錫膏廠家詳解如何評(píng)估錫膏的焊接性能
來源:優(yōu)特爾錫膏 瀏覽: 發(fā)布時(shí)間:2025-06-26
評(píng)估錫膏的焊接性能需要從多個(gè)維度綜合測試,涵蓋物理特性、工藝適應(yīng)性、焊接可靠性等方面系統(tǒng)的評(píng)估方法及關(guān)鍵指標(biāo),結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場景提供可操作的指導(dǎo):
焊接性能評(píng)估的核心維度與測試方法
1. 潤濕性測試——焊接基礎(chǔ)能力
目的:評(píng)估錫膏在焊盤表面的鋪展能力,直接影響焊點(diǎn)的形成質(zhì)量。
測試方法:
潤濕平衡測試(Wetting Balance Test):將標(biāo)準(zhǔn)銅片或焊盤浸入熔融錫膏中,測量潤濕力、接觸角和鋪展時(shí)間。
理想狀態(tài)下,接觸角應(yīng)<90°,潤濕時(shí)間<2秒(具體標(biāo)準(zhǔn)依錫膏類型調(diào)整,如低溫錫膏可放寬至3秒)。
鋪展試驗(yàn):在標(biāo)準(zhǔn)焊盤上印刷錫膏,回流焊接后測量焊料鋪展面積及邊緣平整度。
優(yōu)質(zhì)錫膏的鋪展邊緣應(yīng)光滑無毛刺,鋪展面積占焊盤的85%以上。
關(guān)鍵指標(biāo):潤濕力≥0.5N,接觸角≤30°(高溫錫膏)/≤45°(低溫錫膏)。
2. 焊接強(qiáng)度測試——焊點(diǎn)可靠性核心
目的:評(píng)估焊點(diǎn)抵抗機(jī)械應(yīng)力的能力,避免開裂、脫落。
測試方法:
拉伸/剪切測試:使用拉力機(jī)對(duì)焊接后的元件(如電阻、電容)進(jìn)行垂直拉伸或水平剪切,記錄斷裂力值。常規(guī)要求:0603元件剪切力≥0.8N,QFP引腳拉伸力≥5N(依元件尺寸調(diào)整)。
跌落/振動(dòng)測試:將焊接后的PCB板進(jìn)行模擬運(yùn)輸振動(dòng)(如50-500Hz掃頻)或跌落沖擊(1.2米高度自由落體),觀察焊點(diǎn)是否開裂。
關(guān)鍵指標(biāo):斷裂位置應(yīng)在焊料或母材,而非界面(界面斷裂提示結(jié)合力不足)。
3. 回流焊接適應(yīng)性——工藝兼容性
目的:評(píng)估錫膏在不同溫度曲線下的表現(xiàn),避免橋連、虛焊等缺陷。
測試方法:
溫度曲線模擬:使用回流爐模擬不同峰值溫度(如無鉛錫膏217℃±5℃,低溫錫膏138℃±5℃)和保溫時(shí)間,觀察焊點(diǎn)成型情況。重點(diǎn)關(guān)注:
熔融區(qū)間:錫膏熔點(diǎn)±10℃內(nèi)的停留時(shí)間是否足夠(一般≥60秒)。
冷卻速率:2-5℃/秒的冷卻速率可優(yōu)化焊點(diǎn)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
缺陷率統(tǒng)計(jì):在標(biāo)準(zhǔn)工藝下焊接1000個(gè)焊點(diǎn),統(tǒng)計(jì)橋連、少錫、空洞等缺陷率,優(yōu)質(zhì)錫膏缺陷率應(yīng)<0.1%。
4. 焊點(diǎn)微觀結(jié)構(gòu)分析——長期可靠性
目的:通過微觀觀察判斷焊點(diǎn)內(nèi)部結(jié)晶質(zhì)量及界面反應(yīng)。
測試方法:
切片分析:對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行研磨、拋光,用金相顯微鏡觀察:
金屬間化合物(IMC)層厚度:無鉛錫膏IMC層應(yīng)≤5μm(過厚易脆化),低溫錫膏(如Sn-Bi系)IMC層≤3μm。
焊點(diǎn)內(nèi)部氣孔率:氣孔面積占比應(yīng)<5%,單個(gè)氣孔直徑<50μm。
掃描電鏡(SEM)+能譜分析(EDS):檢測IMC成分及界面元素?cái)U(kuò)散情況,避免異常元素(如氧化物)殘留。
5. 殘留物特性——環(huán)保與可靠性
目的:評(píng)估殘留物的腐蝕性、絕緣性,避免長期使用中的失效。
測試方法:
表面絕緣電阻(SIR)測試:在焊接后的PCB板上施加電壓(如50V),監(jiān)測濕度(85%RH)和溫度(85℃)條件下的絕緣電阻變化,要求1000小時(shí)后電阻≥10^9Ω。
腐蝕性測試:將殘留物溶于水,測量pH值(中性pH 6.5-7.5為佳),或通過銅鏡腐蝕試驗(yàn)(80℃/24小時(shí))觀察銅面是否發(fā)黑。
清潔性評(píng)估:用離子色譜儀檢測殘留物中的氯離子、溴離子含量(無鹵錫膏要求Cl-<0.01%,Br-<0.01%)。
6. 印刷與存儲(chǔ)穩(wěn)定性——生產(chǎn)實(shí)用性
目的:評(píng)估錫膏在生產(chǎn)線上的操作便利性及存儲(chǔ)周期。
印刷性能:使用鋼網(wǎng)印刷后,觀察錫膏的成型性(是否塌落、拉尖),在8小時(shí)內(nèi)粘度變化應(yīng)<15%。
存儲(chǔ)測試:在4-10℃冷藏條件下存放3個(gè)月,取出回溫后測試潤濕性、粘度是否達(dá)標(biāo),焊點(diǎn)性能無明顯下降。
不同類型錫膏的特殊評(píng)估要點(diǎn)
1. 無鉛無鹵錫膏
重點(diǎn)關(guān)注:
高溫下的氧化控制(添加抗氧化劑的效果)。
無鹵助焊劑的活性是否足夠(避免因鹵素缺失導(dǎo)致潤濕性下降)。
額外測試:無鹵認(rèn)證(如IPC-4101C標(biāo)準(zhǔn))及RoHS合規(guī)性檢測。
2. 低溫錫膏(如Sn-Bi系)
重點(diǎn)關(guān)注:
低溫下的潤濕性(可通過降低測試溫度至140℃評(píng)估)。
焊點(diǎn)脆性(Bi含量高易導(dǎo)致低溫脆性,需通過-40℃~85℃循環(huán)測試驗(yàn)證)。
特殊指標(biāo):熱循環(huán)可靠性(-40℃~125℃,1000次循環(huán)后焊點(diǎn)無開裂)。
3. 高可靠性錫膏(汽車電子、軍工)
額外測試:
高溫老化(150℃/1000小時(shí))后強(qiáng)度保持率≥80%。
耐鹽霧測試(5% NaCl溶液,96小時(shí))無腐蝕。
評(píng)估流程建議(實(shí)操步驟)
1. 前期準(zhǔn)備:
準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)測試板(含不同焊盤尺寸、間距的元件)。
校準(zhǔn)回流爐、測試設(shè)備(如拉力機(jī)、顯微鏡)。
2. 基礎(chǔ)性能測試:
先進(jìn)行粘度、觸變性測試(確保印刷性能)。
潤濕性測試篩選初步合格樣品。
3. 焊接工藝驗(yàn)證:
在標(biāo)準(zhǔn)/極限溫度曲線下焊接,統(tǒng)計(jì)缺陷率。
對(duì)典型焊點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度測試和切片分析。
4. 長期可靠性驗(yàn)證:
選擇2-3款候選錫膏,進(jìn)行SIR、熱循環(huán)、老化等測試。
5. 結(jié)果對(duì)比:
繪制評(píng)估矩陣(如潤濕性、強(qiáng)度、成本、環(huán)保性打分),確定最優(yōu)方案。
常見問題與應(yīng)對(duì)
問題1:潤濕性不足
可能原因:助焊劑活性低、氧化程度高。
應(yīng)對(duì):增加助焊劑含量或更換活性更強(qiáng)的配方,優(yōu)化存儲(chǔ)環(huán)境(防潮、防氧化)。
問題2:焊點(diǎn)空洞多
可能原因:回流速度過快、助焊劑揮發(fā)不充分。
應(yīng)對(duì):延長預(yù)熱時(shí)間(如120℃預(yù)熱90秒),或選擇低揮發(fā)速率的錫膏。
問題3:殘留物腐蝕
可能原因:助焊劑酸性強(qiáng)、清潔不徹底。
應(yīng)對(duì):選擇中性助焊劑配方,或加強(qiáng)清洗工藝(如用IPA清洗)。
參考標(biāo)準(zhǔn)與工具
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):
IPC-J-STD-004C(助焊劑要求)、IPC-J-STD-005A(錫膏規(guī)范)。
JIS Z3283(日本焊接標(biāo)準(zhǔn))、ASTM B894(焊點(diǎn)強(qiáng)度測試)。
測試設(shè)備:
潤濕平衡測試儀(如RHEONIK RWS-3)、拉力試驗(yàn)機(jī)(如INSTRON 5944)、金相顯微鏡(如ZEISS Axio Imager)。
系統(tǒng)評(píng)估可全面衡量錫膏的焊接性能,確保其在實(shí)際生產(chǎn)中滿足可靠性、工藝性及環(huán)保要求。
建議結(jié)合具體應(yīng)用場景(如消費(fèi)電子、汽車電子)調(diào)整測試側(cè)重點(diǎn),優(yōu)先關(guān)注關(guān)鍵指標(biāo)(如汽車電子需強(qiáng)化熱循環(huán)測試,醫(yī)療設(shè)備需嚴(yán)格控制殘留物腐蝕性)。
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