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介紹
立法及客戶需求推動了電子連接器無鉛的發(fā)展.本文將回顧新涂層可焊性實驗來證明錫/鉛回流焊工藝中對無鉛的兼容性。
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,在無鉛焊接工藝中則是向前兼容。純錫鍍層在未來無鉛焊接工藝中也出現(xiàn)*向前兼容跡象。實驗將比較錫/鉛表面和無鉛表面的錫/鉛焊料可焊性性能。
適用范圍
可焊性實驗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及基底金屬可能會影響個別產(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。此次測試在錫及錫/鉛涂層的鍍金觸點上進行。所選觸點代表泰科電子在電鍍制造工藝中使用的觸點。因此，以下結(jié)果對大部分波峰焊和及表面貼裝焊接元件都適用。
測試方法
進行大量實驗以便觀察這些涂層可焊性。按照在IPC / JEDEC J-STD-002B4描述的方法，此次報告所有測試均使用METRONELEC公司的ST78可焊性測試儀進行。此類型測試的理論信息可找到出處。潤濕天平測得的參數(shù)見表1。IPC / JEDEC J-STD-002B測試一個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，潤濕平衡測試法中每個測試都有三個關(guān)鍵測量值：零交叉時間（T0），第2秒潤濕力（F2）和第5秒潤濕力（F5）。零交叉時間表示潤濕速度，而F2和F5用來量化潤濕程度并識別對去潤濕敏感的鍍層。
材料和樣品：
此次實驗檢測的樣品采用有光澤93/7錫/鉛或無光澤錫作為無鉛電鍍層。使用大小和尺寸相同但零件號碼不同的兩種泰科產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在錫/鉛和無鉛電鍍兩種狀態(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試組合。
實驗結(jié)果：
為合格/不合格標準列出推薦的評估范圍（根據(jù)IPC/ JEDEC J-STD-002B潤濕平衡測試）：
T0 - 零交叉時間（潤濕力從負值到正值所用的交叉時間）
F2 - 第2秒潤濕力（測試中第2秒潤濕力）
F5 - 第5秒潤濕力（測試中第5秒潤濕力）
F2（間接F5）推薦的評估標準是zui大理論潤濕力的50％（50％MTWF），其計算方法如下（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/焊料表面周長以mm計算
α =*潤濕角= 0°
d =焊料密度@220°C =8001 kg/m³
g =引力常數(shù)＝9.8 m/s²
V =*浸潤時浸潤標本的體積
P[mm]和V[m³]由被測試基礎(chǔ)部分的幾何形狀計算而來。本研究中所用樣品50％理論潤濕力的值分別為177μN/mm的純錫樣本，170μN/ mm的93/7錫/鉛樣品。
無光澤錫和有光澤錫/鉛沉淀物的潤濕平衡測試數(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：
無光澤錫和有光澤錫/鉛沉淀物的潤濕平衡測試數(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/鉛樣品中其中一個零交叉時間大于1秒，而純錫樣品種有7個樣品零交叉時間大于1秒。所有樣品零交叉時間都小于2秒。
F2：
93/7錫/鉛沉淀物在2秒時（285 uN/mm, σ=32）的潤濕力大于純錫沉淀物（203 uN/mm, σ=49）。 93/7錫/鉛其中一個樣品在2秒時的潤濕力小于MTWF 的50％，而純錫樣品在2秒時有9個樣品的潤濕力小于MTWF 的50％。所有樣品在2秒時潤濕力都為正值。
F5：
純錫沉淀物在5秒時（326 uN/mm, σ=26）的潤濕力大于93/7錫/鉛沉淀物（306 uN/mm, σ=33）。所有純錫樣品在5秒時潤濕力大于2秒時潤濕力。93/7錫/鉛樣品中有2個在5秒時的潤濕力小于其2秒時的潤濕力。潤濕力減少幅度很小，低于總潤濕力的3％，焊料去潤濕并不明顯。
綜上所述，93/7錫/鉛沉淀物開始時潤濕速度較快。然而，隨著測試進行，純錫沉淀物表現(xiàn)出比93/7錫/鉛沉淀物更大的潤濕力。
結(jié)論：
1）純錫電鍍元件可焊性良好，并與錫/鉛焊接工藝向后兼容。
2）93/7錫/鉛沉淀物開始時潤濕速度比純錫快。然而，隨著測試進行中，純錫沉淀物表現(xiàn)出比93/7錫/鉛沉淀物更大的潤濕力。
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