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无铅焊及焊接点的可靠性试验2

2 wetting balance 法及测定实例

2.1 测定原理

在各个标准采用的试验法中,将试件浸入到焊锡中,试件周围就会受到润湿力F(见图1)的作用。通过测量这个力,就可以对润湿的速度、最大润湿力等可靠性指标进行评价。
F=(γcosθ L-VρG)10-2 (1)
γ:表面张力 V:浸入体积 θ:接触角 ρ:密度 L:周围长度 G:重力加速度



2.2 评价方法一

试件从焊锡上方任意位置浸入焊锡时,将会得到像图2所示的润湿性曲线。试件从液面浸入、将会受到方向向上的浮力(θ>90°)作用,进一步润湿(θ<90°),试件周围形成双曲线凹面。相对于润湿的速度而言,评价方法就是:测定试件与液面接触开始,到θ=90°为止的时间(T0)及液面接触开始到达最大的润湿力的2/3处的时间(T1)。并且,求出试件从焊锡中拔出时的润湿力(Fend)和最大润湿力(Fmax)的比。当比值Fend/Fmax>0.8时,就可以断定有润湿现象发生。



2.3 评价方法二

用wetting balance法进行试验时,根据测试对象或目的的不同有多种方法,图3是对表面封装部件(SMD)进行试验后的评价方法。焊锡小球法是根据标准IEC60068-2-69,JIS C 6068-2-69,JEI-TA7401而设计的试验方法。具体的,在铝块上制作焊锡小球,从而完成对浸入焊锡小球中的部件的测试。阶梯升温法及急速加热法是根据标准EIAJ ET 7404而设计的试验方法。以焊锡膏作为测试对象,对其润湿性进行评价。阶梯升温法是在试验板上,先涂上焊锡膏,SMD浸入其中,焊锡膏的温度变化和回流焊的温度变化一致的情况下,达到熔融状态时,对其润湿力进行测定;急速加热法则是焊锡膏温度在短时间内上升到熔融状态时,对其润湿力进行测定的方法。



2.4 润湿性试验举例



图4是各种焊锡润湿性试验的结果。在试件(脱磷酸铜10×30×0.3)、助焊剂、试验条件一定的情况下,根据焊锡种类的不同,将得到不同的试验结果。可以看到,各结果的润湿力几乎都一样,但过零时间(T0)的差别比较大。具体的,Sn-37Pb T0=1s,Sn-0.7Cu T0=3s,Sn-3.5Ag T0=1.6s,Sn-3Ag-2Bi T0=1.4s。很明显Sn-37Pb的润湿性最好。Sn-0.7Cu的过零时间大约是它的3倍,润湿性也就最差。Sn-3.5Ag和Sn-3Ag-2Bi相比较,过零时间大体一样,润湿性也相近。因此,润湿性优劣的顺序依次是Sn-37Pb Sn-3Ag-2Bi,Sn-3.5Ag,Sn-0.7Cu。
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