以锡焊接工艺为基础的smt加工组装制造业必须使用到一种基础的助焊剂材料,包括波峰焊使用的液体助焊剂、焊锡丝芯助焊剂以及焊锡膏中的膏状助焊剂。这些助焊剂在焊锡工艺中主要起到促进焊锡浸润、帮助提高焊接效果的作用,为了表征助焊剂的助焊性能,通常需要测试评估其扩展率指标和润湿时间(或润湿力),其中扩展率因其测试相对方便而且直观,被smt贴片打样厂家更加常用来表征助焊剂的助焊能力。在这里,各种标准规定的扩展率测试的原理是基本一致的。本文中众焱电子小编将基于扩展率的物理含义,展开扩展率测试方法的研究,以求进一步完善现有的扩展率测试方法。
1、目前的测试方法
目前几个关于助焊剂的扩展率的标准[1~3]规定的扩展率测试方法都非常类似。就是选取标准的铜片,经过抛磨、酸洗、烘烤等工艺处理后作为被焊面试件使用;锡铅焊料使用的标准合金是Sn60Pb40或Sn63Pb37的实芯的焊锡丝,焊锡丝的线径为1.5~1.6mm,绕成内径为3mm的环,整个焊料环的质量约0.3克。测试条件方面:锡铅工艺的测试时的焊接温度为235°C,而无铅焊料使用的标准合金是SnAg3Cu0.5即SAC305焊料,无铅焊接的温度为250°C。
测试时,在标准铜片上中央放上制备好的焊料环,再往环中滴加约0.1ml的助焊剂(或先滴加助焊剂然后再放置焊料环),然后将该试件置于设置好焊接温度的炉锡表面,放置20秒后取出,冷却后用溶剂清洗掉残留物后测量焊点高度(h)。
扩展率(SR)的计算如下:
SR=(D-h)/D×100%
式中D为假设与所用的焊料环等体积的焊料球的直径,即
D=1.24V1/3,V=m/ρ
m为焊料环的质量,ρ为焊料环的密度。
本法中只需要称量焊料环的质量,其密度可查资料,再两量测焊点的实际高度即可计算出所求的扩展率。
需要注意的是,本法中使用了直径为3mm的实芯焊料环来代替定义中的焊球,这时的焊料的高度只有实芯焊锡丝本身的直径1.5mm,而不是假定的完全不润湿时的焊料球的直径D。显然在没有加热与施加助焊剂的时候,焊料已经铺展到一定程度了,所以实际的测试结果应该比理论的要大。
2、研究的试验方法
既然扩展率的定义中使用了假定的焊料球的直径,因此,本研究将直接使用焊料球来代替焊料环来测试助焊剂的扩展率,看看实际的结果与现在的方法会有多大的差异。关键步骤是如何获得相应的焊料球,本研究使用某品牌合金为
SAC305的焊锡膏和合金为Sn63Pb37的焊锡膏来制备焊料球,通过不同大小开口的不同厚度的印刷模板将相同合金的焊锡膏印刷在铝板上,然后回流,由于焊锡在铝板上不浸润,回流后即得到不同规格的焊料球,选取质量的与先前所使用的焊料环质量相当的约为0.3克的焊料球,来进行扩展率试验。被焊面试件使用T2号(GB/T2040)标准铜片,按照JISZ3197规定的方法进行前处理备用。助焊剂按照配方配制成不同卤素含量不同活性的试样进行测试,每个活性水平下的助焊剂测试五组数据求平均值,以考察不同助焊活性或不同扩展率水平下两种方法的差异。焊接试验的温度有铅选择为标准规定的235°C,无铅选择为260°C;焊接时间20秒~30秒,一般至熔融焊料不再流动止。
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