T_CWAN 0031-2021 软钎焊膏试验方法.pdf
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1、 ICS 25.160.50 CCS J 33 团体标准团体标准 T/CWAN 00312021 Vcbh 更好的听个人 软钎焊膏试验方法 Test methods for soldering paste 2021-12-29 发布 2022-02-01 实施 中国焊接协中国焊接协会发布会发布 目 次 前 言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.2 4 合金化学成分.2 5 合金粉末形状、尺寸及分布.2 6 合金粉末及软钎剂的含量.4 7 软钎焊膏稳定性.5 8 粘度.5 9 粘附性.6 10 塌陷试验.7 11 锡珠试验.10 12 润湿性.12 13 扩展率.13
2、 14 铜腐蚀试验.15 15 铜镜试验.15 16 表面绝缘电阻.16 17 电化学迁移试验.16 18 存储寿命测试.16 19 干燥度(胶粘性).17 20 试验报告.17 附 录 A(规范性)干筛法.18 附 录 B(规范性)显微镜测量法.19 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由中国焊接协会提出并归口。本文件起草单位:哈尔滨工业大学、哈尔滨焊接研究院有限公司、郑州机械研究所有限公司、深圳市唯特偶新材料股份有限公司、浙江亚通焊材有限公司、亿铖达科技(江西)有限公司、厦门市及时雨焊料有限公司。本文件主要起
3、草人:林铁松、孙晓梅、吕晓春、程亚芳、唐欣、刘平、徐金华、王少华、何鹏、杨昊泉。软钎焊膏试验方法 1 范围 本文件规定了软钎焊膏(以下简称焊膏)的试验方法,包括合金化学成分、合金粉末形状、尺寸及分布、合金粉末及软钎剂的含量、焊膏稳定性、粘度、粘附性、塌陷试验、锡珠试验、润湿性、扩展率、铜腐蚀试验、铜镜试验、表面绝缘电阻、电化学迁移试验、存储寿命测试、干燥度(胶粘性)。本文件适用于电子产品焊接用软钎焊膏。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用
4、于本文件。GB/T 686 化学试剂 丙酮(GB/T 6862008,ISO 6353-2:1983,NEQ)GB/T 687 化学试剂 丙三醇(GB/T 6872011,ISO 6353-3:1987,NEQ)GB/T 678 化学试剂 乙醇(无水乙醇)(GB/T 6782002,ISO 6353-2:1983,NEQ)GB/T 2040 铜及铜合金板材 GB/T 3131 锡铅钎料 GB/T 8145 脂松香 GB/T 11363 钎焊接头强度试验方法(GB/T 113632008,ISO 5187:1985,NEQ)GB/T 11364 钎料润湿性试验方法(GB/T 113632008,
5、ISO 5179:1983,NEQ)GB/T 20422 无铅钎料(GB/T 204222018,ISO 9453:2014,MOD)GB/T 33148 钎焊术语(GB/T 331482016,ISO 857-2:2005,MOD)GB/T 38265.14 软钎剂试验方法 第 14 部分:钎剂残留物胶粘性的评价(GB/T 38265.142022,ISO 9454-14:2017,MOD)GB/T 38265.15 软钎剂试验方法 第 15 部分:铜腐蚀试验(GB/T 38265.152022,ISO 9454-15:2017,MOD)GB/T 38265.17 软钎剂试验方法 第 17
6、部分:钎剂残留物的表面绝缘电阻梳刷试验和电化学迁移试验(GB/T 38265.172022,ISO 9454-17:2002,MOD)HG/T 2892 化学试剂 异丙醇(HG/T 28922010,ISO 6353-3:1987,NEQ)T/CWAN 00322021 软钎焊膏 分类和性能要求 3 术语和定义 GB/T 33148界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 干燥度 drying 焊膏经回流钎焊后,其表面残留物在室温冷却后发生粘黏的程度。3.2 粘附性 tackiness 焊膏对元器件粘附力的大小及随焊膏印刷后放置时间增加其粘附力所发生的变化。3.3 塌陷 slump 在进行
7、焊膏涂敷试验时,印刷在承印物上的焊膏图形发生形状变化的现象,焊膏的一种缺陷。4 合金化学成分 锡铅焊膏中钎料合金的化学成分分析按 GB/T 3131 的规定进行,超出其测试范围的化学成分按供需双方协商的方法进行。无铅焊膏中钎料合金的化学成分分析按 GB/T 20422 的规定进行。5 合金粉末形状、尺寸及分布 5.1 干筛法 锡膏中合金粉末尺寸分布按照附录 A 的规定进行。激光粒度分析法 试样的制备按照附录 B 的规定进行,锡膏中合金粉末尺寸分布测量按照 GB/T 19077 的规定进行。5.2 显微镜测量法 锡膏中合金粉末形状、尺寸分布测量按照附录 B 的规定进行。5.3 评定 试验结果记入
8、表 1 中。表 1 合金粉末尺寸及分布试验记录表 1型合金粉末 尺寸 m 160 160150 15075 75 质量 g 质量比例%2型合金粉末 尺寸 m 80 8075 7545 45 质量 g 质量比例%3型合金粉末 尺寸 m 60 6045 4525 25 质量 g 质量比例%4型合金粉末 尺寸 m 50 5038 3820 20 质量 g 质量比例%5型合金粉末 尺寸 m 40 4025 2515 15 质量 g 质量比例%6型合金粉末 尺寸 m 25 2515 155 5 质量 g 质量比例%表 1 合金粉末尺寸及分布试验记录表(续)7 型合金粉末 尺寸 m 15 1511 112
9、 2 质量 g 质量比例%8 型合金粉末 尺寸 m 11 118 82 2 质量 g 质量比例%注:根据对长短轴的测量并依据4.2.2判断合金粉末颗粒的形状,并记录。6 合金粉末及软钎剂的含量 6.1 原理 将一定质量的焊膏试样置入坩埚中,通过在软钎料浴中加热熔化或试剂溶解,分离出软钎剂再称重。通过合金粉末的质量或软钎剂的质量与焊膏的原始质量百分比表示合金粉末的含量或软钎剂的含量。6.2 仪器和材料 6.2.1 天平,精度 0.001 g。6.2.2 陶瓷坩埚。6.2.3 坩埚钳,用于夹持坩埚或烧杯。6.2.4 软钎料浴,含有符合 GB/T 3131 或 GB/T 20422 要求的软钎料,软
10、钎料浴温度应保持在待测焊膏合金液相线温度以上 25。6.2.5 丙三醇,符合 GB/T 687 要求的分析纯试剂。6.2.6 乙醇,符合 GB/T 678 要求的分析纯试剂。6.3 试验步骤 6.3.1 用天平(6.2.1)称取 20 g35 g 的焊膏试样,精确至 0.001 g,并记录试样的质量 m1。6.3.2 将焊膏试样放入坩埚(6.2.2)中,用足量的丙三醇(6.2.5)覆盖住试样(约 50 mL 丙三醇)。6.3.3 用坩埚钳(6.2.3)夹持坩埚(6.3.2),将其部分浸入软钎料浴(6.2.4)中,软钎料浴温度应保持在待测焊膏合金液相线温度以上 25。慢慢地转动坩埚,直到焊膏熔化
11、成熔融合金。焊膏熔化后,将坩埚在软钎料浴中继续保持 10 s15 s,同时轻轻地转动坩埚。6.3.4 将坩埚(6.2.2)从软钎料浴中移出。在焊膏合金凝固过程中,尽可能多地从坩埚中倒出软钎剂和丙三醇混合物。6.3.5 焊膏合金冷却凝固后,从坩埚中取出焊膏合金,用水清洗,再用乙醇(6.2.6)彻底清洗干净,以去除软钎剂残留物。6.3.6 用天平(6.2.1)称量干燥后的焊膏合金质量,精确至 0.001g,并记录其质量 m2。6.3.7 按上述试验步骤,重复进行两次试验。6.4 试验数据处理 焊膏试样中合金粉末的含量,以1(质量百分比)表示,按式(1)计算:%100121mm.(1)焊膏试样中软钎
12、剂的含量,以2(质量百分比)表示,按式(2)计算:22%100.(2)式中:m1试验用焊膏质量,单位为克(g);m2焊膏合金质量,单位为克(g)。计算两次试验结果的算术平均值。如果两次试验测定的数值()差大于0.2%,应重新进行试验。7 软钎焊膏稳定性 7.1 仪器和材料 7.1.1 天平,精度 0.001 g。7.1.2 烧杯,100 mL。7.1.3 不锈钢/聚氨酯刮刀,或离心式搅拌机(配有自转加公转功能)。7.2 试验步骤 7.2.1 将试验用焊膏放在温度(25 5),相对湿度(50 10)%的环境下静置不少于 4 h,以达到完全的热平衡。7.2.2 用刮刀或搅拌机(7.1.2)均匀搅拌
13、焊膏 1 min2 min,并避免混入空气。7.2.3 称取约 100 g 焊膏试样移入烧杯中,操作时应避免混入空气,不使焊膏发热,直至其呈均匀状态。7.2.4 平整焊膏表面,盖好表面皿,将装有焊膏试样的烧杯在(25 2)的恒温水槽中保持 24 h。目视检查焊膏是否有分层现象。8 粘度 8.1 原理 将适量的焊膏试样置入试验容器中,在试验环境下保持一段时间后通过粘度测量仪器进行测试,待读数稳定后得到焊膏的粘度值。8.2 仪器和材料 8.2.1 粘度测量仪器,如旋转粘度计或其他合适的流变测试仪。8.2.2 不锈钢/聚氨酯刮刀,或离心式搅拌机(配有自转加公转功能)。8.3 试验步骤 8.3.1 试
14、验前准备 8.3.1.1 将试验用焊膏放在温度(25 5),相对湿度(50 10)%的环境下静置不少于 4 h,以达到完全的热平衡。8.3.1.2 用刮刀或搅拌机(8.2.2)均匀搅拌焊膏 1 min2 min,并避免混入空气。8.3.1.3 将适量的焊膏试样移入试验容器中,操作时应避免混入空气。装有焊膏试样的试验容器在(25 0.2)的恒温环境中稳定不少于 15 min。8.3.2 测试 8.3.2.1 将试验容器放在粘度测量仪器上,移动仪器的传感器浸入焊膏试样中,试验过程中焊膏试样温度应保持在(25 0.2)。8.3.2.2 启动仪器,采用 10 r/min 的转速进行测试,计时 3 mi
15、n,待读数稳定后,记录数据。8.3.2.3 按上述试验步骤,重复进行两次试验。8.4 试验结果的表达 焊膏试样的粘度应为两次测试结果的算术平均值。9 粘附性 9.1 原理 将适量的焊膏用规定的模板印刷在试样载体上,在试验环境下放置不同的时间。使焊膏图形与试验探针接触后离开,记录探针离开焊膏图形时的最大力及印刷焊膏后的放置时间,以评定焊膏粘附性。9.2 仪器和材料 9.2.1 粘着力测试仪或其他等效的测力仪,配有一个直径为(5.10 0.13)mm、底部光滑平整的不锈钢探针,且能调整至与被测试样表面平行;探针能以可控的速度和可控的接触力接触试样,从被测试样表面以可控的速度撤回探针时,可记录探针与
16、被测试样脱离时所需的最大力。9.2.2 试样载体,尺寸最小为 76 mm 25 mm,干净的磨砂载玻片或与其等效的氧化铝基板、环氧玻纤布基板。9.2.3 金属模板,厚度 0.25 mm,模板上开孔直径为 6.5 mm,孔中心距至少为 10 mm,开孔数至少为3 个。9.3 试验步骤 9.3.1 试样的制备 9.3.1.1 将试验用焊膏放在温度(25 5),相对湿度(50 10)%的环境下静置不少于 4 h,以达到完全的热平衡。9.3.1.2 采用模板(9.2.3)在试样载体(9.2.2)上印刷焊膏图形。采用适当方式对图形进行标记,以便识别印刷焊膏后的试样的不同放置时间。9.3.2 测量 9.3
17、.2.1 将试样(9.3.1.2)放置在测试仪(9.2.1)探针下,调整探针与试样保持水平,且对准试样上其中一个焊膏图形。9.3.2.2 降低探针,使探针以(2.5 0.5)mm/min 的速度接触焊膏图形,施加(300 30)gf 的力并保持 5 s 以内。9.3.2.3 以(2.5 0.5)mm/min 的速度从焊膏图形上移出探针,记录探针离开焊膏图形时的最大力和印刷焊膏图形后的放置时间。9.3.2.4 按上述试验步骤,重复进行五次试验。9.3.2.5 然后将试验用焊膏存储在温度(25 5),相对湿度(50 10)%的环境中,放置 2 h、4 h、6 h、8 h、12 h、24 h 后,按
18、照 9.3.2.19.3.2.4 的步骤进行试验。9.4 试验结果的表达 焊膏粘附性以 F 表示,按式(3)计算:(3)式中:F0焊膏的初始(放置 0 h)粘附力的平均值,单位为克力(gf);F焊膏放置不同时间后粘附力的平均值,单位为克力(gf)。10 塌陷试验 10.1 原理 将适量的焊膏用规定的模板印刷在试样载体上,在试验环境下保持一段时间检查焊膏图形是否发生桥连现象以评定焊膏塌陷性能。10.2 仪器和材料 10.2.1 金属模板,如图 1 和图 2 所示。10.2.2 不锈钢/聚氨酯刮刀,或离心式搅拌机(配有自转加公转功能)。10.2.3 恒温恒湿箱。10.2.4 放大镜,具有 10 倍
19、的放大能力。10.2.5 试样载体,尺寸为 76 mm25 mm,厚度至少为 1 mm 干净的磨砂载玻片或与其等效的氧化铝基板、环氧玻纤布基板。试样载体数量为 2 块。10.3 试验步骤 10.3.1 试验前准备 10.3.1.1 将试验用焊膏放在温度(25 5),相对湿度(50 10)%的环境下静置不少于 4 h,以达到完全的热平衡。10.3.1.2 用刮刀或搅拌机(10.2.2)均匀搅拌焊膏 1 min2 min,并避免混入空气。图 1 0.2 mm 厚模板 图 2 0.1 mm 厚模板 10.3.2 试样的制备 10.3.2.1 采用厚度为 0.2 mm 或 0.1 mm 的模板分别在两
20、个载体上印刷焊膏图形,并制备 2 个试样。印刷的焊膏图形应均匀、饱满,确保无印刷缺陷,焊膏图形以外无残余焊膏。10.3.2.2 将印刷焊膏图形后制备的 2 个试样进行标记,其中一个标记为 1,另一个标记为 2。10.3.3 冷塌陷 10.3.3.1 将 2 个试样置于温度(25 5),相对湿度(50 10)%的恒温恒湿箱中 10 min20 min。10.3.3.2 从恒温恒湿箱中取出试样 1,用放大镜观察试样,检查是否有桥连现象。10.3.4 热塌陷 10.3.4.1 将试样 2(10.3.3.1)加热至焊膏合金固相线或共晶点温度以下(25 5),保持 10 min15 min。10.3.4
21、.2 从恒温恒湿箱中取出试样 2,冷却至室温,用放大镜观察试样,检查是否有桥连现象。10.4 评定 将试样上焊膏图形之间发生桥连的间距填入表2或表3中的相应位置,试验结果用于评定焊膏塌陷性能。表 2 用 0.2 mm 厚模板印刷的焊膏图形塌陷试验结果 焊膏图形尺寸 mm 0.60 2.03 0.30 2.03 间距 mm(a)组图形(b)组图形 间距 mm(c)组图形(d)组图形 0.79 0.45 0.71 0.40 0.63 0.35 0.56 0.30 0.48 0.25 0.41 0.20 0.33 0.15 0.10 0.06 表 3 用 0.1 mm 厚模板印刷的焊膏图形塌陷试验结
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