注的是元器件在經歷運輸、存儲后,在進入焊接生產線時的狀態。無論是傳統的插裝元器件,還是現代的表面貼裝器件(SMD),其焊接質量的評估都離不開本標準所闡述的原則。
標準中介紹了多種可焊性測試方法,模擬不同的實際焊接工藝(如波峰焊、回流焊、烙鐵焊)。以下是幾種核心的“體檢項目”:
焊槽法
目的:定性評估元器件引線的潤濕性能。
儀器:一個溫度控制精確的焊料槽(通常使用Sn60/Pb40焊料),溫度通常為235°C或260°C。
烙鐵法
目的:用于不適合其他方法(如形狀特殊)的引線,是一種快速的定性測試。
儀器:標準化的電烙鐵,溫度通常為350°C。
焊球法
目的:主要用于圓形截面的導線,可以測量潤濕時間。
儀器:一個帶有特定尺寸焊球的加熱裝置,通過測量焊球被導線分開后又重新閉合的時間來判斷潤濕速度。
潤濕平衡法 - 最精確的“定量體檢”
潤濕平衡儀:核心是一個高精度的力傳感器(天平)。
焊料槽:精密控溫。
升降機構:以恒定速度(如20mm/s)將試樣浸入和提出焊料。
記錄系統:傳統上是圖表記錄儀,現代普遍使用計算機系統來采集和分析數據。
目的:這是唯一能夠定量測量潤濕過程的方法。它通過測量焊料對試樣產生的垂直力隨時間的變化,繪制出“力-時間曲線”,從而全面評估潤濕速度、程度和穩定性。
儀器:這是最復雜的設備,包括:
雖然不同方法流程各異,但潤濕平衡法最能體現其科學性和嚴謹性,其主要流程如下:
準備:按照規定對元器件引線進行清洗(如果需要)和涂覆助焊劑。助焊劑通常指定為松香基的非活性焊劑,以模擬“最壞情況”。
浸入:升降機構以恒定速度將試樣浸入熔融焊料中至指定深度。
停留:試樣在焊料中保持一段時間(通常為5-10秒)。
測量:力傳感器持續記錄焊料表面張力對試樣產生的力。初始階段,力為負(排斥,代表不潤濕);隨著潤濕發生,力變為正(吸引,代表潤濕)。
提出:到達規定時間后,試樣被提出。
分析:從得到的“力-時間曲線”上讀取關鍵參數,例如:
潤濕開始時間:力從負值歸零的時間。
達到特定潤濕力的時間:例如,達到理論潤濕力2/3所需的時間。
潤濕穩定性:在停留末期,潤濕力是否出現衰減。
為了保證測試結果的可靠性和可比性,標準對設備,尤其是潤濕平衡儀,提出了嚴格要求:
記錄系統:響應時間要快(通常<0.3秒),能捕捉到力的快速變化。
力傳感器:剛度要足夠高,避免因自身形變影響測量;噪聲水平要低。
焊料槽:熱容量要大,確保溫度穩定(如235°C ±3°C)。
升降機構:浸入深度(可精確到±0.2mm)和浸入速度(如16-25 mm/s)必須可控制且可重復。
區分“可焊性”與“潤濕性”:這是標準強調的核心概念。
可焊性:指元器件整體是否適合工業焊接,包括其耐熱性、抗清洗劑能力等。
潤濕性:特指元器件焊端表面被熔融焊料涂覆的難易程度。潤濕性是可焊性的首要條件,但不是唯一條件。
測試順序至關重要:在產品的全套環境試驗中,可焊性(尤其是潤濕性)測試必須安排在最先進行。因為后續的濕熱、鹽霧等試驗可能會嚴重損害焊端表面,導致測試結果失真。
模擬“老化”效應:元器件在倉庫中存儲后會自然“老化”,潤濕性會下降。標準提供了幾種加速老化的方法(如蒸汽老化、干熱、濕熱),來模擬不同存儲時間和環境的影響,確保測試能反映元器件在實際使用時的狀態。
結果的統計屬性:可焊性測試結果存在波動。不能僅憑一兩個樣品的測試結果就對整批產品下結論。標準建議在元器件規范中應明確抽樣計劃和合格判據,采用統計方法來評估整批產品的質量水平。
IEC 60068-2-44標準就像一位經驗豐富的醫生,為電子元器件的“焊接健康”制定了一套完整的體檢指南。它通過科學定義、多種測試方法和嚴謹的設備要求,確保了從元器件供應商到電子產品制造商之間對“可焊性”有共同的語言和可靠的質量把控,是保障現代電子制造業高質量、高效率運行不可或缺的基石。
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