I E C 61 -5-2 ® Edition 201 5-01 I N TE RN ATI ON AL S TAN D ARD N ORM E I N TE RN ATI ON ALE Tes t m eth od s for el ectri cal m ate ri al s, pri n te d board s an d oth er i n tercon n e cti on s tru ctu res an d ass em bl i es – P art 5-2 : G en eral te s t m eth od s for m ateri al s an d as se m bl i es – Sol d e ri n g fl u x for pri n te d board ass em bl i es M éth od e s d ' ess pou r l es m atéri au x él e ctri q u e s , l e s cartes i m pri m é es e t au tres s tru ctu res d ' i n tercon n e xi on e t en s em bl e s – P arti e 5-2 : M éth od e s d ' es sai g én é ral e s pou r l e s m até ri au x e t l es ass e m bl ag e s – IEC 61 89-5-2:201 5-01 (en-fr) F l u x d e bras ag e pou r l e s ass em bl ag es d e carte s i m pri m ées T H I S P U B L I C AT I O N I S C O P YRI G H T P RO T E C T E D C o p yri g h t © I E C , G e n e v a , S wi tz e rl a n d All rights reserved Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester If you have any questions about I EC copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or your local I EC member National Committee for further information Droits de reproduction réservés Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'IEC ou du Comité national de l'IEC du pays du demandeur Si vous avez des questions sur le copyright de l'IEC ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de l'IEC de votre pays de résidence IEC Central Office 3, rue de Varembé CH-1 21 Geneva 20 Switzerland Tel.: +41 22 91 02 1 Fax: +41 22 91 03 00 info@iec.ch www.iec.ch Ab ou t th e I E C The I nternational Electrotechnical Commission (I EC) is the leading global organization that prepares and publishes I nternational Standards for all electrical, electronic and related technologies Ab o u t I E C p u b l i ca ti o n s The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC Please make sure that you have the latest edition, a corrigenda or an amendment might have been published I E C Catal og u e - webstore i ec ch /catal og u e The stand-alone application for consulting the entire bibliographical information on IEC International Standards, Technical Specifications, Technical Reports and other documents Available for PC, Mac OS, Android Tablets and iPad I E C pu bl i cati on s s earch - www i ec ch /search pu b The advanced search enables to find IEC publications by a variety of criteria (reference number, text, technical committee,…) It also gives information on projects, replaced and withdrawn publications E l ectroped i a - www el ectroped i a org The world's leading online dictionary of electronic and electrical terms containing more than 30 000 terms and definitions in English and French, with equivalent terms in additional languages Also known as the International Electrotechnical Vocabulary (IEV) online I E C G l os sary - s td i ec ch /g l oss ary More than 60 000 electrotechnical terminology entries in English and French extracted from the Terms and Definitions clause of IEC publications issued since 2002 Some entries have been collected from earlier publications of IEC TC 37, 77, 86 and CISPR I E C J u st Pu bl i s h ed - webstore i ec ch /j u stpu bl i sh ed Stay up to date on all new IEC publications Just Published details all new publications released Available online and also once a month by email I E C C u stom er S ervi ce C en tre - webstore i ec ch /csc If you wish to give us your feedback on this publication or need further assistance, please contact the Customer Service Centre: csc@iec.ch A propos d e l 'I E C La Commission Electrotechnique I nternationale (IEC) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des Normes internationales pour tout ce qui a trait l'électricité, l'électronique et aux technologies apparentées A propos d es pu bl i cati on s I E C Le contenu technique des publications IEC est constamment revu Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié Catal og u e I E C - webstore i ec ch /catal og u e Application autonome pour consulter tous les renseignements bibliographiques sur les Normes internationales, Spécifications techniques, Rapports techniques et autres documents de l'IEC Disponible pour PC, Mac OS, tablettes Android et iPad Rech erch e d e pu bl i cati on s I E C - www i ec ch /search pu b La recherche avancée permet de trouver des publications IEC en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, comité d’études,…) Elle donne aussi des informations sur les projets et les publications remplacées ou retirées E l ectroped i a - www el ectroped i a org Le premier dictionnaire en ligne de termes électroniques et électriques Il contient plus de 30 000 termes et définitions en anglais et en franỗais, ainsi que les termes ộquivalents dans langues additionnelles Egalement appelé Vocabulaire Electrotechnique International (IEV) en ligne G l oss re I E C - s td i ec ch /g l ossary Plus de 60 000 entrộes terminologiques ộlectrotechniques, en anglais et en franỗais, extraites des articles Termes et Définitions des publications IEC parues depuis 2002 Plus certaines entrées antérieures extraites des publications des CE 37, 77, 86 et CISPR de l'IEC I E C J u st Pu bl i s h ed - webstore i ec ch /j u stpu bl i s h ed Restez informé sur les nouvelles publications IEC Just Published détaille les nouvelles publications parues Disponible en ligne et aussi une fois par mois par email S ervi ce Cl i en ts - webstore i ec ch /csc Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette publication ou si vous avez des questions contactez-nous: csc@iec.ch I E C 61 -5-2 ® Edition 201 5-01 I N TE RN ATI ON AL S TAN D ARD N ORM E I N TE RN ATI ON ALE Te s t m eth od s for el ectri cal m ate ri al s, pri n ted board s an d oth er i n tercon n ecti on s tru ctu res an d ass em bl i e s – P art 5-2 : G e n eral tes t m eth od s for m ateri al s an d as se m bl i es – Sol d e ri n g fl u x for pri n ted board ass em bl i e s M éth od es d ' ess pou r l e s m atéri au x él e ctri q u es , l es cartes i m pri m ées et au tres s tru ctu res d ' i n tercon n exi on et en s e m bl e s – P arti e 5-2 : M éth od es d ' e s sai g é n éral es pou r l es m até ri au x et l es ass em bl ag es – F l u x d e bras ag e pou r l es ass em bl ag es d e cartes i m pri m ées INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION COMMISSION ELECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE ICS 31 80 ISBN 978-2-8322-1 997-3 Warn i n g ! M ake s u re th at you obtai n ed th i s pu bl i ca ti on from an au th ori zed d i s tri bu tor Atten ti on ! Veu i l l ez vou s as s u rer q u e vou s avez ob ten u cette p u bl i cati on vi a u n d i s tri bu teu r ag ré é ® Registered trademark of the International Electrotechnical Commission –2– I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 CONTENTS FOREWORD I NTRODUCTI ON Scope Norm ative references Accuracy, precision and resolution General Accuracy 3 Precision Resolution Report Student’s t distribution Suggested uncertainty lim its 1 C: Chemical test methods Test 5-2C01 : Corrosion, flux Object Test specimen Apparatus and reagents Procedures Additional information 4 Test 5-2C02: Determination of acid value of liquid soldering flux potentiometric and visual titration methods 4 Object 4 2 Test specimen 4 Apparatus and reagents 4 Procedures 5 Additional information Test 5-2C03: Acid number of rosin 4 Test 5-2C04: Determination of halides in fluxes, silver chrom ate method 4 Object 4 Test specimen 4 Apparatus and reagents 4 Procedure 4 Evaluation 4 Additional information Test 5-2C05: Solids content, flux Object Test specimen Apparatus and reagents Procedures 5 Evaluation Additional information Test 5-2C06: Quantitative determination of halide content in fluxes (chloride and bromide) Object Test specimen 20 Apparatus and reagents 20 I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 –3– Procedure 21 Calculations 22 6 Report 23 Additional information 23 Test 5-2C07: Qualitative analysis of fluorides and fluxes by spot test 24 Object 24 Test specimen 24 Apparatus and reagents 24 Procedure 24 Test 5-2C08: Quantitative determination of fluoride concentration in fluxes 24 Object 24 Test specimen 25 Apparatus and reagents 25 Procedure 25 Additional information 27 I nform ative references 27 Test 5-2C09: Specific gravity 27 Object 27 Test specim en 27 Apparatus 28 Test procedure 28 Evaluation 28 Test 5-2C1 0: Flux induced corrosion (copper mirror method) 28 1 Object 28 Test specimen 28 Apparatus and reagents 28 4 Procedure 29 Evaluation 29 Additional information 30 Reference documents 30 X: Miscellaneous test m ethods 30 Test 5-2X01 : Liquid flux activity, wetting balance method 30 Object 30 Test specimen 30 Apparatus and reagents 31 Procedure 31 Evaluation 31 Additional information 31 Test 5-2X02: Spread test, liquid or extracted solder flux, solder paste and extracted cored wires or preform s 34 Object 34 2 Method A 34 Method B 35 Additional information 37 Test 5-2X03: Flux residues – Tackiness after drying 37 Object 37 Test specimen 37 3 Apparatus and reagents 37 Procedure 38 –4– I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 5 Evaluation 39 Additional information 39 Bibliograph y 40 Figure Figure Figure Figure Figure Table Table Table Table Table 5 – Chlorides and/or brom ides test results – Test equipm ent of specific gravity (h yd rom eter reading) 28 – Flux type classification by copper mirror test 30 – Wetting balance apparatus 32 – Wetting balance curve 33 – Student’s t distribution 1 – Relation between halide content and mass of specimen 22 – Mixing ratio from specim en size to water quantity 25 – Specim en size to chloroform m ixture 26 – Typical spread areas defined in mm 35 I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 –5– INTERNATI ONAL ELECTROTECHNI CAL COMMISSI ON T E S T M E T H O D S F O R E L E C T RI C AL M AT E RI AL S , P RI N T E D B O ARD S AN D O T H E R I N T E RC O N N E C T I O N S T RU C T U RE S AN D AS S E M B L I E S – P a rt -2 : G e n e l te s t m e th o d s fo r m a te ri a l s a n d a s s e m b l i e s – S o l d e ri n g fl u x fo r p ri n te d b o a rd a s s e m b l i e s FOREWORD ) The I nternati on al Electrotechni cal Comm ission (I EC) is a worl d wid e organization for stan dardization com prisin g all n ation al el ectrotechnical comm ittees (I EC National Comm ittees) The object of I EC is to prom ote internati onal co-operation on all questions concerni ng stand ardi zati on in the el ectrical an d electronic fields To this end and in additi on to other acti vities, I EC publish es I nternational Stan dards, Techn ical Specifications, Technical Reports, Publicl y Avail abl e Specificati ons (PAS) an d Gu ides (h ereafter referred to as “I EC Publication(s)”) Thei r preparation is entrusted to technical comm ittees; any I EC National Comm ittee interested in the subj ect dealt with m ay partici pate in this preparatory work I nternational, governm ental an d n on governm ental organ izations l iaising with th e I EC also participate i n this preparation I EC collaborates closel y with the I ntern ational Organi zation for Stand ardization (I SO) in accordance with ditions determ ined by agreem ent between th e two organi zati ons 2) The form al decisions or ag reem ents of I EC on tech nical m atters express, as n early as possible, an i nternati onal consensus of opi nion on the rel evant subjects since each technical com m ittee has representati on from all interested I EC N ational Com m ittees 3) I EC Publications have the form of recomm endations for intern ational use an d are accepted by I EC National Com m ittees in that sense While all reasonable efforts are m ade to ensure that the tech nical content of I EC Publications is accu rate, I EC cann ot be h eld responsi ble for th e way in which th ey are used or for an y m isinterpretation by an y en d u ser 4) I n order to prom ote intern ational u niform ity, I EC National Com m ittees und ertake to apply I EC Publications transparentl y to the m axim um extent possible i n their national an d regi on al publicati ons Any d ivergence between an y I EC Publication and the correspondi ng national or regi on al publicati on sh all be clearl y in dicated in the latter 5) I EC itself d oes n ot provi de an y attestation of conform ity I n depend ent certificati on bodies provi de conform ity assessm ent services and, in som e areas, access to I EC m arks of conform ity I EC is not responsi ble for an y services carri ed out by ind ependent certification bodi es 6) All users shou ld ensure that th ey have the l atest editi on of thi s publicati on 7) No liability shall attach to I EC or its directors, em ployees, servants or ag ents inclu din g in divi du al experts an d m em bers of its technical com m ittees and I EC Nati on al Com m ittees for any person al i njury, property d am age or other dam age of any nature whatsoever, wheth er di rect or indirect, or for costs (includ i ng leg al fees) and expenses arisi ng out of the publ ication, use of, or relian ce upon, this I EC Publicati on or any other I EC Publications 8) Attention is drawn to th e N orm ative references cited in th is publ ication Use of the referenced publ ications is indispensable for the correct applicati on of this publication 9) Attention is drawn to the possibility that som e of the elem ents of this I EC Publication m ay be the su bject of patent rig hts I EC shall not be held responsibl e for identifyi ng any or all such patent ri ghts I nternational Standard I EC 61 89-5-2 has been prepared by I EC technical comm ittee 91 : Electronics assem bl y technology The text of this standard is based on the following documents: FDI S Report on votin g 91 /1 21 0/FDI S 91 /1 223/RVD Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on voting indicated in the above table This publication has been drafted in accordance with the I SO/I EC Directives, Part –6– I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 This I nternational Standard is used in conj unction with I EC 61 89-1 : 997, I EC 61 89-2: 2006, IEC 61 89-3: 2007 A list of all parts in the I EC 61 89 series, published under the general title Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies , can be found on the I EC website The comm ittee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until the stability date indicated on the I EC web site under "http://webstore iec.ch" in the data related to the specific publication At this date, the publication will be • • • • reconfirm ed, withdrawn, replaced by a revised edition, or amended I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 –7– INTRODUCTION I EC 61 89 relates to test methods for materials or com ponent robustness for printed board assemblies, irrespective of their m ethod of manufacture The standard is divided into separate parts, covering information for the designer and the test methodology engineer or technician Each part has a specific focus; m ethods are grouped according to their application and numbered sequentiall y as they are developed and released I n som e instances test methods developed by other TCs (for example, TC 04) have been reproduced from existing I EC standards in order to provide the reader with a com prehensive set of test methods When this situation occurs, it will be noted on the specific test method; if the test m ethod is reproduced with m inor revisions, those paragraphs that are different are identified This part of I EC 61 89 contains test methods for evaluating robustness of m aterials or com ponent for printed board assemblies The m ethods are self-contained, with sufficient detail and description so as to achieve uniformity and reproducibility in the procedures and test m ethodologies The tests shown in this standard are grouped according to the following principles: P: V: D: C: M: E: N: X: preparation/conditioning methods visual test m ethods dim ensional test m ethods chem ical test m ethods m echanical test methods electrical test m ethods environm ental test m ethods miscellaneous test m ethods To facilitate reference to the tests, to retain consistency of presentation, and to provide for future expansion, each test is identified by a num ber (assigned sequentiall y) added to the prefix (group code) letter showing the group to which the test m ethod belongs The test m ethod num bers have no significance with respect to an eventual test sequence; that responsibility rests with the relevant specification that calls for the method being perform ed The relevant specification, in m ost instances, also describes pass/fail criteri a The letter and number com binations are for reference purposes to be used by the relevant specification Thus "5-2C01 " represents the first chemical test m ethod described in IEC 61 89-5-2 In short, in this exam ple, 5-2 is the num ber of the part of I EC 61 89, C is the group of methods, and 01 is the test num ber –8– I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 T E S T M E T H O D S F O R E L E C T RI C AL M AT E RI AL S , P RI N T E D B O ARD S AN D O T H E R I N T E RC O N N E C T I O N S T RU C T U RE S AN D AS S E M B L I E S – P a rt -2 : G e n e l te s t m e th o d s fo r m a te ri a l s a n d a s s e m b l i e s – S o l d e ri n g fl u x fo r p ri n te d b o a rd a s s e m b l i e s S cop e This part of I EC 61 89 is a catalogue of test methods representing m ethodologies and procedures that can be applied to test printed board assemblies This part of I EC 61 89 focuses on test m ethods for soldering flux based on the existing IEC 61 89-5 and I EC 61 89-6 I n addition, it includes test methods of soldering flux for lead free soldering N o rm a t i ve re fe re n c e s The following docum ents, in whole or in part, are normativel y referenced in this document and are indispensable for its application For dated references, onl y the edition cited applies For undated references, the latest edition of the referenced docum ent (including an y amendments) applies I EC 61 89-5, Test methods for electrical materials, interconnection structures and assemblies – Part 5: Test methods for printed board assemblies IEC 61 89-6, Test methods for electrical materials, interconnection structures and assemblies – Part 6: Test methods for materials used in manufacturing electronic assemblies IEC 61 90-1 -1 , Attachment materials for electronic assembly – Part 1-1: Requirements for soldering fluxes for high-quality interconnections in electronics assembly IEC 61 90-1 -3, Attachment materials for electronic assembly– Part 1-3: Requirements for electronic grade solder alloys and fluxed and non-fluxed solid solders for electronic soldering applications ISO 9455 (all parts), Soft soldering fluxes – Test methods ISO 9455-1 , Soft soldering fluxes – Test methods – Part 1: Determination of non-volatile matter, gravimetric method ISO 9455-2, Soft soldering fluxes –Test methods – Part 2: Determination of non-volatile matter, ebulliometric method 3 Ac c u c y, p re c i s i o n a n d re s o l u t i o n G e n e l Errors and uncertainties are inherent in all measurement processes The inform ation given below enables valid estim ates of the am ount of error and uncertainty to be taken into account Test data serve a num ber of purposes which include – 72 – I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 Si le cuivre est retiré uniquement autour du périm ètre de la goutte, le flux est considéré comme de catégorie M Si le cuivre est entièrem ent retiré, le flux est considéré de catégorie H (voir la Figure 3) c) Si le flux de contrôle échoue, répéter la totalité de l'essai en utilisant de nouveaux panneaux d'essai de miroir de cuivre d) La décoloration du film de cuivre due une réaction superficielle ou seulem ent une réduction partielle de l'épaisseur du film de cuivre n'est pas considérée comm e une défaillance e) Un certain nom bre de produits chimiques peuvent causer la défaillance des m iroirs de cuivre: les halogénures libres, les acides organ iques et non organiques forts et les amines libres IEC Lég en d e An g l a i s F n ỗ a i s No breakth roug h Aucune percée Less than 50 % breakthrou gh Percée i nférieu re 50 % Greater th an 50 % breakthrou g h Percée su périeure 50 % F i g u re – C l a s s i fi c a t i o n I n fo rm a t i o n d e s t y p e s d e fl u x p a r e s s a i au m i ro i r d e c u i v re s u p p l é m e n t a i re Sécurité: Observer toutes les précautions nécessaires stipulées dans les fiches de données de sécurité (FDS) pour les produits chimiques concernés par la présente m éthode d'essai D o c u m e n t s d e ré fé re n c e ASTM E1 04: Maintaining Constant Relative H um idity by m eans of Aqueous Solutions LLL-R-626: Rosin, Gum, Rosin Wood and Rosin Tall Oil Sources des miroirs de cuivre préparés: Evaporated Metal Films, I nc., 239 Cherry Street, I thaca, N Y 4850; 607-272-3320 H L Clausing Co , 8038 N Monticello Ave., Skokie, I L, 847-676-0330 I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 5 – 73 – X: Méthodes d'essai diverses 5.1 5.1 Essai 5-2X01 : Activité du flux liquide, méthode de la balance de mouillage Objet Cet essai prescrit la m éthode d'essai recomm andée d'évaluation de l'activité des flux liquides l'aide d'une balance de mouillage 5.1 Echantillon d’essai L’échantillon d’essai doit être un échantillon en cuivre conform e toutes les spécifications de l'industrie acceptables Sa largeur doit être de (6, ± 0, 25) mm I l convient que sa longueur soit de (25, ± ) m m ou adaptée aux appareils d'essai Son épaisseur doit être de (0, ± 0, 05) m m 5.1 Appareils et réactifs Les appareils doivent être composés des éléments suivants: a) un dispositif de mesure de la force de ménisque (balance de m ouillage ) qui inclut un creuset de m étal d'apport tem pérature contrôlée contenant de la brasure maintenue (245 ± 3) ° C pour les alliages Sn60/Pb40 ou Sn63/Pb37, ou (255 ± 3) ° C pour les alliages Sn96, 5Ag3Cu0, 5, ou 35 ± ° C de plus que la température du liquidus pour tous les autres alliages de soudure selon l'accord passé entre l'utilisateur et le fournisseur; b) un enregistreur bande de papier, un enregistreur de données ou un ordinateur capable d'enregistrer la force en fonction de la durée, avec une vitesse m inim ale d'enregistrem ent de mm/s; c) un dispositif d'im mersion m écanique (voir Figure 4) doit être utilisé Ce dispositif doit assurer une vitesse d'imm ersion et d'ém ersion de (20-25) m m/s une profondeur de (6,0 ± 0, ) mm et un temps de m aintien de (5, ± 0, 5) s 5.1 M ode opératoire 5.1 4.1 Préparation a) I l convient de nettoyer (dégraisser) l’échantillon d’essai par imm ersion dans un solvant adapté, puis de le nettoyer en le trempant dans un bain de (1 ± ) % d'acide fluoborique b) L'échantillon doit alors être nettoyé l'eau, puis séché 5.1 4.2 Essai a) Après montage de l'éprouvette sur un support adapté, il convient de plonger l'échantillon d’essai au m oins mm de profondeur dans le flux liquide tem pérature ambiante b) L'excédent de flux doit ờtre immộdiatem ent ộvacuộ en plaỗant lộchantillon d’essai verticalem ent sur un papier filtrer propre pendant s s c) Après le séchage partiel, il convient de m onter l’échantillon d’essai dans l'appareil d'essai d) La surface de la brasure fondue doit être retirée juste avant l'imm ersion de l'échantillon d’essai dans la brasure e) L'échantillon d’essai, placé sur le support, doit être m aintenu pendant environ (1 ± ) s, mm au-dessus du creuset de métal d'apport L'essai doit comm encer et l'échantillon d’essai être plongé une seule fois seulem ent une vitesse d'im mersion et d'émersion de (20-25) mm /s, une profondeur de (5,0 ± 0, ) mm et un temps de m aintien de (5, ± 0, 5) s f) Lors de l'essai, la courbe de m ouillage doit être enregistrée sur un appareil adapté, pour être utilisée dans le cadre de l'évaluation – 74 – I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 E va l u ati o n Utiliser la courbe de la balance de mouillage enregistrée lors de l'essai pour déterm iner les param ètres d'activité du flux suivants: a) Un temps de m ouillage ( Tw) correspondant la courbe de mouillage pour croiser l'axe zéro corrigé après le début de l'essai (Figure 5) b) Une force de m ouillage maxim ale Fm ax, prélevée après correction de la flottabilité I n fo rm a t i o n s u p p l é m e n t a i re G é n é l i t é s Cette m éthode d'essai peu t être utile pour requalifier les m atériaux ayant dépassé la durée de stockage recom mandée En outre, la méthode peut perm ettre d'évaluer le pouvoir fondant avant la fabrication d'applications critiques S é c u ri t é Observer toutes les précautions appropriées indiquées dans les fiches de données de sécurité (FDS) concernant les produits chimiques utilisés dans la présente m éthode d'essai C o rre c t i o n d e l a fl o t t a b i l i t é Pour perm ettre la balance de m ouillage d'obtenir des valeurs de force pouvant être liées l'une l'autre, il est nécessaire de corriger la variabilité des tailles d'échantillons d’essai, en particulier la largeur et l'épaisseur Pour ce faire, il suffit de corriger le volume d'échantillon imm ergé dans la brasure La form ule suivante peut être utilisée pour calculer la correction de la force de flottabilité: Pb = ρ gV où ρ est la densité de la brasure la tem pérature d’essai; NOTE Par exem ple, 8, 40 g/cm pour l'all iag e Sn63/Pb37, 7, g/cm pour l'al liage Sn -3, 0Ag -0, 5Cu est l'accélération de la gravité de la terre (9, 81 × mm s –2 ); g V correspond au volum e d'échantillon immergé (cm ) Si la force de flottabilité est calculée, il convient de l'utiliser pour corriger l'axe zéro Cette correction est nécessaire l'obtention de la mesure correcte des tem ps et forces de m ouillage Toutes les mesures des tem ps et forces de mouillage doivent être réalisées partir de l'axe zéro corrigé Dans le cas d'une courbe m ontante, le nouvel axe zéro corrigé sera sous le zéro de l'instrument (voir les Figures et 5) I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 – 75 – IEC Légende Anglais Franỗais Relati ve m otion Mouvem ent rel atif LVDT (transd ucer) Capteur LVDT (transducteur) Clam p Pince Copper coupon Echantillon d e cuivre Solder bath Bain de soud ure Heater Réchauffeu r Signal conditi oner Btier él ectroniq ue Chart recorder Enregistreur su r papier Controls Com m andes Figure – Balance de mouillage – 76 – I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 Tw IEC Lộgende Anglais Franỗais I nstrum ent zero Zéro i nstrum ent Corrected zero Zéro corrigé Tim e Tem ps Figure – Courbe de la balance de mouillage 5.1 6.4 Considérations générales Ce paragraphe n'est donné qu'à titre d'inform ation La force verticale mesurée par la balance de m ouillage est com posée de deux forces: la force de flottabilité, et la force de mouillage provoquée par l'angle de contact passant d'un état initial de non -m ouillage un état de m ouillage La force de flottabilité peut être prise en compte lors de l'essai Elle est égale au poids de la brasure déplacée lorsque l'échantillon d’essai est plongé dans la brasure La seule force qui change est la force de m ouillage, provoquée par le changem ent de l'angle de contact, comm e les brasures de l'échantillon d’essai La ligne zéro corrigée (flottabilité) est la force produite lorsque l'angle de contact est de 90 ° ou que la surface du bain revient l'horizontale, ayant été initialement altérée par l'échantillon imm ergé La courbe de la balance de mouillage est centrée sur la ligne zéro corrigée (flottabilité), étant donné que l'angle de contact θ est le seul param ètre qui change au cours de l’essai F= γ p cos θ – g ρ v où F est la force mesurée en micronewtons; γ est la tension en surface du brasage fondu (400 µ N m m –1 ); p est le périmètre de l'échantillon en mm ; θ est l'angle de contact, g est l'accélération de la gravité de la terre (9, 81 × mm s –2 ); I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 – 77 – est la densité du brasage (8 000 µ g mm –3 ); v est le volum e imm ergé en m m ; gpv est la flottabilité C'est la valeur de F quand ρ θ est égal 90° La ligne zéro corrigée (flottabilité) est un point de référence fixe partir duquel il convient de mesurer la force I l convient d'utiliser cette ligne comm e point de référence pour toutes les mesures de durée Toute modification des dimensions de l'échantillon d’essai modifie le volume imm ergé et donc la flottabilité, ce qui modifie la position de la ligne zéro corrigée Cependant, la courbe de mouillage reste centrée sur cette ligne De même, tout changement de la profondeur d'im mersion m odifie égalem ent le volum e immergé, ayant les m êmes conséquences sur la flottabilité Bien que l'utilisation de la ligne zéro corrigée annule les petites variations du volum e im mergé de l'échantillon d’essai et la profondeur d'imm ersion, les m odifications importantes ont un impact sur le coefficient de transfert de chaleur dans l'échantillon d’essai, ce qui affecte Tw , la durée de recroisement de la ligne zéro corrigée (flottabilité) et la durée nécessaire pour atteindre Fm ax 5.2 5.2.1 Essai 5-2X02: Essai de propagation, flux de brasure liquide ou extrait, pâte braser et fils d'apport ou préformes extraites Objet Cette m éthode d'essai donne une indication de l'activité des flux de brasage la vague, des flux de métal d'apport âme de résine et de la pâte braser Elle propose deux m éthodes: La méthode A permet de m esurer la surface de propagation de la brasure La méthode B permet de m esurer le quotient de propagation de la brasure 5.2.2 M éthode A 5.2.2.1 Echantillon d’essai a) Pour le flux liquide ou le flux de brasure extrait, au moins m l placés dans un récipient en verre propre; b) Pour le flux en pâte et le flux de pâte de brasage, ml de m atériau dilué (35 %); c) Pour la préform e et le fil fourré, ml de m atériau extrait 5.2.2.2 Appareils et réactifs a) Cinq m esures de laiton 70/30 de 0, 25 mm d'épaisseur et d'environ 40 mm × 75 m m; b) Laine d'acier très fine dégraissée (par exem ple, #00); c) Fil de soudure en alliage Sn63Pb37A ou Sn96, 5Ag3Cu0, 5, ou tout autre fil de soudure allié selon l'accord entre l'utilisateur et le fournisseur, conformément l’I EC 61 90-1 -3, avec un diam ètre de , mm d) Creuset de métal d'apport d'au m oins 25 mm de profondeur contenant au m oins kg de brasure 5.2.2.3 Préparation de l'éprouvette a) Nettoyer cinq échantillons en laiton avec la laine d'acier b) Aplanir l'échantillon en laiton en pliant les côtés opposés de l'échantillon I l convient que les deux pliures soient parallèles la courbe de la bobine métallique qui a produit le laiton afin de renforcer et d'aplanir l'échantillon d’essai c) Couper 30 mm de fil de soudure solide d) Envelopper la longueur coupée de brasure autour d'un m andrin de mm e) Couper la bobine en anneaux individuels pour créer une préforme de la brasure – 78 – I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 5.2.2.4 Essai a) Maintenir le bain de soudure (260 ± 3) ° C pour les alliages Sn60Pb40, ou (255 ± 3) ° C pour les alliages Sn96, 5Ag3Cu0, 5, ou (35 ± 3) o C de plus que la tem pérature du liquidus ou pour tous les autres alliages convenus entre l'utilisateur et le fournisseur b) Placer le brasage préform é au centre de l'échantillon d’essai c) Placer une goutte de (0, 05 m l) de flux au centre de la préforme de l'échantillon d’essai d) Placer soigneusem ent l'échantillon la surface du bain de soudure pendant s e) Retirer l'échantillon en position horizontale et le placer sur une surface plane perm ettant au brasage collé de se solidifier sans gêne f) Retirer tous les résidus de flux avec un solvant adapté 5.2.2.5 Evalu ation Mesurer la surface de propagation de la brasure en la com parant des cercles (préalablem ent tracés) de surface analogue celles répertoriées dans le Tableau La signification de la propagation des cinq échantillons d'essai doit être reportée Le Tableau est présenté pour faciliter la définition des surfaces en mm Tableau – Surfaces de propagation habituelles définies en mm 5.2.3 Diamètre mm Surface mm 0, 00 78, 54 0, 70 90, 00 1 , 28 00, 00 M éthode B 5.2.3.1 Echantillon d’essai a) Le flux peut provenir de plusieurs produits I l peut s'agir de pâte braser, de fil d'apport fourré pour brasage tendre ou de flux liquide; b) Pour les flux solides, alcool isopropylique 25 % de m asse ou autre solvant approprié; c) Fil de soudure de Sn63Pb37 ou Sn96, 5Ag3Cu0, 5, ou tout autre fil de soudure allié selon l'accord entre l'utilisateur et le fournisseur, conformém ent l’ I EC 61 90-1 -3, devant être enroulé autour d'une bague de 3, m m de diam ètre 5.2.3.2 Appareils et réactifs a) Bain de soudure: U n bain de soudure d'une profondeur de 30 mm au moins, de 00 m m × 50 mm au moins de largeur et de longueur, fourni avec un régulateur thermique allant jusqu'à (50 ± 2) °C au-dessus de la température du liquidus du brasage soum is l'essai b) Séchoir: un four air pulsé équipé d'un régulateur therm ique allant j usqu'à (1 50 ± 3) °C et capable de m aintenir la tem pérature c) Tenon d'un autre outil adapté permettant de retirer l'éprouvette du bain de soudure d) Laveur: appareil perm ettant d'élim iner aisément la pellicule de brasure oxydée dans le bain e) Spatule f) Masque m étallique: épaisseur de 2, mm avec un orifice de mm de diamètre g) Micromètre: précision de m esure au 0, 001 mm près h) Micro-seringue ou micro-pipette: précision de mesure au 0, 05 m l près i) Dispositif expérim ental général: Dispositif en verre j) Papier abrasif (étanche) I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 – 79 – k) l) m) n) Alcool: éthanol (réactif pur) Alcool isopropylique (réactif pur) Solvant de lavage: Solvant permettant d'éliminer le résidu de flux après brasage Plaque de cuivre: Plaque de 50 mm × 50 m m × 0, m m de cuivre diphosphate (pour éviter l'oxydation de surface) o) Brasure: Sn63Pb37, ou Sn96, 5Ag3Cu0, 5, ou tout autre alliage de brasure convenu entre l'utilisateur et le fournisseur, spécifié com me éprouvette de référence dans l’I EC 61 90-1 -3 5.2.3.3 Préparation de l'éprouvette 5.2.3.3.1 M ode opératoire d'essai a) Préparation d'une plaque de cuivre oxydée: La surface doit être nettoyée avec de l'alcool Un côté de la plaque doit être poli l'aide de papier abrasif, nettoyé l'alcool et séché soigneusem ent température ambiante Placer la plaque dans un sécheur (1 50 ± 3) °C pendant h, puis l'oxyd er I l est possible de plier les quatre coins de la plaque pour faciliter l'utilisation d'un tenon b) Echantillon d’essai de brasage pour le flux liquide, le flux solide et le flux en pâte L'éprouvette doit se présenter sous la form e d'une barre de 3, mm de diamètre autour de laquelle est enroulé le fil de soudure de Sn63Pb37, ou Sn 96,5Ag3Cu0, 5, ou tout autre alliage de brasure de , mm de diam ètre comme convenu entre l'utilisateur et le fournisseur c) Fil d'apport fourré pour brasage tendre de résine/colophane et pâte braser Le produit lui-m êm e doit être utilisé 5.2.3.3.2 Préparation de l'éprouvette a) Fil d'apport fourré pour brasage tendre de résine/colophane: Après avoir nettoyé la surface avec de l'acétone, rincer l'eau désionisée puis l'alcool isopropylique, mesurer et couper (0, 30 ± 0, 03) g d'échantillon, l'agiter, puis le placer au centre de la plaque de cuivre Cinq éprouvettes doivent être préparées b) Flux liquide: Mesurer (0,05 ± 0, 005) ml d'éprouvette l'aide d'une micro-seringue ou d'une micropipette, la placer au centre de la plaque de cuivre, puis placer une éprouvette de brasage sur le flux I l s'agit de l'éprouvette d'essai Cinq éprouvettes de ce type doivent être préparées c) Flux en pâte: Placer (0, 025 ± 0, 003) g d'éprouvette au centre de la plaque de cuivre, puis la recouvrir de l'éprouvette de brasage Cinq éprouvettes doivent être préparées d) Flux solide: Ajuster la solution d'essai 25 % en m asse avec de l'alcool isopropylique ou un solvant adapté, mesurer et prélever (0, 05 ± 0, 005) m l l'aide d'une m icro-seringue ou d'une m icropipette, puis placer l'ensem ble au centre de la plaque de cuivre Recouvrir avec l'éprouvette de brasage Cinq éprouvettes doivent être préparées e) Pâte braser: Après avoir rem ué la pâte braser, m aintenue tem pérature ambiante, l'aide d'une spatule, appliquer un masque m étallique sur la plaque de cuivre Cinq éprouvettes doivent être préparées 5.2.3.4 Essai a) L'éprouvette doit être chauffée pendant qu'elle flotte sur un bain de soudure (233 ± 3) ° C pour Sn63Pb37, ou (255 ± 3) ° C pour Sn96,5Ag3Cu0, 5, ou (35 ± 3) °C de plus que la tem pérature du liquidus pour tout autre alliage de brasure convenu entre l'utilisateur et le fournisseur, puis maintenir cette température pendant 30 s après la fusion b) Retirer l'éprouvette du bain, puis la refroidir c) Retirer le résidu de flux avec un solvant adapté – 80 – I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 E va l u ati o n La hauteur de la soudure propagée fondue doit être m esurée l'aide d'un micromètre ou d'un autre appareil adapté Le quotient de propagati on doit être calculé partir de cette hauteur, l'aide de la form ule ci-dessous Ce m ode opératoire doit être répété sur cinq des éprouvettes et une valeur m oyenne doit être obtenue, ce qui donne le quotient de propagation du flux représentant le brasage soum is essai SR = 00 × ( D – H)/ D ó SR correspond au quotient de propagation (%); H correspond la hauteur de la soudure propagée (mm ); D correspond au diamètre de la brasure (mm ), lorsqu'elle est supposée sphérique (mm ) ( D = , 24 V1 /3 ); V correspond la m asse/densité de la brasure soum ise l'essai A noter que dans le cas du fil d'apport fourré pour brasage tendre de résine et de la pâte braser, la masse du brasage utilisé pour l'essai doit être celle de l'échantillon moins le flux contenu I n fo rm a t i o n s u p p l é m e n t a i re Sécurité: Observer toutes les précautions appropriées indiquées dans les fiches de données de sécurité (FDS) concernant les produits chim iques utilisés dans la présente méthode d'essai Plaque en laiton ASTM B-36, feuille, bande et barre lam inée (conformém ent l'ASTM-B-36 C2600 HO2; voir bibliographie) 5 E ss -2 X0 : R é s i d u s d e fl u x – Ad h é re n c e a p rè s s é c h a g e Obj et Cette méthode d'essai spécifie une m éthode qualitative d'évaluation de l'adhérence des résidus de flux de brasage tendre La méthode est applicable aux flux de type L et M , comme le m ontre l'I EC 61 90-1 -1 Elle est particulièrement appropriée aux applications dans lesquelles les résidus de flux sont laissés en place sur les appareils électroniques et électriques brasés E ch a n ti l l o n d ’ es s Une éprouvette d'au m oins 0,035 g est nécessaire par essai pour le flux sous forme solide ou pâteuse Pour les flux liquides, un volum e suffisant pour contenir au moins 0, 035 g de matière non volatile est nécessaire par essai Pour le fil d'apport fourré pour brasage tendre, au m oins g est nécessaire par essai Quant la pâte braser, au m oins 0, g est nécessaire par essai 3 Ap p a re i l s e t ré a c t i fs a) Au cours de l'essai, utiliser uniquem ent des réactifs de qualité anal ytique reconnue et uniquement de l'eau distillée ou désionisée b) Solution de nettoyage acide: Aj outer avec précaution, tout en remuant, 75 ml d'acide sulfurique (densité , 84 g/m l) 21 m l d'eau, puis m élanger Refroidir, ajouter ml d'acide nitrique (densité , 42 g/ml) et mélanger soigneusem ent la solution c) Solvant dégraissant (alcool isopropylique, acétone ou éther de pétrole, par exem ple) d) Craie en poudre I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 – 81 – e) Feuille de cuivre de 0, mm d'épaisseur conforme toutes les spécifications acceptables en vigueur dans l'industrie f) Acétone g) Fil ou pastilles de soudure de Sn60Pb40 ou Sn96, 5Ag3Cu0, 5, ou tout autre alliage de brasure convenu entre l'utilisateur et le fournisseur, et conform e l’ I EC 61 90-1 -3 h) Un bain de soudure, soit circulaire avec un diam ètre d'au moins 20 mm , soit rectangulaire avec des dimensions d'au m oins 00 mm × 75 mm, contenant une brasure étain-plomb avec une tem pérature de liquidus inférieure 200 °C La profondeur de la brasure dans le bain ne doit pas être inférieure 40 mm Le bain doit être capable d'être m aintenu (235 ± 3) °C pour les alliages Sn60/Pb40, ou (250 ± 3) °C pour les alliages Sn96, 5Ag3Cu0, 5, ou (30 ± 3) °C de plus que la température de liquidus pour tout autre alliage selon l'accord passé entre l'utilisateur et le fournisseur i) Dispositif d'emboutissage: il doit être équipé d'une matrice de 27 mm de diam ètre et d'une bille de 20 mm de diamètre j) Four de séchage, pouvant être utilisé (1 ± 2) °C k) Pinces ou autre dispositif mécanique adapté perm ettant de retirer l'éprouvette de la surface du bain de soudure en fusion l) Brosse souple, d'environ m m de diam ètre m) Appareils de laboratoire habituels M od e op érato i re P ré parati on d e s ép ro u vettes d ' es s e n cu i vre NOTE Les références al ph abétiqu es entre parenth èses se rapportent 3 a) Couper les éprouvettes sur la feuille de cuivre m i-dur d'environ 0, m m d'épaisseur (e), chaque découpe m esurant 50 mm × 50 mm b) Monter et centrer chacune des éprouvettes sur la m atrice de 27 mm du dispositif d'emboutissage (i) Forcer la bille de 20 mm de diamètre dans la matrice pour créer une dépression de mm de profondeur au centre de chaque éprouvette Un coin de l'éprouvette peut être plié vers le haut pour faciliter la m anipulation avec les pinces c) I mmédiatem ent avant l'essai, utiliser l e solvant (c) pour dégraisser chaque éprouvette, puis plonger les éprouvettes pendant 20 s dans la solution de nettoyage acide (b) Retirer les éprouvettes de la solution de nettoyage, laver soigneusement l'eau courante, rincer dans l'acétone (f) et sécher par soufflage d'air température ambiante d) Essai des échantillons de flux solides, pâteux et liquides: – Peser (1 , 00 ± 0, 05) g de fil de soudure ou de pastille (g) préalablement dégraissée dans le solvant (c), puis le transférer au centre de la dépression de l'une des éprouvettes en cuivre nettoyées Si le fil de soudure est utilisé, il peut être opportun de former une spirale serrée – Si le flux soumis essai se présente sous form e solide ou pâteuse, peser entre 0, 035 g et 0, 040 g de flux solide ou pâteux et ajouter l'ensemble cette brasure dans la dépression de l'éprouvette – Si le flux soum is essai se présente sous form e liquide, déterminer en prem ier lieu sa teneur en matière non volatile l'aide de la m éthode décrite dans l'I SO 9455-1 et l'I SO 9455-2 Ensuite, ajouter le volume approprié de flux liquide, contenant entre 0, 035 g et 0, 040 g de matière non volatile, la brasure dans la dépression de l'éprouvette Evaporer le solvant 60 °C pendant m in dans le four de séchage Si la teneur en matière non volatile du flux liquide est faible, il peut s'avérer nécessaire d'ajouter le flux en deux fois, en procédant l'évaporation après chaque ajout – Pour les échantillons de fil d'apport fourré pour brasage tendre: Dégraisser la surface d'une longueur adaptée de l'échantillon d'apport fourré l'aide d'un tissu im prégné de solvant (c) Peser (1 , 00 ± 0, 05) g d'échantillon dégraissé, form er une petite bobine – 82 – I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 plate et la placer au centre de la dépression de l'une des éprouvettes en cuivre nettoyées – Pour les échantillons de pâte braser: Peser (0,50 ± 0, 05) g d'échantillon de pâte braser et la placer au centre de la dépression de l'une des éprouvettes d'essai en cuivre nettoyées C h a u ffa g e d e l ' é p ro u v e t t e d ’ e s s a i NOTE Les références al ph abétiqu es entre parenth èses se rapportent 3 a) A l'aide des pinces (k) ou d'autres dispositifs adaptés, abaisser avec précaution l'éprouvette préparée sur la surface du bain en fusion, m aintenue la température d'essai dans le bain de soudure (h) La température d'essai doit être de (235 ± 3) °C pour les alliages Sn60/Pb40, ou de (250 ± 3) °C pour les alliages Sn96,5Ag3Cu0, 5, ou de (30 ± 3) °C plus que la tem pérature de liquidus de tout autre alliage de brasure convenu entre l'utilisateur et le fournisseur b) Laisser l'éprouvette flotter dans le bain de soudure j usqu'à ce que la brasure fusionne et conserver l'éprouvette dans cette position pendant s de plus Retirer soigneusement l'éprouvette du bain et la laisser refroidir, l'air libre et l'horizontale pendant 30 E x a m e n d e l ’ é p ro u v e t t e d ’ e s s a i Répandre librement de la craie en poudre sur la surface du résidu de flux de l'éprouvette (d) Brosser en douceur la surface enduite de craie avec la brosse souple (l) 5 E va l u ati o n Si le brossage perm et d'éliminer aisément la poudre de craie, le flux est estimé "non adhérent " Si le brossage ne peut pas élim iner aisément la poudre de craie, ou difficilem ent, le flux est estim é "adhérant " I n fo rm a t i o n s u p p l é m e n t a i re Sécurité: Observer toutes les précautions appropriées indiquées dans les fiches de données de sécurité (FDS) concernant les produits chim iques utilisés dans la présente méthode d'essai I EC 61 89-5-2: 201 © I EC 201 – 83 – Bibliographie I EC 60068 (toutes les parties), Essais d'environnement I EC 60068-1 : 201 3, Essais d’environnement – Partie 1: Généralités et lignes directrices IEC 60068-2-20, Essais d'environnement – Partie 2-20: Essais – Essai T: Méthodes d'essai de la brasabilité et de la résistance la chaleur de brasage des dispositifs broches IEC 61 89-1 , Méthodes d’essai pour les matériaux électriques, les structures d’interconnexion et les ensembles – Partie 1: Méthodes d’essai générales et méthodologie IEC 61 89-2, Test methods for electrical materials, printed boards and other interconnection structures and assemblies – Part 2: Test methods for materials for interconnection structures (disponible en anglais seulement) IEC 61 89-3, Méthodes d’essai pour les matériaux électriques, les cartes imprimées et autres structures d’interconnexion et ensembles – Partie 3: Méthodes d'essai des structures d'interconnexion (cartes imprimées) IEC 61 90-1 -2, Matériaux de fixation pour les assemblages électroniques – Partie 1-2: Exigences relatives aux pâtes braser pour les interconnexions de haute qualité dans les assemblages de composants électroniques IEC 61 249-2-7, Matériaux pour circuits imprimés et autres structures d'interconnexion – Partie 2-7: Matériaux de base renforcés, plaqués et non plaqués – Feuille stratifiée tissée de verre E avec de la résine époxyde, d'inflammabilité définie (essai de combustion verticale), plaquée cuivre I EC 621 37: 2004, Essais d'environnement et d'endurance – Méthodes d'essai pour les cartes montage en surface de btiers de type matriciel FBGA, BGA, FLGA, LGA, SON et QFN I SO 5725-2, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure – Partie 2: Méthode de base pour la détermination de la répétabilité et de la reproductibilité d'une méthode de mesure normalisée ISO 9001 , Systèmes de management de la qualité – Exigences IPC-9201 : 996, Surface I nsulation Resistance Handbook IPC-TR-467: 996, Supporting Data & N umerical Exam ples for J -STD-001 B (Control of Fluxes) ASTM B-36 Brass Plate, Sheet, Strip, and Rolled Bar ASTM E1 04: Maintaining Constant Relative H umidity by m eans of Aqueous Solutions LLL-R-626: Rosin, Gum , Rosin Wood and Rosin Tall Oil Evaporated Metal Films, I nc., 239 Cherry Street, I thaca, N Y 4850; 607-272-3320 H L Clausing Co , 8038 N Monticello Ave , Skokie, I L, 847-676-0330 _ I N TE RN ATI O N AL E LE CTRO TE CH N I CAL CO M M I S S I O N 3, ru e d e Va re m bé P O B ox CH -1 1 G e n e va S wi tze rl a n d Te l : + 41 F a x: + 22 91 02 1 22 91 03 00 i n fo @i e c ch www i e c ch