润湿平衡法（可焊性测试）简介

本文目的是证明润湿平衡法在质量控制和过程开发方面优于传统可焊性肉眼观测测试法。
 

背景：大家都熟悉可焊性肉眼观察测试传统方法，如边缘浸润，漂锡，波峰焊测试，焊料扩散试验等，大多数测试似乎可以满足您的要求。焊接完成后，如果缺失一些元件，就要进行返工或退货，当然这会涉及额外费用。目前的测试方法无法跟上科技步伐，特别是无铅组装应用。20多年行业应用经验，目睹了由于采用这些陈旧标准和技术而导致无数失败的焊接。

失败原因多种多样：技能，训练，技术员兴趣，浸润率过快或过慢，样品在焊料中停留时间，将样品放入锡槽深度等等，这些例子不胜枚举。当建立一个测试方法，我们首先要做的是评估量具重复性和重现性（GR＆R）。如果测试结果受到测试仪影响，无论影响是积极还是消极，这种测试法都不是好方法。同样地，如果测试结果无法重复，也不是好方法。当您在一个测试中采用GR＆R，必须找到具有良好重复性和重现性测试设备。在可焊性测试中，使用除润湿平衡以外任何方法，得到的GR＆R值都不可接受。可使用机械法把焊料浸入锡槽以减少操作员的影响 - 浸润速度/深度/停留时间 - 但这些方法的评估都只通过目视法完成。

考虑到输入参数，如焊料密度，焊剂表面张力，零件尺寸等，润湿天平是*的可焊性测试仪，因为其产生的GR＆R值可被接受，且易于使用，输出量可以*按照物理定律推算。

润湿天平（可焊性测试仪）包含一个非常/敏感的传感头，样品夹具吸附在传感头上。将样品以可控速率浸入到锡槽中 – 锡渣在测试前自动去除- 将样品在锡槽中停留一会（预先确定时间），然后以可控速率抽出。在惰性气体中预热和测试也是现代化润湿平衡一种选项,ST88标配此项功能完成充氮环境下测试。图1显示润湿天平典型设置框图。

润湿天平（可焊性测试仪）包含一个非常/敏感的传感头，样品夹具吸附在传感头上。将样品以可控速率浸入到锡槽中 – 锡渣在测试前自动去除- 将样品在锡槽中停留一会（预先确定时间），然后以可控速率抽出。在惰性气体中预热和测试也是现代化润湿平衡一种选项,ST88标配此项功能完成充氮环境下测试。图1显示润湿天平典型设置框图。

使用直接浸润和目视测试，结果如下：
             
                  1）zui初测试 – 将样品浸入助焊剂 – 污渍过多 -浸在235°C 锡槽10秒 - 去除助焊剂残留物 – 观察样品 - 重复五次–结果合格

                  2）14个月后 – 将样品浸入助焊剂 – 污渍过多 -浸在235°C 锡槽10秒 - 去除助焊剂残留物 – 观察样品 - 重复五次–结果合格

测试表明一切正常。润湿平衡测试结果如下：

                  1）zui初测试 – 将样品浸入助焊剂 – 污渍过多 – 放在润湿天平—继续测试 – 重复五次 –结果如下


                         测得的ENIG沉淀润湿力

                                 以秒为时间单位

结果表明：

             1）五次润湿时间非常一致，实际可认为是瞬间润湿。

             2）五次都在缓慢上升，表明锡槽中金属溶解

             3）zui大润湿平整线表明底部镍可焊性没问题

2）14个月后：样品浸入助焊剂 – 污渍过多 – 放在润湿天平—继续测试 – 重复五次 – 结果如下

                                      十四个月后ENIG沉淀润湿力

                                       以秒为时间单位

结果表明：

            1）润湿力达到正值（润湿速度）时间略有增加，但仅为-0.375秒

            2）五分之四样品达到zui大润湿力时间*一致

            3）五分之四样品与原始测试相比，润湿力下降幅度近似，为20％- 表明镍层钝化，经过14个月存储后依然可接受。但其中一个样品润湿力减少30％ - 可能需要再次可焊性测试确认。

可焊性视觉观察结果看起来相同，但五个样品可焊性不一样。关于润湿平衡力另一个例证是检测元件心材。大多数情况下，采用表面抛光来保护心材可焊性——焊点zui终在其上形成。心材发生问题，可能会导致IMC变形，zui终减少长期可靠性。

                                       0402片式电阻器可焊性测试

                                               以秒为时间单位

通过浸入观察法，0402电阻器测试结果。然而，通过润湿平衡测试结果如下：

          
          1）瞬时润湿

          2）急剧上升到zui大润湿力

          3）样品去润湿 - zui大润湿力减少约22％。

综上测试数据表明 poor rinsing practice post nickel platingprior to solder plating ，电镀化学与镍表面接触，并影响沉淀润湿性。

结论：除了QA/ QC方面的应用，润湿天平（可焊性测试仪）对工艺开发来讲是有效的工具。可用它来筛选试验，选择助焊剂，合金，表面抛光，可大大减少验证的工作量，更重要的是可把成本减到zui低。当今趋势是使用不含VOC液态助焊剂 - 市场上有多种多样 - 对于特定元件来说，选择哪种zui合适？电镀层及合金应如何选择？只需进行润湿平衡（可焊性）初始测试，挑选zui终产品的时间和成本便可大大降低。

同样适用无铅要求 - 如何选择合金和无铅产品？我的选择是如何因使用氮气而受到影响？通过润湿平衡法，这些问题可科学系统地迎刃而解。

第二章，我们将详细讲解使用润湿天平（可焊性测试仪）筛选不含VOC助焊剂。

工业在日新月异地发展，我们将针对准备发展无铅组装的人士，重点介绍无铅组装。我们会详细介绍如何搭配氮气装置使用润湿天平（可焊性测试仪），如何选择合金和助焊剂来发展工艺。行业都已在使用这种方法。如果您想保持竞争力，请一定不要错过。