可焊性测试
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锡球
应用范围
助焊剂的表面张力 元器件的可焊性 焊锡膏的表面张力 手动测试:浸润-观察
ST60的定量分析
量化后的结果 :
润湿力 ( mN ) 润湿角度 ( θ° )
测试结果
润湿角度测量
润湿角度 θ
θ 直接从侧的力F获得 F + ρ.v.g COS θ = ----------------γLV.C 注: 润湿接触角度仅仅适用于液态焊锡. θ能够完全表现润湿的质量(可 焊性)。 0° < θ < 30° 非常好的润湿性 30° < θ < 40° 良好的润湿性 40° < θ < 55° 可接受的润湿性 55° < θ < 70° 差的润湿性 θ > 70° 非常差的润湿性
什么是可焊性
焊接的能力 焊接效果由材料,生产工艺,储存条件 和老化程度决定。 我们难以对最终的焊接效果进行预测, 所以我们需要定性/定量的分析
如何进行可焊性测试
生产测试:定性分析 视觉检查 :定性分析 润湿平衡法:定量分析
焊接的原理
焊接就是用熔融的填充金属使结合点表 润湿且在两个金属部件之间形成冶金的 键合。 过程:
时间
0 to T1 => 样品开始浸润. T1 to Tb => 开始润湿 Tb时润湿力等于浮力 Ta => 样品形成平衡状态,力为0 Te => 润湿平衡形成.
润湿力分析
Fr T Fr T
没有润湿 Fr T Fr
比较差的润湿
T
好的润湿
润湿延迟
润湿力分析
Fr Fr T T
慢的润湿 Fr Fr T
– 扩散:液体金属在基底金属上面扩散,形成 接触角 – 基底金属的溶解 – 基底金属和液体焊料之间形成金属化合物( IMC)
扩散
焊接材料被加热到熔融状态,就会润湿基底金属表面
气体:助焊剂 (V)
γLV γSL
液体:熔融焊料
γSV
θ
(L)
固体:基底金属 (S) γSV
γLV表示基底金属和助焊剂之间 的表面张力 γSL表示溶化焊料和基底金属的 界面张力 γSV表示溶化焊料和助焊剂流体 之间的界面张力
γLv = 助焊剂/溶锡的表面张力 ( ≅ 0.4 mN/mm ) p = 样品周长 ( mm ) θ = 接触角度 g = 重力加速度 ( 9.81 m/s² ) ρ = 焊锡密度 ( 8 mg/mm3 ) v = 样品浸润体积 ( mm3 )
润湿力
F = γlv.cosθ.c - g. ρ.v
快速的润湿
T
较慢的润湿:热效应
不稳定的润湿
评判标准
润湿角度:简单易行,但是对于外形复 杂的器件比较困难。 润湿力:一个相对的答案,但是需要定 一个标准。
评判准则-IPC
润湿力测试仪 MENISCO ST 60
全自动和计算机控制的润湿度测试仪配有锡槽或者 锡珠能够测量元器件,PCB,和其他与焊接有关的 元素,如助焊剂,金属,焊锡合金(包括无铅)。 测量结果通过润湿力和润湿角度来表示。
生产测试 视觉检查 (dip and look, edge dip test) 润湿平衡法
公式推导
γVS + γLS + γLV = 0 γVS = γLS + γLV.COSθ F = γ LV.P.cosθ - ϕ.V. g cos θ = F + ϕ.V.g γLV .P 平衡时 杨氏定律 拉普拉斯变化
润湿过程
Force
Répulsion Attraction
D
.
E
. . F
A
.
B
. .C
在位置A (T=0),样品开始浸润,由于浮力的原因和此时的润湿角度,力为负值。 位置B, 样品浸没的底端. 从位置C开始,样品开始润湿。 位置 D 所有的力达到平衡点 位置 E ,测量结束。
润湿曲线
力
0 浮力线 Ta T1 Tb Te
测试过程
小球测试法
润湿浸润的起始角度
θ α
α θ
氮气选项
ST60兼容性
相应标准 : - NF A 89400 - NF C 90550 - MIL STD 883 D - IEC 68-2-69 - DIN 2506 - JIS 5033 - IPC J-STD 002 A - 003
老化试验
ST60夹具
D10
C05
ST60夹具
D19Baidu Nhomakorabea
D23
ST60夹具
D30
D40
METRONELEC
公司介绍 由Francis Anglade先生于1975年建立, 自1975 年以来Metronelec公司同时也是IEC,IPC, UTE, NF各大标准组织的成员。 Metronelec 公司自1975年以来推出第一台润湿 度测试仪以来,一直是市场的领导者.
主要产品: 可焊性测试ST60,离子污染度测试 CT100
γv = 助焊剂/溶锡的表面张力 ( ≅ 0.4 mN/mm ) c = 样品周长 ( mm ) θ = 接触角度 g = 重力加速度 ( 9.81 m/s² ) ρ = 焊锡密度 ( 8 mg/mm3 ) v = 样品浸润体积 ( mm3 )
润湿过程
a) 样品和锡槽或 者锡珠的表面接触 b) 样品位于浸润 的末端- 浮力 c) 力的平衡 d) 最大湿润力 e) 样品正从锡槽 中取出 f) 样品从锡槽中完 全脱离
由于表面涂层的分解,会产生金属间化合 物的生长,表面的有机物也有储存的寿命 限制。 可焊性是相对的概念,所以需要其随时间 变化的联系。 仅仅知道刚刚出厂时的可焊性是不够的……
全球用户:
ST Microelectronics, INTEL, ALCATEL, SIEMENS, PHOTOCIRCUITS, VISHAY, ATOTECH, SHIPLEY, ERICSSON, EPSON, SUN, HITACHI, DAIMLER CHRYSLER, MATSUSHITA, RENESAS, FLEXTRONICS, GENERAL ELECTRIC, SCHNEIDER, MOTOROLA, IBM, TEXAS, SAMSUNG AEROSPACE, THALES, THOMSON, AMP, BOSCH, SCHLUMBERGER, SAGEM, NEC, etc…
固体 0
θ
V
液体
γSL γLV
表面张力
物理学家 Thomas YOUNG 和 Pierre-Simon LAPLACE 发现了所谓 “ 表面张 力 ” 现象,当以下物质: 液体 - 固体 - 挥发性气体 3相同时接触时,可以满足杨氏方程: γVS + γ LS + γ LV = 0
如何进行可焊性测试