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介紹
立法及客戶需求推動(dòng)了電子連接器無(wú)鉛的發(fā)展.本文將回顧新涂層可焊性實(shí)驗(yàn)來證明錫/鉛回流焊工藝中對(duì)無(wú)鉛的兼容性。
泰科電子如今使用的純錫鍍層在錫/鉛波峰焊工藝中*向后兼容,在無(wú)鉛焊接工藝中則是向前兼容。純錫鍍層在未來無(wú)鉛焊接工藝中也出現(xiàn)*向前兼容跡象。實(shí)驗(yàn)將比較錫/鉛表面和無(wú)鉛表面的錫/鉛焊料可焊性性能。
適用范圍
可焊性實(shí)驗(yàn)證明了連接器引腳完整性及提供活性焊接表面的能力。盡管連接器引腳幾何學(xué)及基底金屬可能會(huì)影響個(gè)別產(chǎn)品可焊性，但與改變連接器引腳產(chǎn)生的影響相比，這些影響微不足道。此次測(cè)試在錫及錫/鉛涂層的鍍金觸點(diǎn)上進(jìn)行。所選觸點(diǎn)代表泰科電子在電鍍制造工藝中使用的觸點(diǎn)。因此，以下結(jié)果對(duì)大部分波峰焊和及表面貼裝焊接元件都適用。
測(cè)試方法
進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)以便觀察這些涂層可焊性。按照在IPC / JEDEC J-STD-002B4描述的方法，此次報(bào)告所有測(cè)試均使用METRONELEC公司的ST78可焊性測(cè)試儀進(jìn)行。此類型測(cè)試的理論信息可找到出處。潤(rùn)濕天平測(cè)得的參數(shù)見表1。IPC / JEDEC J-STD-002B測(cè)試一個(gè)重要特例是錫槽溫度（例如220℃）。使用這種溫度是為了模擬錫/鉛回流操作溫度。
根據(jù)IPC/JEDEC002B，潤(rùn)濕平衡測(cè)試法中每個(gè)測(cè)試都有三個(gè)關(guān)鍵測(cè)量值：零交叉時(shí)間（T0），第2秒潤(rùn)濕力（F2）和第5秒潤(rùn)濕力（F5）。零交叉時(shí)間表示潤(rùn)濕速度，而F2和F5用來量化潤(rùn)濕程度并識(shí)別對(duì)去潤(rùn)濕敏感的鍍層。
材料和樣品：
此次實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的樣品采用有光澤93/7錫/鉛或無(wú)光澤錫作為無(wú)鉛電鍍層。使用大小和尺寸相同但零件號(hào)碼不同的兩種泰科產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在錫/鉛和無(wú)鉛電鍍兩種狀態(tài)下都可用并能代表泰科電子大多元件。所有樣品均使用厚度為1.27 - 2.5μm （50-100μin）的鍍鎳底板。純錫和93/7錫鉛電鍍層厚度都在2.5 - 5μm （100-200μin）之間。表2顯示了兩種不同樣品測(cè)試組合。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
為合格/不合格標(biāo)準(zhǔn)列出推薦的評(píng)估范圍（根據(jù)IPC/ JEDEC J-STD-002B潤(rùn)濕平衡測(cè)試）：
T0 - 零交叉時(shí)間（潤(rùn)濕力從負(fù)值到正值所用的交叉時(shí)間）
F2 - 第2秒潤(rùn)濕力（測(cè)試中第2秒潤(rùn)濕力）
F5 - 第5秒潤(rùn)濕力（測(cè)試中第5秒潤(rùn)濕力）
F2（間接F5）推薦的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)是zui大理論潤(rùn)濕力的50％（50％MTWF），其計(jì)算方法如下（根據(jù)IPC/ JEDEC J-STD-002B）：
50%MTWF = （t）（P）（cosα） - （d）（g）（V）
其中：
t =焊料表面張力= 0.4焦耳/m²
P =樣品/焊料表面周長(zhǎng)以mm計(jì)算
α =*潤(rùn)濕角= 0°
d =焊料密度@220°C =8001 kg/m³
g =引力常數(shù)＝9.8 m/s²
V =*浸潤(rùn)時(shí)浸潤(rùn)標(biāo)本的體積
P[mm]和V[m³]由被測(cè)試基礎(chǔ)部分的幾何形狀計(jì)算而來。本研究中所用樣品50％理論潤(rùn)濕力的值分別為177μN/mm的純錫樣本，170μN/ mm的93/7錫/鉛樣品。
無(wú)光澤錫和有光澤錫/鉛沉淀物的潤(rùn)濕平衡測(cè)試數(shù)據(jù)分別見圖1和圖2。
探討：
比較純錫與93/7錫/鉛沉淀物可焊性性能：
無(wú)光澤錫和有光澤錫/鉛沉淀物的潤(rùn)濕平衡測(cè)試數(shù)據(jù)分別見圖1和圖2。
探討：
比較純錫與93/7錫/鉛沉淀物可焊性性能：
T0：
93/7錫/鉛沉淀物潤(rùn)濕速度（0.96秒，σ= 0.08）比純錫沉淀物（0.69秒，σ= 0.06）快。 93/7錫/鉛樣品中其中一個(gè)零交叉時(shí)間大于1秒，而純錫樣品種有7個(gè)樣品零交叉時(shí)間大于1秒。所有樣品零交叉時(shí)間都小于2秒。
F2：
93/7錫/鉛沉淀物在2秒時(shí)（285 uN/mm, σ=32）的潤(rùn)濕力大于純錫沉淀物（203 uN/mm, σ=49）。 93/7錫/鉛其中一個(gè)樣品在2秒時(shí)的潤(rùn)濕力小于MTWF 的50％，而純錫樣品在2秒時(shí)有9個(gè)樣品的潤(rùn)濕力小于MTWF 的50％。所有樣品在2秒時(shí)潤(rùn)濕力都為正值。
F5：
純錫沉淀物在5秒時(shí)（326 uN/mm, σ=26）的潤(rùn)濕力大于93/7錫/鉛沉淀物（306 uN/mm, σ=33）。所有純錫樣品在5秒時(shí)潤(rùn)濕力大于2秒時(shí)潤(rùn)濕力。93/7錫/鉛樣品中有2個(gè)在5秒時(shí)的潤(rùn)濕力小于其2秒時(shí)的潤(rùn)濕力。潤(rùn)濕力減少幅度很小，低于總潤(rùn)濕力的3％，焊料去潤(rùn)濕并不明顯。
綜上所述，93/7錫/鉛沉淀物開始時(shí)潤(rùn)濕速度較快。然而，隨著測(cè)試進(jìn)行，純錫沉淀物表現(xiàn)出比93/7錫/鉛沉淀物更大的潤(rùn)濕力。
結(jié)論：
1）純錫電鍍?cè)珊感粤己?，并與錫/鉛焊接工藝向后兼容。
2）93/7錫/鉛沉淀物開始時(shí)潤(rùn)濕速度比純錫快。然而，隨著測(cè)試進(jìn)行中，純錫沉淀物表現(xiàn)出比93/7錫/鉛沉淀物更大的潤(rùn)濕力。
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