J-STD-002C电线可焊性测试规范

利康顺电线（深圳）有限公司 LHI TECHNOLOGY (Shenzhen) Co., LTD Page 1 of 9 电线可焊性测试规范 1. 范围 1.1 本规范了用于评定实芯导线和多股导线可焊性的测试方法、缺陷定义及验收。 应客户的需求，需要基于标准 IPC/ECA J-STD-002C 建立电线原的可焊性测试标 准及具体的执行步骤，用于指导 QE 及 QC 执行相关的测试并明确验收标准，作为建 立管理用于对锡炉的管理、监控、过程控制以及抽样测试的依据。 1.2 评定可焊性是为了验证实芯导线和多股导线的可焊性是否能满足本规范规定的要求， 而且还要确定贮存对电线焊接到基板上无不利影响。 1.3 具有外观验收标准的测试： 1.3.1 测试 A － 锡炉/浸锡观察测试（有引线元器件和多股导线），含铅焊料（见 4.2.1）。 1.3.2 测试 B － 锡炉/浸锡观察测试（有引线元器件和多股导线），无铅焊料（见 4.2.6）。 1.4 涂覆层耐久性 下列指南确定了每类蒸汽老化所需要的保证条件，但并不是规范要示（见表 1）。涂覆 层耐久性指南描述了三种常用的应用范围，并未包含所有产品可能的具体应用条件。 用户和供应商需要就涂覆层耐久性的要求达成一致意见。对于锡基涂层，第 3类涂覆 层耐久性为默认条件。 1 类 － 最低水平的涂覆层耐久性：从测试时算起在短期内（如：最多 6 个月）将被 焊接的表面，其可能会暴露于最低程度的热环境中（见 5.5）。 2 类 － 典型涂覆层耐久性：从测试时算起经 过一定时间后将被焊接的表面，其在焊接前可 能会暴露于有限的热环境中（见 5.5）。 3类 － 最高水平的涂覆层耐久性（锡基涂层默 认类别）贮存时间超过 6 个月或者是多次暴露 于热环境下其可焊性可能会下降的表面（见 5.5）。 1.5 限制 本规范不应当用为引线和端子预上锡的生产工艺。元器件的可焊性测试是一种破坏性 测试，而且被测元器件不应该用于功能性的电气评定。可焊性测试后的元器件的使用 只应当由用户与供应商协商确定（AABUS）。 表 1. 元器件引线和端子的蒸汽老化类别 1类 2类 3类 无蒸汽老化 要求 蒸汽老化 1h±5min 蒸汽老化 8h±15min 利康顺电线（深圳）有限公司 LHI TECHNOLOGY (Shenzhen) Co., LTD Page 2 of 9 2. 引用的行业标准 J-STD-002C 元器件引线、端子、焊片、接线柱和导线的可焊性测试 3. 要求 3.1 术语及定义（引自 IPC-T-50） 退润湿：熔融焊料涂覆在金属表面上然后焊料回缩，导致形成由焊料薄膜覆盖且未暴 露金属基材的区域分隔开的不规则焊料堆的状况。 元器件金属层溶蚀（浸析）：浸入熔融焊料后，金属镀层从金属基材/基板材料流失或 被去除。 平衡润湿：润湿力与重力达到平衡时的润湿程度。（注：当润湿称量曲线平展开斜率为 零时就会出现这种润湿）。 不润湿：熔融的焊料部分附着于它所接触的表面，同时暴露出一些金属基材。 针孔：完全穿透一层材料形成小孔形式的缺陷。 可焊性：金属被熔融焊料润湿的能力。 焊接连接针孔：由焊料连接表面渗入到焊接连接内尺寸不定的空洞内的小孔。 焊料润湿：焊料在金属基材上形成相对均匀、光滑、连续的附着膜。 3.2 材料 所有的化学材料均应当为商用级或更好。为了防止污染，应当经常使用新的溶剂。 3.2.1 焊料 对于含铅锡测试，焊料成分应当为符合 J-STD-006要求的 Sn60/Pb40或 Sn63/Pb37。 测试期间，应当按照 3.3.2节的要求维持焊料的成分及其杂质含量。 对于无铅锡测试，焊料成分应该为符合 J-STD-006 要求的 Sn96.5Ag3.0Cu0.5 (SAC305)，可以和客户协商使用其它无铅焊料合金。 3.2.2 助焊剂 含铅锡可焊性测试所用的助焊剂应当 为 1 号标准活性松香助焊剂，其成分 为：将重量比为 25%±0.5%的松香和重 量比为 0.15%±0.01%的二乙胺盐酸盐 （CAS 660-68-4）溶解于重量比为 74.85%±0.5%异丙醇中（见表 2）。 无铅可焊性测试所用的助焊剂应当为 表 2. 助焊剂成分 构成 成分的重量百分比 1号助焊剂 2号助焊剂 松香 25±0.5 25±0.5 二乙胺盐酸盐 (CAS 660-68-4) 0.15±0.01 0.39±0.01 异丙醇(IPA) (CAS 67-63-0) 余量 余量 氯当量 0.2 0.2 利康顺电线（深圳）有限公司 LHI TECHNOLOGY (Shenzhen) Co., LTD Page 3 of 9 2 号标准活性松香助焊剂，其成为为：将重量比为 25%±0.5%的松香和重量比为 0.39%±0.01%的二乙胺盐酸盐（CAS 660-68-4）溶解于重量比为 74.61%±0.5%异丙 醇中（见表 2）。 助焊剂的维护：1号和 2号标准活性松香助焊剂不使用时，应当密封贮存，使用 8 小时后丢弃；或助焊剂比重应当维持在 0.843±0.05，温度为 25±2°C，使用一周后 丢弃。 助焊剂的清除：在进行可焊性评定之前，用于清洗电线和端子上助焊剂的材料应 当能够去除可见的助焊剂残留物（见 5.4）。清洗后表面不应当有机械损伤。 3.2.3 水 用于蒸汽老化的水应当为蒸馏水或去离子水。 3.3 设备 3.3.1 蒸汽老化设备 蒸汽老化箱应当由非腐蚀性材料制成，如：硅酸硼玻璃、石英玻璃、不锈钢或 PTEF。 试样夹具应当是不容易发生电腐蚀反应的。容器须绝缘。根据表 3 的要求维持老 化下的蒸汽温度。 须采取防止压力过大的安全措施和保 持适当水位的措施。这两种情况都不 可导致蒸汽冷却至低于规定温度。冷 凝水须自由滴落回水中。须特别注意 尽量减少冷凝水与试样之间的接触。 3.3.2 锡炉 锡炉的选择：以下两个测试必须使用恒温控制的静态锡炉，锡炉的内尺寸必须足 够，以便容纳试样和足够的焊料，以确保测试期间的焊料温度，并防止杂质含量 超过限值，锡炉槽容量应该使用 750g焊料。 焊焊的温度：含铅锡可焊性测试须在焊料温度为 245±5°C时进行；无铅锡可焊测 试须在焊料温度为 255±5°C进行。 杂质的控制：用于可焊性测试的锡炉内的焊料须进行化学或光谱分析，或每隔 30 个工作日进行更换。杂质含量的限值和锡含量必须在表 4 的规定范围内。如果测 试结果显示杂质含量未接近限值，则可以延长分析时间的间隔。测试期间，须维 持无铅锡的成分包括杂质含量，同时根据合金要求调整银及铜元素的含量。 注：一个工作日为焊料处于使用和熔融状态下的连续 8 个小时；或焊料处于使用 和熔融状态下未满 8个小时，同样计为一个工作日。 如果杂质含量超过表 4规定的限值，则须更换焊料，并缩短焊料分析的时间间隔。 表 3. 蒸汽温度要求 海拔高度 (m) 当地平均沸点 (°C) 蒸汽温度限值 (°C) 0~305 100 93±3 305~601 99 92±3 601~914 98 91±3 914~1219 97 90±3 1219~1524 96 89±3 1524~1829 95 88±3 利康顺电线（深圳）有限公司 LHI TECHNOLOGY (Shenzhen) Co., LTD Page 4 of 9 须开发并实施规范化的抽样计划，以证明对焊料杂质的过程控制。 注： 1. 焊料中锡含量须维持在所用合金标称含量的±1% 内，锡含量的测试频次须与铜/金杂质含量的测试 频次相同。锡炉中的剩余成分须为铅及右表列出的 其它金属。 2. 铜、金、镉、锌及铝杂质总含量不应当超过 0.4%。 但对无铅合金不适合。 3. 焊料中的锡含量须保持在使用的标称合金的±1% 范围内。锡含量的测试频次须与铜银含量的测试频 次相同。锡炉中的剩余成分须为铅及右表列出的其 它金属。 4. 杂质量大限值用于符合 J-STD-006 要求的 Sn96.5Ag3.0Cu0.5(SAC305)。其它无铅合金/杂质最 大限值的采用可由用户和供应商协商确定。 3.3.3 光学检查设备 所有要求目检的测试同使用有 10 倍放大倍数、配备 有刻度线或等效装置的放大装置进行测量（见各项测 试方法）。右图显示了刻度线的实例。须使用无影灯 光进行适当的检验。 仲裁放大倍数：仲裁放大倍数须为 30 倍。对于细节 距有引线元器件(0.5mm[0.020in]节距或更小)，仲裁放 大倍数须为 70 倍。仲裁条件只用于验收在检验放大 倍数下被拒收的产品。 3.3.4 浸入装置 浸焊装置须是机械式的或机电式的，能够按照 4.2.1 节的规定控制浸入和提出速度、停留时间和浸入深 度。夹具的设计应当可以防止过多的助焊剂残留在夹具中，并能使热损耗最小化 和确保测试结果的可再现性。 3.3.5 计时装置 计时装置应当是自动的，使用时能满足测试方法的精度要求。 3.4 测试准备 3.4.1 试样的准备和表面条件 应当在相当于实际组装焊接时的条件下对所有的元器件引线或端子进行测试。须 采用不会引起污染的方式处理待测试样表面，也不应当擦拭、清洗、刮削或研磨 表 4. 锡炉杂质含量最大限值 杂质 锡铅合金中杂 质最大重量百 分比(1, 2) 无铅合金中杂 技最大重量百 分比(3, 4) 铜 0.300 1.000 金 0.200 0.200 鎘 0.005 0.005 锌 0.005 0.005 铝 0.006 0.006 锑 0.500 0.500 铁 0.020 0.020 砷 0.030 0.030 铋 0.250 0.250 银 0.100 4.000 镍 0.010 0.010 铅 不适用 0.100 图 1 利康顺电线（深圳）有限公司 LHI TECHNOLOGY (Shenzhen) Co., LTD Page 5 of 9 待测试的引线或端子。 应当在适用的采购文件中规定引线或端子的专门制备要求，如测试前的弯曲或重 新定向。如果必须去除多股线上的绝缘皮时，须采用不会使导线的各股线松散或 受损的方式。 3.4.1.1 蒸汽老化的分类 用户须向供应商指定所要求的涂覆层耐久性（见 1.4），并将此作为采购协议的一 部分。应当按照表 1的要求进行加速蒸汽老化。须按表 5进行可焊性测试。 表 5. 根据元器件类型选择可焊性测试方法 测试方法 缠绕导线 通孔组装 表面贴装 无引线 J型引线 欧翼形引线 具有外观验收标准的测试 A － 浸焊观察测试（有引线元器 件和多股导线），含铅焊料 B － 浸焊观察测试（有引线元器 件和多股导线），无铅焊料 X X X 3.4.2 蒸汽老化 在涂敷助焊剂和进行可焊性测试之前，2类和 3类涂层耐久性的所有试样须在 3.3.1 节所述条件下且蒸汽温度低于当地沸点 7°C的设备中进行老化（见表 3）。 将待测试的所有元器件置于蒸汽老化箱内，试样的引线或端子不应当接触到老化 箱内壁，以避免冷凝水从引线或端子排放到封装体，比如：对于双列封装，采取“引 线向下”(dead bug)的方式放置在老化箱内。 不可将试样堆叠放置于老化箱内，这样会限制其表面暴露于蒸汽中。试样距老化 箱外壁须大于 10mm[0.39in]，同时不可接触老化箱内壁。此外，试样的任意一部 分都须距离水面 40mm[1.57in]以上。 3.4.2.1 老化后的干燥 完成了蒸汽老化后，须从老化箱内立即取出试样，自然干燥。须在从老化箱中取 出试样后的 72小时内，对其进行可焊性测试。 3.4.2.2 设备维护 在使用前，须用去离子水或蒸馏水或过氧化氢清洗蒸汽老化装置，以清除任何累 积的残留物。这种清洗应该在蒸汽老化完成后的 5个工作日内进行。 3.4.3 待测试表面 须按照测试方法（见附录 A）评定待焊接引线或端子的关键区域的可焊性。关键 区域须包括芯片载体的底部端子和城堡形端子及分立器件的所有待焊接表面。按 利康顺电线（深圳）有限公司 LHI TECHNOLOGY (Shenzhen) Co., LTD Page 6 of 9 照方法 A测试的通孔元器件引线湎有 25mm[0.98in]的部分用于评定可焊性；如整 个引线小于 25mm[0.98in]，则评定整个引线的可焊性（见 4.2.1.4）。须按照表 5的 测试方法。 4. 测试程序 4.1 助焊剂的使用 须按照 3.2.2节的要求使用助焊剂。须在引线和端子上均匀涂敷助焊剂，而且助焊剂须 覆盖待测试表面。助焊剂须置于室温下。本要求适用于测试 A与测试 B。 4.2 具有外观验收标准的测试 4.2.1 测试 A － 含铅锡－锡炉/浸焊观察测试（引线、导线等） 本测试适用于有引线元器件、实芯导线和最小走私大于 0.254[0.01in]多股导线的锡 炉/浸焊观察测试。 4.2.1.1 设备 4.2.1.1.1 锡炉： 须采用满足 3.3.2节要求的锡炉。焊料须符合 3.2.1节要求。锡炉温度和焊料杂质 控制须符合 3.5.1节和 3.5.2节要求。 4.2.1.1.2 浸入装置 须使用类似于图 2所示的机械或机电浸入装置，除非用户和供应商之间另有协议。 浸入速度、停留时间和提出速度都须保持在 4.2.1.3节规定的测试极限值内。通孔 元器件引线须保持垂直于焊料表面。有引线的表面贴装元器件须以与焊料表面呈 20-45°（或 90°，如果达成协议）的角度浸入焊料中（见图 3）。对于任何给定的元 器件类型，这个角度须保持一致。摆动、振动和其它剧烈的移动应当尽可能最小。 4.2.1.2 准备 须按 3.4节的要求准备试样。 4.2.1.3 程序 a. 须彻底去除熔融焊料表面的浮渣和助焊剂焦渣，之后立即将端子浸入焊料。 b. 须将涂有助焊剂的试样浸入熔融焊料中，对于有引线通孔元器件，浸入深度应当 使熔融焊料表面距元器件本体或底座面 1.27mm[0.050in]以内（取距离元器件本体 更远的话，见图 4）。 c. 浸入和提出速度为 25±6mm[0.984±0.24in] /秒，停留时间为 5+0/-0.5秒（见 5.2节）。 d. 试样取出后须保持在测试状态，并使焊料在空气中冷却凝固。 e. 在检查前须按照 3.2.3节要求，去除所有引线上的可见助焊剂残留物。 利康顺电线（深圳）有限公司 LHI TECHNOLOGY (Shenzhen) Co., LTD Page 7 of 9 4.2.1.4 评定 4.2.1.4.1 放大倍数： 须使用符合 3.3.3节要求的设备在 10倍放大倍数下检查元器件。 4.2.1.4.2 接受/拒收要求 所有端子须呈现连续的焊料涂层，任何单个端子有 95%的关键区域须无缺陷。 除了退润湿、不润湿和针孔以外，其它的异常现象不能导致产品被拒收（见附 录 A和 B）。在元器件制造过程中未镀覆的或剪切的元器件端子垂直表面允许 暴露端子金属。 4.2.2 测试 B － 无铅锡-锡炉/浸焊观察测试（引线、导线等） 本测试适用于有引线元器件、实芯导线和最小走私大于 0.254[0.01in]多股导线的锡 炉/浸焊观察测试。 图 2 图 3 图 4 利康顺电线（深圳）有限公司 LHI TECHNOLOGY (Shenzhen) Co., LTD Page 8 of 9 4.2.2.1 设备 4.2.2.1.1 锡炉： 须采用满足 3.3.2节要求的锡炉。焊料须符合 3.2.1节要求。锡炉温度和焊料杂质 控制须符合 3.5.1节和 3.5.2节要求。 4.2.2.1.2 浸入装置 须使用类似于图 2所示的机械或机电浸入装置，除非用户和供应商之间另有协议。 浸入速度、停留时间和提出速度都须保持在 4.2.2.3节规定的测试极限值内。通孔 元器件引线须保持垂直于焊料表面。有引线的表面贴装元器件须以与焊料表面呈 20-45°（或 90°，如果达成协议）的角度浸入焊料中（见图 2）。对于任何给定的元 器件类型，这个角度须保持一致。摆动、振动和其它剧烈的移动应当尽可能最小。 4.2.2.2 准备 须按 3.4节的要求准备试样。 4.2.2.3 程序 a. 须彻底去除熔融焊料表面的浮渣和助焊剂焦渣，之后立即将端子浸入焊料。 b. 须将涂有助焊剂的试样浸入熔融焊料中，对于有引线通孔元器件，浸入深度应当 使熔融焊料表面距元器件本体或底座面 1.25mm[0.049in]以内（取距离元器件本体 更远的话，见图 3）。 c. 浸入和提出速度为 25±6mm[0.984±0.24in] /秒，停留时间为 5+0/-0.5秒（见 5.2节）。 d. 试样取出后须保持在测试状态，并使焊料在空气中冷却凝固。 e. 在检查前须按照 3.2.3节要求，去除所有引线上的可见助焊剂残留物。 4.2.2.4 评定 4.2.2.4.1 放大倍数： 须使用符合 3.3.3节要求的设备在 10倍放大倍数下检查元器件。 4.2.2.4.2 接受/拒收要求 所有端子须呈现连续的焊料涂层，任何单个端子有 95%的关键区域须无缺陷。 除了退润湿、不润湿和针孔以外，其它的异常现象不能导致产品被拒收（见附 录 A和 B）。在元器件制造过程中未镀覆的或剪切的元器件端子垂直表面允许 暴露端子金属。 5. 注意事项 5.1 活性助焊剂的使用 本规范指定使用含有一定量活化剂的松香基助焊剂。之所以要求使用一定量的活化剂， 是为了减少采用纯松香型助焊剂时测试结果的念头，从而可进行元器件固定的且小于 利康顺电线（深圳）有限公司 LHI TECHNOLOGY (Shenzhen) Co., LTD Page 9 of 9 实际生产焊接的活性剂量，提供理想的可焊性测试安全因子。正如 J-STD-002B中“可 焊性测试采用活性助焊剂合理性的委员会公开信”所报告的一样，使用含有一定量活 性剂的助焊剂进行可焊性测试的益处已通过广泛的测试得到的证明。 5.2 大热容元器件 在浸入测试中，端子散热快的大型元器件在浸焊测试中可能需要较长的停留时间，允 许更慢地加热。在这种情况下，要求用户与供应商之间就延长停留时间达成协议。这 种协议还必须说明所采用的具体停留时间。 5.3 抽样计划 抽样计划须规定在给定的一批产品中随机所选的元器件数量。应当测试所选元器件所 有引线/端子的可焊性。元器件要通过可焊性测试，需其每个引线都通过可焊性测试。 应当按照独立的元器件技术规范进行可焊性测试试样的选择和部署。在某些测试方法 中，有必要将每两个引线中的其中一个，或者是每三个引线中的其中两个引线弯折， 显然，不可以将这类弯折的引线计算在抽样内。 5.4 安全注意事项 异丙醇是可燃物质。在和贮存异丙醇时，必须注意将其远离火花或火焰。仔细阅读所 有溶剂的材料安全数据表（MSDS）。应当根据合适的数据表处理所有化学药品，并依 据当地法规进行排放。 5.5 加速蒸汽老化限制 可焊涂层的加速蒸汽老化已成为并将一直是重点研究的主（见 IPC-TR-464）。与其 它老化方法相比，蒸汽老化可以与自然老化类似的方式成功地加速锡/铅表面的退化。 表面氧化的退化过程和 Cu/Sn金属间化合物生长都会由于蒸汽的热量和湿气而加剧。 适当涂敷和锡/铅涂层如可以承受规定的 8小时以上的蒸汽老化环境，那么它就或可承 受超过 12个月的自然老化。由于具体形状、贮存环境和材料结构的综合作用，精确地 预测贮存寿命是不可能的。因此，本技术规范指明 1类涂覆层和 3类涂覆层的贮存寿 命有重叠，且未规定 3类涂覆层的贮存寿命。对于非锡或锡/铅（2类）涂层，目前尚 未有可以超过规定的 1小时蒸汽老化的数据。 6. 结束 2011.Jan.10 电线可焊性测试规范-1 电线可焊性测试规范 电线可焊性测试规范 页面提取自－IPC J-STD-002C 2008.11