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IEC 60068-2-69 是國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)發(fā)布的《環(huán)境試驗(yàn)》系列標(biāo)準(zhǔn)之一,全稱為《環(huán)境試驗(yàn) 第 2-69 部分:試驗(yàn) Te/Tc:用濕潤(rùn)平衡(力測(cè)量)法進(jìn)行電子元器件和印刷電路板的可焊性試驗(yàn)》。該標(biāo)準(zhǔn)于 2017 年發(fā)布第三版,整合并取代了之前的 IEC 60068-2-54 標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)內(nèi)容有顯著更新。
該標(biāo)準(zhǔn)的主要目的是提供一種定量評(píng)估電子元器件端子與印刷電路板焊盤可焊性的測(cè)試方法,通過測(cè)量試樣浸入熔融焊料時(shí)所受的垂直力隨時(shí)間的變化,來反映其潤(rùn)濕性能和焊接可靠性。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于:
電子元器件:包括帶金屬端子的表面貼裝器件(SMD)、帶引線的非表面貼裝器件、圓柱形器件等。
印刷電路板(PCB):包括剛性板的表面焊盤和金屬化通孔。
焊料類型:涵蓋含鉛焊料(如 Sn60Pb40、Sn63Pb37)和無鉛焊料(如 SAC305、Sn99.3Cu0.7)。
測(cè)試方法分為兩種:
焊錫槽濕潤(rùn)平衡法:適用于較大尺寸或帶引線的元器件。
焊錫球濕潤(rùn)平衡法:適用于小尺寸 SMD、多引腳器件或需單獨(dú)測(cè)試引腳的情況。
濕潤(rùn)平衡測(cè)試系統(tǒng):包括高靈敏度力傳感器、位移控制機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))。
焊錫槽或焊錫球模塊:溫度可控,槽體容量足夠,避免邊緣效應(yīng)。
試樣夾具:可調(diào)整浸入角度和深度。
焊料與助焊劑:需符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的成分和活性等級(jí)。
輔助工具:清潔工具、顯微鏡(10倍放大)、溫度測(cè)量裝置等。
試樣清潔:除非另有規(guī)定,試樣應(yīng)在接收狀態(tài)下測(cè)試,避免手指污染。必要時(shí)可用中性有機(jī)溶劑清洗。
預(yù)處理(老化):可根據(jù)規(guī)范進(jìn)行加速老化,模擬存儲(chǔ)或使用后的性能變化。常用條件包括:
蒸汽老化(1h~16h)
非飽和加壓蒸汽(120°C, 85% RH, 4h)
155°C 干烤(4h)
安裝試樣:將試樣固定在夾具上,調(diào)整至規(guī)定浸入角度(垂直、水平或 20°–45°)。
涂覆助焊劑:使用棉簽等工具在待測(cè)區(qū)域均勻涂覆一層助焊劑,去除多余液滴。
定位與預(yù)加熱:將試樣降至焊料上方規(guī)定距離(通常 10–20 mm),預(yù)加熱 30±15 秒以蒸發(fā)溶劑。
浸入焊料:以規(guī)定速度(通常 1–5 mm/s)浸入至設(shè)定深度,停留 5 秒(某些器件為 10 秒)。
數(shù)據(jù)記錄:力傳感器實(shí)時(shí)記錄試樣所受垂直力,繪制“力-時(shí)間”曲線。
取出與檢查:緩慢取出試樣,冷卻后清潔助焊劑殘留,在 10 倍放大鏡下檢查潤(rùn)濕與退潤(rùn)濕情況。
測(cè)試溫度:
含鉛焊料:235°C ± 3°C
無鉛焊料:SAC305 為 245°C ± 3°C,SnCu 為 250°C ± 3°C
浸入深度:通常為 0.01–0.25 mm(視器件尺寸和類型而定)。
浸入速度:SMD 為 0.1–5 mm/s,引線器件為 5–20 mm/s。
為確保測(cè)試精度與重復(fù)性,測(cè)試設(shè)備需滿足以下性能:
響應(yīng)時(shí)間:≤0.3 秒
力分辨率:SMD 和 PCB 為 0.02 mN,引線器件為 0.04 mN
浸入深度控制精度:SMD ±0.01 mm,引線器件 ±0.2 mm,PCB ±0.1 mm
浸入速度范圍:0.1–5 mm/s(SMD)或 5–20 mm/s(引線器件)
溫度控制:焊料溫度控制在設(shè)定值 ±3°C 內(nèi)
噪聲控制:電噪聲和機(jī)械噪聲不超過信號(hào)水平的 10%
焊料污染控制:焊錫槽中的雜質(zhì)(如銅、金、銀等)需定期監(jiān)測(cè),超標(biāo)即更換。建議每 30 個(gè)工作日檢測(cè)或更換一次。
助焊劑管理:應(yīng)從原裝容器中取出少量使用,避免污染和揮發(fā)。測(cè)試后剩余助焊劑應(yīng)丟棄。
焊錫球尺寸匹配:根據(jù)試樣尺寸選擇合適直徑(1 mm、2 mm、3.2 mm、4 mm)和焊料質(zhì)量(5 mg–200 mg)。
測(cè)試環(huán)境:設(shè)備應(yīng)安裝在無振動(dòng)、無氣流干擾的穩(wěn)固臺(tái)面上。
特殊器件測(cè)試:對(duì)于 0603M(0201)或更小的超微型 SMD,需采用附錄 C 中的特殊方法,使用更小的焊錫球和更高的定位精度。
結(jié)果評(píng)估:可依據(jù)潤(rùn)濕開始時(shí)間、潤(rùn)濕進(jìn)展時(shí)間、潤(rùn)濕穩(wěn)定性等參數(shù)進(jìn)行量化評(píng)估,也可參考附錄 D 中的建議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合格判定。
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