电工电子产品中的元器件引脚、接线端子、焊盘和金属镀层需要在焊接过程中迅速被熔融焊料润湿,并形成连续、牢固的焊接界面。如果表面发生氧化、污染、镀层异常或长期储存老化,就可能出现拒焊、缩锡、虚焊和润湿不足。可焊性试验通过规定焊料、温度、时间和助焊条件评价端子表面对焊料的润湿能力,是元器件来料检验和焊接工艺验证的重要项目。
一:可焊性试验意义
元器件电气参数合格并不代表其可以顺利完成焊接。端子表面状态会直接影响SMT、波峰焊和手工焊接质量,并进一步影响产品长期电气可靠性。
- 验证润湿能力:评价焊料能否迅速铺展并覆盖金属表面。
- 检查镀层质量:发现镀锡、镀镍或其他表面处理的氧化和孔隙问题。
- 评价储存老化:检查元器件经过长期库存后可焊性是否下降。
- 减少虚焊风险:提前识别容易出现拒焊、缩锡和露底的引脚。
- 支持焊接工艺:为焊料温度、助焊剂和预处理条件选择提供依据。
- 评价耐焊接热:部分方法还可检查元器件承受焊接热应力后的完整性。
可焊性与焊点最终机械强度并非同一概念。可焊性重点评价润湿和焊接形成能力,而焊点拉力、剪切力和热疲劳需要通过其他可靠性试验进一步评价。
二:试验方法
浸焊法
将规定长度的引出端浸入熔融焊料中,在标准规定的温度和时间下保持,取出后检查焊料覆盖、润湿均匀性、针孔和露底等情况。
润湿称量法
润湿称量法通过测量试样进入熔融焊料后所受到的润湿力随时间变化曲线,可获得润湿时间、最大润湿力及润湿过程动态信息,适合进行定量比较。
耐焊接热
根据产品标准,可在规定焊接温度和时间下对元器件进行热应力处理,试后检查封装、引脚、电气参数和结构是否出现异常。
| 试验方法 | 主要评价内容 |
|---|---|
| 浸焊法 | 焊料覆盖面积、润湿均匀性和露底情况 |
| 润湿称量法 | 润湿时间、润湿力和动态润湿过程 |
| 焊球法或专用方法 | 适用于部分小型端子或特殊结构可焊性评价 |
| 蒸汽老化后可焊性 | 模拟储存氧化后端子润湿能力 |
| 耐焊接热 | 评价焊接热应力对元器件封装和性能的影响 |
试验通常使用恒温焊料槽、润湿平衡测试设备、温度测量系统、试样夹具、助焊剂容器及显微观察设备。
三:相关标准
| 标准 | 主要内容 |
|---|---|
| GB/T 2423.28-2005 | 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验T:锡焊,目前现行 |
| GB/T 2423.32 | 润湿称量法可焊性相关试验方法,可用于定量评价润湿特性 |
| GB/T 2424.17-2008 | 锡焊试验导则,可为焊接环境试验提供技术指导 |
| IEC 60068-2-20 | 元器件引出端锡焊和耐焊接热国际试验方法体系 |
GB/T 2423.28-2005目前仍为现行国家标准,其复审结论为修订,但在新版本正式发布实施前仍应按现行标准使用。具体元器件还应结合连接器、电阻、电容、继电器或半导体产品标准确定预处理和判定要求。
四:试验流程
- 确认端子结构:记录引脚材料、镀层、尺寸及储存状态。
- 确定试验方法:选择浸焊、润湿称量或产品专用方法。
- 进行预处理:根据标准确定是否需要清洁、蒸汽老化或其他老化处理。
- 准备焊料:按规定控制焊料成分、液面和温度。
- 施加助焊剂:按照方法控制浸渍位置和时间。
- 进行焊接试验:按规定深度、速度和时间浸入焊料。
- 冷却试样:避免试样之间发生二次污染和机械损伤。
- 显微观察:检查焊料覆盖、露底、针孔和缩锡。
- 定量分析:润湿称量法项目计算润湿时间和润湿力。
- 结果判定:按照标准或产品规范判断可焊性。
焊料温度、助焊剂活性和预处理方式对可焊性结果影响很大,因此不同批次对比时必须使用相同试验条件。
五:第三方试验服务
第三方电工电子产品可焊性试验可用于连接器端子、元器件引脚、电阻电容、继电器、开关、线束端子、PCB焊盘及其他需要焊接装配的电子产品。
- 浸焊法可焊性;
- 润湿称量法;
- 焊料覆盖率评价;
- 润湿时间测试;
- 润湿力测试;
- 蒸汽老化后可焊性;
- 耐焊接热;
- 显微焊料覆盖检查;
- 不同镀层批次可焊性对比;
- 可焊性异常失效分析。
对于量产过程中频繁出现虚焊或拒焊的端子,可将新鲜样、老化样和异常批次进行对比,帮助判断问题来自表面氧化、镀层质量还是焊接工艺参数。
六:焊接质量评价
| 试验表现 | 焊接质量分析 |
|---|---|
| 焊料快速均匀铺展 | 端子表面润湿能力较好 |
| 局部露底或拒焊 | 可能存在氧化、污染或镀层缺陷 |
| 润湿时间明显增加 | 表面活性下降,可焊性已有劣化趋势 |
| 润湿力不足 | 焊料与端子表面的界面反应能力较弱 |
| 蒸汽老化后性能快速下降 | 镀层抗储存氧化能力不足 |
| 焊接热后封装损伤 | 元器件耐焊接热性能需要进一步评价 |
焊接质量评价应结合可焊性和实际生产工艺。实验室中润湿表现良好,并不能完全替代回流焊、波峰焊或手工焊工艺窗口验证,但能够有效发现端子表面本身的焊接风险。
七:总结
电工电子产品可焊性试验通过浸焊、润湿称量等方法评价引脚和端子的焊料润湿能力。GB/T 2423.28-2005是目前现行的试验T锡焊国家标准。项目应严格控制焊料温度、助焊剂和预处理条件,并结合焊料覆盖、润湿时间和润湿力判断焊接性能。
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