Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7699-2-83:2014 giới thiệu các phương pháp khảo sát so sánh tính dễ làm ướt của các đầu nối dây bằng kim loại hoặc các đầu nối dây mạ kim loại của các SMD có sử dụng kem hàn. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
TCVN 7699-2-83:2014 IEC 60068-2-83:2011 THỬ NGHIỆM MÔI TRƯỜNG PHẦN 2-83: CÁC THỬ NGHIỆM - THỬ NGHIỆM TF: THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG BÁM THIẾC HÀN CỦA LINH KIỆN ĐIỆN TỬ DÙNG CHO CÁC LINH KIỆN LẮP TRÊN BỀ MẶT (SMD) THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG LÀM ƯỚT CÓ SỬ DỤNG KEM HÀN Environmental testing - Part 2-83: Tests - Test Tf: Solderability testing of electronic components for surface mounting devices (SMD) by the wetting balance method using solder paste Lời nói đầu TCVN 7699-2-83:2014 hoàn toàn tương đương với IEC 60068-2-83:2011; TCVN 7699-2-83:2011 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E3 Thiết bị điện tử dân dụng biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Cơng nghệ cơng bố THỬ NGHIỆM MƠI TRƯỜNG - PHẦN 2-83: CÁC THỬ NGHIỆM -THỬ NGHIỆM TF: THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG BÁM THIẾC HÀN CỦA LINH KIỆN ĐIỆN TỬ DÙNG CHO CÁC LINH KIỆN LẮP TRÊN BỀ MẶT (SMD) THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG LÀM ƯỚT CÓ SỬ DỤNG KEM HÀN Environmental testing - Part 2-83: Tests - Test Tf: Solderability testing of electronic components for surface mounting devices (SMD) by the wetting balance method using solder paste Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn giới thiệu phương pháp khảo sát so sánh tính dễ làm ướt đầu nối dây kim loại đầu nối dây mạ kim loại SMD có sử dụng kem hàn Dữ liệu nhận từ phương pháp khơng nhằm mục đích sử dụng liệu định lượng tuyệt đối mục đích đạt - khơng đạt CHÚ THÍCH: Các phương pháp thử nghiệm khác tính dễ hàn SMD mô tả TCVN 7699-2-58 (IEC 60068-2-58) IEC 60068-2-69 TCVN 7699-2-58 (IEC 60068-258) quy định phương pháp đánh giá trực quan cách sử dụng bể hàn phương pháp hồi lưu, IEC 60068-2-69 quy định phương pháp đánh giá cân làm ướt cách sử dụng bể hàn phương pháp giọt chất hàn Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm cơng bố áp dụng phiên (kể sửa đổi) TCVN 7699-1 (IEC 60068-1), Thử nghiệm môi trường - Phần 1: Quy định chung hướng dẫn TCVN 7699-2-20:2014 (IEC 60068-2-20:2008), Thử nghiệm môi trường - Phần 2-20: Các thử nghiệm - Thử nghiệm T: Phương pháp thử nghiệm tính dễ hàn khả chịu nhiệt hàn cấu có dây dẫn đầu vào TCVN 7699-2-58 (IEC 60068-2-58), Thử nghiệm môi trường - Phần 2-58: Các thử nghiệm Thử nghiệm Td: Phương pháp thử nghiệm tính dễ hàn, khả khơng hòa tan mạ kim loại khả chịu nhiệt hàn cấu có dây dẫn đầu vào (SMD) IEC 60194, Printed board design, manufacture and assembly - Terms and defintions (Thiết kế, chế tạo lắp ráp mạch in - Thuật ngữ định nghĩa) IEC 61190-1-3, 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 (Vật liệu kèm để lắp ráp điện tử - Phần 1-3: Yêu cầu hợp kim hàn phẩm cấp điện tử chất hàn rắn có trợ dung không trợ dung dùng cho ứng dụng hàn điện tử) Thuật ngữ định nghĩa Tiêu chuẩn áp dụng thuật ngữ định nghĩa nêu TCVN 769 9-1 (IEC 60068-1), TCVN 7699-2-20 (IEC 60068-2-20), TCVN 7699-2-58 (IEC 60068-2-58), IEC 60194 IEC 60190-1-3 định nghĩa 3.1 Tính dễ làm ướt (wettability) Sự dễ dàng kim loại hợp kim làm ướt chất trợ dung nóng chảy 3.2 Phương pháp cân làm ướt (wetting balance method) Phương pháp đo tính làm ướt tính dễ hàn mẫu cách đo lực theo phương thẳng đứng (chênh lệch sức căng bề mặt sức nổi) lên mẫu ghi lại hàm thời gian, mẫu nhúng chất hàn nóng chảy 3.3 Điểm bắt đầu gia nhiệt (starting point of heating) Thời điểm bắt đầu tăng nhiệt độ cách gia nhiệt kem hàn đưa vào khuôn thử nghiệm 3.4 Đường “không” (zero line) Đường thẳng kéo dài theo trục thời gian lực đặt lên mẫu thị thiết bị thử nghiệm (cảm biến lực) mẫu lấy khỏi chất hàn nóng chảy sau kết thúc phép đo Thử nghiệm 4.1 Mô tả chung Mẫu giữ cấu đỡ phù hợp với treo từ cân nhạy Mẫu nhúng kem hàn đưa vào khn thử nghiệm, sau kem hàn gia nhiệt đến nóng chảy Lực tổng hợp lực theo chiều thẳng đứng sức sức căng bề mặt (sau gọi “lực tác dụng”) tác dụng lên mẫu nhúng chất hàn nóng chảy cảm biến lực tiếp nhận chuyển đổi thành tín hiệu thiết bị ghi ghi lại giám sát liên tục hàm theo thời gian CHÚ THÍCH: Lực làm ướt đánh giá linh kiện có hình dáng kích thước Phương pháp khơng cho phép đánh giá giá trị tuyệt đối 4.2 Phương pháp thử nghiệm Có ba phương pháp mơ tả Việc lựa chọn phương pháp phải quy định quy định kỹ thuật liên quan a) Phương pháp gia nhiệt nhanh: Tính dễ làm ướt điện cực linh kiện đánh giá kem hàn làm nóng chảy lần tăng nhanh nhiệt độ Mẫu nhúng kem hàn trước bắt đầu tăng nhiệt độ b) Phương pháp đồng bộ: Tính dễ làm ướt điện cực linh kiện đánh giá kem hàn làm nóng chảy tăng nhanh nhiệt độ Mẫu nhúng kem hàn bắt đầu tăng nhiệt độ c) Phương pháp biên dạng nhiệt độ: Kem hàn làm nóng chảy cách sử dụng biên dạng nhiệt độ tương tự sử dụng sản xuất tính dễ làm ướt điện cực linh kiện đánh giá CHÚ THÍCH 1: Thử nghiệm (Tf) áp dụng cho gói SMD có dây dẫn đầu vào Để nhận kết so sánh lặp lại được, thử nghiệm Tf cần thực chân thẳng CHÚ THÍCH 2: Tiêu chuẩn khơng quy định sử dụng loại kem hàn Ổn định trước Trừ có quy định khác quy định kỹ thuật chi tiết linh kiện, thử nghiệm phải thực mẫu nhận phải thận trọng, khơng để ngón tay hạng mục khác làm nhiễm bẩn mẫu Mẫu phải nhúng dung mơi hữu nhiệt độ phòng để loại bỏ nhiễm bẩn có dầu mỡ bám bề mặt việc xử lý trước thử nghiệm quy định quy định kỹ thuật Không sử dụng phương pháp khác để làm mẫu Được phép làm khơ khơng khí mẫu làm theo cách Khi lão hóa nhanh quy định quy định kỹ thuật liên quan, phương pháp 4.1.4 (Lão hóa 1) TCVN 7699-2-20 (IEC 60068-2-20) phải sử dụng Điều kiện lão hóa phải quy định quy định kỹ thuật liên quan Chuẩn bị 6.1 Kem hàn Sử dụng kem hàn bảo quản hộp gắn kín bảo quản môi trường tối 10oC, tránh để tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trực tiếp Trước tiến hành thử nghiệm này, điều quan trọng phải chuẩn bị kem hàn cách a) Để kem hàn đạt tới điều kiện môi trường xung quanh với giá trị danh nghĩa 25 oC ± 5oC 50 % RH ± 10 % h phù hợp với tờ liệu nhà chế tạo b) Mở (các) hộp chứa giao; tháo nắp đậy bên trong, cạo bỏ kem bám vào (các) nắp đậy, nắp bên thành hộp; bổ sung vật liệu vào kem (các) hộp chứa giao c) Dùng bay, khuấy nhẹ kem hàn đến để chất kem hàn đồng đều; cần thận trọng không để đưa khơng khí vào Nếu cần thiết, chuyển nhẹ nhàng kem hàn sang hộp chứa thử nghiệm có dung tích đủ lớn, cần thận trọng khơng để đưa khơng khí vào 6.2 Tấm gá khn thử nghiệm Các khuôn thử nghiệm phải bảo quản hộp gắn kín Ngay trước sử dụng, chúng phải làm axit, axit clohydric loãng Sử dụng khuôn thử nghiệm cho thử nghiệm Các khuôn thử nghiệm chưa dùng phải loại bỏ khơng trả lại vào hộp gắn kín 6.3 Cơ cấu đỡ mẫu Cơ cấu đỡ mẫu thường bị nhiễm bẩn dây rớt chất trợ dung sử dụng thử nghiệm Cơ cấu đỡ mẫu phải làm cách sử dụng dung mơi hữu trung tính Nên sử dụng siêu âm để khuấy lắc làm Phương pháp gia nhiệt nhanh 7.1 Thiết bị Thiết bị sử dụng cho phương pháp gia nhiệt nhanh bao gồm hệ thống đo, gia nhiệt nâng, thể Hình Các yêu cầu chi tiết thiết bị quy định Phụ lục A a) Hệ thống đo bao gồm cảm biến lực có khả đo lực tác động lên mẫu theo chiều thẳng đứng, chuyển đổi tín hiệu thiết bị ghi b) Hệ thống gia nhiệt phải có khả khống chế nhiệt độ đặt xác định phạm vi ± 3oC c) Hệ thống nâng phải có khả thực việc nhúng mẫu vào lấy mẫu quy định 7.4.3 CHÚ DẪN: Mẫu Cơ cấu đỡ khuôn thử nghiệm Tấm khuôn thử nghiệm Hộp chứa Kem hàn Cảm biến nhiệt Bể gia nhiệt 10 Bộ chuyển đổi Thiết bị nâng khuôn thử nghiệm 11 Thiết bị ghi Thiết bị nâng bể gia nhiệt 12 Bộ khống chế Hình - Ví dụ thiết bị thử nghiệm phương pháp gia nhiệt nhanh 7.2 Tấm khuôn gá thử nghiệm Tấm khuôn gá thử nghiệm phải quy định Bảng Bảng - Quy định kỹ thuật khuôn thử nghiệm dùng cho phương pháp gia nhiệt nhanh đồng Đối tượng Quy định kỹ thuật khuôn thử nghiệm Vật liệu Đồng phốt phát khơng có oxy Hình dạng Đĩa hình tròn có khía Kích thước (L, W) Các cạnh nhỏ 30 mm, tổng diện tích nhỏ 900 mm2 Bề dày (l) 0,3 mm ± 0,03 mm Đường kính phần ép xuống (D1, D2) mm đến 10 mm đáy Độ sâu ép xuống (h) 0,4 mm ± 0,04 mm Bề mặt chất cản hàn (D3, D4) Đường kính 10 mm ± 0,02 mm, đường kính ngồi lớn 20 mm Độ dày lớp phủ cản hàn 0,035 mm ± 0,01 mm Độ không phẳng ± 0,05 mm (đối với cạnh dài hình chữ nhật) 13 mm đến 14 mm đỉnh Một ví dụ khn thử nghiệm phương pháp gia nhiệt nhanh đồng nêu Hình CHÚ DẪN: Phần ép xuống phủ chất cản hàn h Độ sâu ép xuống Lớp phủ cản hàn l Độ dày L, W Kích thước ngồi D1 Đường kính ngồi phần ép xuống D3 Đường kính phần phủ chất cản hàn D2 Đường kính phần ép xuống D4 Đường kính ngồi phần phủ chất cản hàn Hình - Ví dụ khuôn thử nghiệm dùng cho phương pháp gia nhiệt nhanh đồng 7.3 Chuẩn bị Xem Điều để biết thêm chi tiết 7.4 Điều kiện thử nghiệm 7.4.1 Nhiệt độ thử nghiệm Tấm khuôn thử nghiệm phải xử lý cách sử dụng biên dạng nhiệt độ quy định Hình thể ví dụ điển hình Ký hiệu Loại SAC Loại Sn-Pb T1 217oC 183oC T2 245oC ± 3oC 235oC ± 3oC CHÚ DẪN T1 Nhiệt độ nóng chảy chất hàn T2 Nhiệt độ thử nghiệm t Khoảng thời gian thử nghiệm (5 s đến 15 s) t1 Thời gian từ lúc bắt đầu đến T1 t2 Thời gian từ lúc bắt đầu đến T2 Thử nghiệm bắt đầu nhiệt độ 50 oC thấp Thời gian từ lúc bắt đầu đến T1 (t1) phải 1,5 s ngắn Thời gian từ lúc bắt đầu đến T2 (t2) phải s ngắn Không quy định tốc độ giảm nhiệt độ Hình - Ví dụ biên dạng nhiệt độ 7.4.2 Đưa kem hàn vào điều kiện nhúng mẫu Điều kiện khuyến cáo cho việc nhúng mẫu kem hàn nêu Bảng Đối với linh kiện không quy định Bảng 2, điều kiện thử nghiệm phải quy định quy định kỹ thuật liên quan dựa thỏa thuận đối tác thương mại Bảng - Điều kiện thử nghiệm khuyến cáo phương pháp gia nhiệt nhanh đồng SMD hình chữ nhật Kích thước mẫu a 1005 (0402) Điện trở Độ sâu nhúng b, c 0,15 mm Phương nằm ngang 1608 (0603) 2012 (0805) Góc hướng nhúng mẫu kem hàn 0,20 mm SMD hình chữ nhật 3216 (1206) 1005 (0402) Tụ điện 0,15 mm 1608 (0603) 2012 (0805) 3216 (1206) 0,20 mm Kem hàn a Tên gọi kích thước, ví dụ 1005, có nghĩa mẫu dài 1,0 mm rộng 0,5 mm Trong dấu ngoặc đơn, kích thước tính theo hệ thống đơn vị đo lường Anh b Độ sâu nhúng quy định bảng khuyến cáo lực thay đổi tùy thuộc vào cấu hình điện cực c Độ sâu nhúng giá trị mục tiêu 7.4.3 Điều kiện nhúng vào lấy mẫu thử nghiệm Tốc độ nhúng mẫu vào kem hàn phải 0,5 mm/s đến mm/s Tốc độ nhúng khuôn thử nghiệm vào bể nhiệt phải mm/s đến mm/s 7.5 Quy trình thử nghiệm Quy trình thử nghiệm phải sau a) Cho kem hàn vào khuôn thử nghiệm, giữ bề mặt phẳng Hình thể ví dụ CHÚ DẪN Tấm khn thử nghiệm Que gạt Kem hàn Hướng que gạt Hình - Ví dụ cách đưa kem hàn vào khuôn thử nghiệm b) Lắp mẫu vào kẹp đạt góc quy định 7.4.2 Kẹp phải đặt tâm bề mặt phía khn thử nghiệm cho kem hàn vào c) Điều chỉnh đầu cảm biến lực thiết bị ghi số “không” trước thử nghiệm bắt đầu d) Mẫu phải nhúng kem hàn đến độ sâu quy định 7.4.2 Sau đó, gia nhiệt khn thử nghiệm để làm nóng chảy kem hàn phù hợp với biên dạng nhiệt độ quy định Hình CHÚ THÍCH: Mẫu cần nhúng kem hàn tới độ sâu gấp hai lần hai lần độ sâu quy định, sau độ sâu quy định Mục đích quy trình để chất trợ dung bám vào phần mẫu tương ứng với độ sâu nhúng, trước gia nhiệt e) Lấy mẫu từ kem hàn nóng chảy phép đo hoàn tất Việc ghi lại kết hoàn thành lực đạt tới trạng thái ổn định khoảng thời gian quy định 7.6 Trình bày kết Thiết bị ghi ghi lại lực tác động lên mẫu theo phương thẳng đứng Lực tác động theo chiều hướng lên (lực đẩy nổi) ghi giá trị âm, lực tác động lên mẫu theo chiều hướng xuống (lực làm ướt) ghi giá trị dương Hình dạng điển hình tín hiệu đầu nhận được biểu diễn Hình Ý nghĩa hiệu chỉnh liệu khác so với hình dạng nêu Hình cho Phụ lục B CHÚ DẪN A1 Điểm chuẩn để bắt đầu phép đo thời gian CHÚ THÍCH: Điểm A1 giá trị đỉnh lực dương trình thử nghiệm B1 Thời điểm đường cong lực cắt qua đường “không” C1 Thời điểm lực làm ướt đạt tới mức 2/3 lực làm ướt lớn D1 Thời điểm lực lớn đạt phép đo E1 Thời điểm mẫu lấy sau hoàn thành phép đo F1 Thời điểm lực đạt tới trạng thái ổn định sau lấy mẫu khỏi khuôn thử nghiệm t01 Thời điểm bắt đầu làm ướt Khoảng thời gian từ điểm A1 đến điểm B1 t11 Thời gian làm ướt Khoảng thời gian từ điểm B1 tới điểm C1 F1,max Lực làm ướt lớn Lực lớn đạt (giá trị tính từ đường “không”) phép đo F1,end Lực làm ướt cuối Lực nhận (giá trị tính từ đường “khơng”) kết thúc thử nghiệm Hình - Hình dạng đầu điển hình tín hiệu phương pháp gia nhiệt nhanh 7.7 Các ví dụ tham số đặc tính a) Thời điểm bắt đầu làm ướt: t01 b) Thời gian làm ướt: t11 c) Lực làm ướt lớn nhất: F1,max d) Tính ổn định làm ướt: Sb1: Tỉ số lực làm ướt cuối (F1,end) lực làm ướt lớn (F1,max) CHÚ THÍCH: Độ ổn định làm ướt tính theo cơng thức Sb = F1,end/F1,max Phương pháp đồng 8.1 Thiết bị Thiết bị dùng cho phương pháp đồng bao gồm hệ thống đo, gia nhiệt nâng thể Hình Các yêu cầu chi tiết thiết bị quy định Phụ lục A a) Hệ thống đo bao gồm cảm biến lực đo lực theo phương thẳng đứng tác động lên mẫu, chuyển đổi tín hiệu thiết bị ghi b) Hệ thống gia nhiệt phải có khả khống chế nhiệt độ đặt phạm vi dung sai cho trước quy định 8.5.1 c) Hệ thống nâng phải có khả thực việc nhúng mẫu vào lấy mẫu quy định 8.5.3 d) Hệ thống cố định đồng phải có khả thực đồng thời việc nhúng mẫu vào gia nhiệt mẫu quy định 8.6 CHÚ DẪN Mẫu Lò gia nhiệt mini Tấm khuôn thử nghiệm Thanh đỡ có nhíp Kem hàn 10 Cảm biến Bể gia nhiệt 11 Bộ chuyển đổi Thiết bị nâng 12 Thiết bị ghi Chân đế 13 Bộ khống chế Cơ cấu đỡ khn thử nghiệm Hình - Ví dụ thiết bị thử nghiệm phương pháp đồng 8.2 Tấm khuôn thử nghiệm Tấm khuôn thử nghiệm phải quy định Bảng Một ví dụ khn sử dụng phương pháp gia nhiệt đồng thể Hình 8.3 Vật dụng dùng thử nghiệm phương pháp đồng Ví dụ vật dụng dùng thử nghiệm phương pháp đồng nêu Hình Hình 7a - Cơ cấu đỡ khn thử nghiệm Hình 7b - Lò gia nhiệt mini Hình - Ví dụ vật dụng dùng thử nghiệm phương pháp đồng 8.4 Chuẩn bị Xem Điều để biết thêm chi tiết 8.5 Điều kiện thử nghiệm 8.5.1 Nhiệt độ thử nghiệm Tấm khuôn thử nghiệm phải xử lý cách sử dụng biên dạng nhiệt độ quy định Hình thể ví dụ điển hình 8.5.2 Đưa kem hàn vào điều kiện nhúng mẫu Điều kiện khuyến cáo cho việc nhúng mẫu kem hàn nêu Bảng Đối với linh kiện không quy định Bảng 2, điều kiện thử nghiệm phải quy định quy định kỹ thuật liên quan dựa thỏa thuận đối tác thương mại 8.5.3 Điều kiện nhúng vào lấy mẫu thử nghiệm Tốc độ nhúng mẫu vào kem hàn phải từ 0,5 mm/s đến 1mm/s, tốc độ lò gia nhiệt mini phải từ mm/s đến mm/s 8.6 Quy trình thử nghiệm Quy trình thử nghiệm phải sau a) Cho kem hàn vào khn thử nghiệm, giữ bề mặt phẳng Hình thể ví dụ b) Lắp mẫu vào kẹp đạt góc quy định 7.4.2 Kẹp phải đặt tâm bề mặt phía khn thử nghiệm cho kem hàn vào c) Điều chỉnh đầu cảm biến lực thiết bị ghi số “không” trước thử nghiệm bắt đầu d) Lắp cấu đỡ khuôn lên đỡ, điều chỉnh độ cao đỡ vừa bên bề mặt kem hàn gần sát với mép đáy điện cực Sau đó, gia nhiệt khn để làm nóng chảy kem hàn theo biên dạng nhiệt độ, quy định Hình 3, mẫu kem hàn sau cho tiếp xúc với cách đồng Tốc độ nhúng phải quy định 8.5.3 e) Lấy mẫu khỏi kem hàn nóng chảy phép đo kết thúc Việc ghi lại kết hoàn tất lực đạt tới trạng thái ổn định sau khoảng thời gian quy định 8.7 Trình bày kết Thiết bị ghi ghi lại lực tác động lên mẫu theo phương thẳng đứng Lực tác động theo chiều hướng lên (lực đẩy nổi) ghi giá trị âm, lực tác động lên mẫu theo chiều hướng xuống (lực làm ướt) ghi giá trị dương Hình dạng điển hình tín hiệu đầu đạt nêu Hình CHÚ DẪN A2 Thời điểm phép đo bắt đầu Mẫu cho tiếp xúc với kem hàn nóng chảy B2 Thời điểm đầu cắt qua đường “không” Lực hướng xuống sức căng bề mặt xác với lực C2 Thờ điểm lực làm ướt đạt tới mức 2/3 lực làm ướt lớn D2 Thời điểm lực làm ướt lớn đạt phép đo E2 Thời điểm mẫu lấy phép đo hoàn tất t02 Thời gian bắt đầu làm ướt Khoảng thời gian từ điểm A2 đến điểm B2 t12 Thời gian làm ướt Khoảng thời gian từ điểm B2 tới điểm C2 F2,max Lực làm ướt lớn Lực lớn đạt (giá trị tính từ đường “không”) phép đo 2/3F2,max 2/3 lực làm ướt lớn F2,end Lực làm ướt cuối Lực đạt (giá trị tính từ đường “khơng”) kết thúc thử nghiệm CHÚ THÍCH: Một số kem hàn định gây lực làm ướt (kéo) ban đầu, điều tác nhân làm ướt có số kem hàn định (xem Phụ lục E) Hình - Hình dạng đầu điển hình tín hiệu phương pháp đồng 8.8 Ví dụ tham số đặc trưng a) Thời điểm bắt đầu làm ướt: t02 b) Thời gian làm ướt: t12 c) Lực làm ướt lớn nhất: F2,max d) Tính ổn định làm ướt: Sb2: Tỉ số lực làm ướt cuối (F2, end) lực làm ướt lớn (F2, max) CHÚ THÍCH: Độ ổn định làm ướt tính theo cơng thức Sb = F2, end/F2, max Phương pháp biên dạng nhiệt độ 9.1 Thiết bị Thiết bị dùng cho phương pháp biên dạng nhiệt độ bao gồm hệ thống đo, gia nhiệt nâng khí Một ví dụ hệ thống đo thể Hình Các yêu cầu hệ thống nêu Phụ lục C a) Hệ thống đo phải bao gồm cảm biến lực đo lực tạo theo phương thẳng đứng lên mẫu, chuyển đổi tín hiệu cơ-điện, thiết bị ghi b) Hệ thống gia nhiệt phải thực biên dạng nhiệt độ quy định 9.4.1 c) Hệ thống nâng phải bao gồm cấu nâng nâng lên hạ xuống với điều kiện quy định 9.4.3 CHÚ DẪN Mẫu Cơ cấu nâng Tấm khuôn thử nghiệm Cảm biến Kem hàn Bộ chuyển đổi Khối gia nhiệt Thiết bị ghi Hộp chứa 10 Bộ khống chế Hình - Ví dụ hệ thống dùng cho thiết bị thử nghiệm phương pháp biên dạng nhiệt độ 9.2 Tấm khuôn thử nghiệm Tấm khuôn thử nghiệm quy định Bảng Bảng - Quy định kỹ thuật khuôn thử nghiệm phương pháp biên dạng nhiệt độ Đối tượng Vật liệu Quy định kỹ thuật khuôn thử nghiệm Đồng phốt phát khơng có oxy Hình dạng Tấm hình vng chữ nhật Kích thước Từ 15 mm đến 35 mm cạnh Độ dày Độ không phẳng 0,3 mm ± 0,03 mm ± 0,05 mm (cạnh dài hình chữ nhật) 9.3 Chuẩn bị Xem chi tiết Điều 9.4 Điều kiện thử nghiệm 9.4.1 Nhiệt độ thử nghiệm Nhiệt độ thử nghiệm nhiệt độ khuôn sử dụng thử nghiệm Tấm khuôn thử nghiệm phải xử lý cách sử dụng biên dạng nhiệt độ quy định Hình 10 thể ví dụ điển hình Ký hiệu SAC loại a Sn-Pb loại a T3 160oC ± 5oC 150oC ± 5oC T3 80 s ± s 80 s ± s T4 a b o o 220oC ± 3oC 245 C ± C Ví dụ: Loại SAC (Sn96, 5Ag3Cu,5), Loại Sn-Pb (Sn63Pb37) b T4 nhiệt độ đặt trước gia nhiệt Nhiệt độ khn khơng đạt nhiệt độ đặt trước CHÚ DẪN T3 Nhiệt độ gia nhiệt trước t3 Khoảng thời gian gia nhiệt trước T4 Nhiệt độ đỉnh Phép đo bắt đầu nhiệt độ 50oC thấp Không quy định tốc độ giảm xuống Hình 10 - Ví dụ biên dạng nhiệt độ 9.4.2 Đưa kem hàn vào điều kiện nhúng mẫu Lượng kem hàn khuyến cáo điều kiện khuyến cáo nhúng mẫu vào kem hàn sử dụng thử nghiệm hàn nêu Bảng Đối với linh kiện không quy định Bảng 4, điều kiện thử nghiệm phải quy định quy định kỹ thuật liên quan dựa thỏa thuận đối tác thương mại Bảng - Điều kiện thử nghiệm khuyến cáo phương pháp biên dạng nhiệt độ SMD hình chữ nhật Lượng kem hàn đưa vào b, c Kiểu kích thước mẫu a Tụ điện Điện trở Tụ điện Điện trở Đường kính Độ dày mm mm 1005 (0402) 1608 (0603) 1005 (0402) 0,05 0,20 0,30 1608 (0402) 2012 (0805) 3216 (1206) 2012 (0805) Độ sâu nhúng c Góc hướng nhúng mẫu kem hàn mm Phương ngang SMD hình chữ nhật 3216 (1206) a Tên gọi kích thước, ví dụ 1005, có nghĩa mẫu dài 1,0 mm rộng 0,5 mm Trong dấu ngoặc đơn, kích thước tính theo hệ thống đơn vị đo lường Anh b Độ sâu nhúng quy định tùy thuộc vào kích thước mẫu c Lượng kem hàn độ sau nhúng giá trị mục tiêu 9.4.3 Điều kiện nhúng vào lấy mẫu thử nghiệm Mẫu nhúng vào kem hàn chưa nóng chảy để phủ kem hàn lên diện tích thử nghiệm Mẫu sau lấy khỏi kem hàn nhiệt độ tăng lên để tách riêng lực dính kết kem hàn lực làm ướt mẫu vào chất hàn Định thời gian cho việc tách riêng phải 0,5 s trước thời điểm lực tác động triệt tiêu dự kiến từ gradient sau lực tác động đạt tới giá trị đỉnh Sau 0,5 s, mẫu tách khỏi kem hàn, sau mẫu phải nhúng lại kem hàn, trở vị trí trước Tốc độ lấy mẫu khỏi kem hàn nhúng lại mẫu vào kem hàn phải mm/s ± 0,5 mm/s 9.5 Quy trình thử nghiệm Quy trình thử nghiệm sau a) Đưa lượng kem hàn quy định 9.4.2 vào khuôn thử nghiệm làm bề mặt Sử dụng mặt nạ thép không gỉ que gạt thép không gỉ urethan để đưa kem hàn vào khuôn biểu diễn Hình 11 CHÚ DẪN Tấm khuôn thử nghiệm Que gạt Mạt nạ kim loại Hướng que gạt Hình 11 - Ví dụ việc đưa kem hàn vào khuôn thử nghiệm b) Cố định mẫu cấu đỡ thiết kế để đạt góc nhúng quy định 9.4.2 Đặt cấu đỡ khuôn thử nghiệm tâm khuôn c) Điều chỉnh đầu cảm biến lực giá trị “không” trước nhúng mẫu vào kem hàn Nhúng mẫu kem hàn Điều kiện nhúng mẫu phải quy định 9.4.2 d) Gia nhiệt khn để làm nóng chảy kem hàn theo biên dạng nhiệt độ quy định Hình 10 Mẫu sau lấy khỏi kem hàn thời gian nâng nhiệt độ e) Nhúng mẫu lần vào kem hàn trước nhiệt độ chất hàn đạt tới nhiệt độ nóng chảy (khoảng 217oC kem hàn loại SAC khoảng 183oC kem hàn loại Sn-Pb) f) Lấy mẫu khỏi kem hàn nóng chảy phép đo hồn tất Thiết bị ghi phải ghi lại tín hiệu lực từ chuyển đổi từ A”3 đến F3 quy định Hình 12 Phép đo kết thúc lực đạt tới trạng thái ổn định khoảng thời gian quy định 9.6 Trình bày kết Hình dạng điển hình tín hiệu đầu đạt nhiệt độ mẫu nâng lên theo biên dạng nhiệt độ quy định, thể Hình 12 Ý nghĩa việc hiệu chỉnh liệu khác với dạng thể Hình 12 đưa Phụ lục C Dữ liệu khoảng thời gian A3 A”3 không dùng việc đánh giá lực làm ướt mẫu CHÚ THÍCH: Lực hướng lên thể Hình 12 đường nét đứt A A”3 lực đông kết kem hàn nóng chảy CHÚ DẪN A3 Thời điểm khn thử nghiệm bắt đầu gia nhiệt A′3 Thời điểm chất trợ dung chất hàn bắt đầu nóng chảy A”3 Thời điểm chất hàn bắt đầu làm ướt mẫu C3 Thời điểm lực làm ướt đạt tới mức 2/3 lực làm ướt lớn c3 Thời điểm lực làm ướt đạt tới mức 86 % lực làm ướt lớn D3 Thời điểm lực làm ướt lớn đạt phép đo E3 Thời điểm mẫu lấy sau phép đo hoàn tất F3 Thời điểm lực đạt tới trạng thái ổn định sau mẫu lấy khỏi khuôn t13 Thời gian làm ướt (2/3) Khoảng thời gian điểm C3 điểm A”3 t23 Thời gian làm ướt (86 %) Khoảng thời gian điểm c3 điểm A”3 F3,max Lực làm ướt lớn Lực lớn đạt (giá trị tính từ đường “khơng”) phép đo F3,end Lực làm ướt cuối Lực đạt (giá trị tính từ đường “khơng”) kết thúc thử nghiệm Hình 12 - Hình dạng đầu điển hình tín hiệu phương pháp biên dạng nhiệt độ 9.7 Ví dụ tham số đặc trưng a) Thời gian làm ướt: t13 và/hoặc t23 b) Lực làm ướt lớn nhất: F3,max c) Độ ổn định làm ướt: Sb3; Tỷ số lực làm ướt cuối (F3,end) lực làm ướt lớn (F3,max) CHÚ THÍCH: Độ ổn định làm ướt tính tốn từ cơng thức: Sb3 = F3,end/F3,max Phụ lục A (quy định) Thiết bị dùng cho phương pháp gia nhiệt nhanh đồng A.1 Tổng quan Phụ lục quy định chi tiết thiết bị thử nghiệm dùng cho phương pháp gia nhiệt nhanh đồng A.2 Thiết bị thử nghiệm A.2.1 Tổng quan Chi tiết thiết bị thử nghiệm quy định A.2.2 Hệ thống đo Hệ thống đo phải thỏa mãn yêu cầu sau a) Dải đo lực làm ướt phải -10 mN đến +10 mN b) Độ nhạy chuyển vị cảm biến lực phải tốt 0,5 mN/µm c) Độ phân giải cảm biến lực phải tốt 0,01 mN d) Việc ghi liên tục tín hiệu đầu phải bao hàm từ A1 đến F1 liệu thể Hình từ A2 đến E2 liệu thể Hình e) Thiết bị ghi phải có khả ghi liệu đầu ghi, phải có khả hiển thị liệu phương tiện, chẳng hạn máy tính cá nhân f) Độ phân giải thời gian thiết bị ghi phải tốt 0,1 s g) Thời gian đáp ứng đầu ghi thiết bị ghi sử dụng phải tốt 0,3 s để trở từ giá trị đầu lớn trung tâm ghi “không” mức vượt không lớn % giá trị đọc ghi h) Nhiễu điện nhiễu hệ thống không lớn 10 % độ lớn tín hiệu A.2.3 Hệ thống gia nhiệt Hệ thống gia nhiệt phải phải đáp ứng yêu cầu sau a) Phần gia nhiệt hệ thống phải thực biên dạng nhiệt độ quy định Hình b) Kích thước bể gia nhiệt phải có đường kính lớn 50 mm độ sâu sâu 15 mm c) Đường kính lò gia nhiệt mini dùng cho phương pháp đồng phải 25 mm A.2.4 Hệ thống nâng Hệ thống nâng phải đáp ứng yêu cầu sau a) Độ sâu nhúng mẫu kem hàn khn thử nghiệm điều chỉnh theo cấp 0,05 mm, độ sâu lớn với độ sâu ép xuống khuôn thử nghiệm b) Độ phân giải vị trí phải kiểm sốt tốt 0,02 mm c) Hệ thống phải có khả nhúng mẫu kem hàn nhúng khuôn thử nghiệm bể gia nhiệt, quy định 7.4.3 Phụ lục B (tham khảo) Đọc liệu đầu hiệu chỉnh kết thử nghiệm nhiệt nhanh B.1 Tổng quan Phụ lục quy định việc đọc liệu đầu hiệu chỉnh kết khơng thể Hình B.2 Đọc dạng đầu thử nghiệm gia nhiệt nhanh Các ví dụ điển hình khơng thể Hình đưa Hình B.1 Đường in đậm biểu diễn lực tác động lên mẫu hàm thời gian, đường mảnh theo chiều nằm ngang biểu diễn đường “không” a) Thời điểm biểu diễn lực cắt qua đường “không”, B1: B1 nhận trường hợp đường thẳng biểu diễn lực không cắt “không”, thời điểm bắt đầu làm ướt, t01, thời gian làm ướt, t11, nhận Thời điểm ảo B1 cần nhận biểu đồ từ giao điểm đường bổ sung kéo dài đường “không” B1 trường hợp a) đến c) g) B1 hình vẽ Việc hiệu chỉnh trường hợp d) đến f) Hình B.1 phải thực theo B.3 B1 trường hợp h) Hình B.1 khơng thể nhận b) Lực làm ướt lớn nhất, F1,max: F1,max trường hợp a) đến d) F1,max đưa hình vẽ Việc hiệu chỉnh trường hợp e) đến g) Hình B.1 phải thực theo B.3 F1,max trường hợp h) Hình B.1 khơng thể nhận Hình B.1 - Các thay đổi điển hình lực làm ướt phương pháp gia nhiệt nhanh B.3 Hiệu chỉnh liệu điển hình nhận phương pháp gia nhiệt nhanh Việc hiệu chỉnh liệu nhận thực nghiệm thực trường hợp sau a) Hiệu chỉnh thời điểm làm ướt ban đầu áp dụng cho trường hợp mà lực làm ướt thay đổi bước (Hình B.1c B.1d): Khi lực làm ướt trạng thái bước, việc hiệu chỉnh thực theo Hình B.2 Hình B.3 để xác định thời gian làm ướt ban đầu, t01, tùy thuộc vào giá trị lực làm ướt lớn hay nhỏ 1/2 giá trị lực làm ướt lớn 1) Lực làm ướt bước đầu tiên, Fa, lớn 0,5 F1,max (áp dụng cho Hình B.1c) Bắt đầu làm ướt bước lấy làm thời điểm ban đầu việc làm ướt, B Hình B.2 - Ví dụ việc hiệu chỉnh thời điểm ban đầu việc làm ướt (Fa lớn 0,5 F1,max) 2) Lực làm ướt bước đầu tiên, Fa, 0,5 F1,max nhỏ (áp dụng cho Hình B.1, d)) Vẽ đường tiếp tuyến với đường cong làm ướt lấy giao điểm đường tiếp tuyến với đường “không” để nhận thời điểm làm ướt ban đầu, B’ Hình B.3 - Ví dụ hiệu chỉnh thời điểm ban đầu việc làm ướt (Fa nhỏ 0,5 F1,max) b) Việc hiệu chỉnh thời điểm làm ướt ban đầu áp dụng cho trường hợp mà đỉnh dương nhọn xuất Hình B.1e đến B.1g: 1) Hiệu chỉnh thời điểm làm ướt ban đầu (áp dụng cho Hình B.1, e) tới f)) Vẽ đường tiếp tuyến với đường cong làm ướt (tham khảo Hình B.3) lấy giao điểm đường tiếp tuyến với đường “khơng” để có thời điểm làm ướt ban đầu, B’ 2) Hiệu chỉnh lực làm ướt lớn (áp dụng cho Hình B.1, e) đến g)) Lực làm ướt lớn lực việc làm ướt đạt tới trạng thái ổn định Thời gian đạt 2/3 lực làm ướt lớn (tham khảo C Hình 5) đạt từ lực làm ướt lớn hiệu chỉnh Phụ lục C (quy định) Thiết bị thử nghiệm dùng cho phương pháp biên dạng nhiệt độ C.1 Tổng quan Phụ lục quy định chi tiết thiết bị thử nghiệm dùng cho phương pháp biên dạng nhiệt độ C.2 Thiết bị thử nghiệm C.2.1 Yêu cầu chung Chi tiết thiết bị thử nghiệm quy định sau C.2.2 Hệ thống đo Hệ thống đo phải đáp ứng yêu cầu sau a) Dải đo lực làm ướt -10 mN đến +10 mN b) Độ nhạy chuyển vị cảm biến lực phải tốt 0,5 mN/µm c) Độ phân giải cảm biến lực phải tốt 0,01 mN d) Việc ghi liên tục tín hiệu đầu phải bao hàm A’’3 đến F3 liệu thể Hình 12 e) Thiết bị ghi phải có khả ghi liệu đầu ghi, phải có khả hiển thị liệu phương tiện, chẳng hạn máy tính cá nhân f) Độ phân giải thời gian ghi phải tốt 0,1 s g) Thời gian đáp ứng đầu ghi thiết bị ghi sử dụng phải tốt 0,3 s để trở từ giá trị đầu lớn trung tâm ghi “không” mức vượt không lớn % giá trị đọc ghi h) Nhiễu điện nhiễu hệ thống không lớn 10 % độ lớn tín hiệu C.2.3 Hệ thống gia nhiệt Hệ thống gia nhiệt phải phải tuân theo yêu cầu sau a) Phần gia nhiệt hệ thống phải thực biên dạng nhiệt độ quy định Hình 10 b) Chênh lệch nhiệt độ kem hàn điện cực mẫu thử nghiệm phải nhỏ oC nhiệt độ kem hàn 212oC đến 222oC (SAC) 178oC đến 188oC (Sn-Pb) Chênh lệch nhiệt độ phép khoảng 10oC nhiệt độ kem hàn nằm dải nhiệt độ Chênh lệch nhiệt độ gây nhiệt chậm kem hàn không quy định tiêu chuẩn C.2.4 Hệ thống nâng Hệ thống nâng phải đáp ứng yêu cầu sau a) Tốc độ nhúng mẫu vào lấy mẫu phải 0,5 mm/s đến mm/s b) Độ phân giải vị trí phải kiểm sốt tốt 0,01 mm c) Hệ thống phải có khả nhúng mẫu kem hàn lấy mẫu khỏi kem hàn, quy định 9.5 Phụ lục D (tham khảo) Đọc liệu đầu hiệu chỉnh kết thử nghiệm biên dạng nhiệt độ D.1 Tổng quan Phụ lục quy định việc đọc liệu đầu hiệu chỉnh kết khác với biểu diễn Hình 12 D.2 Đọc dạng đầu thử nghiệm biên dạng nhiệt độ Ví dụ điển hình khác với biểu diễn Hình 12 đưa Hình D.1 Đường in đậm biểu diễn lực tác động lên mẫu hàm thời gian, đường mảnh theo chiều nằm ngang biểu diễn đường “không” Thời gian làm ướt giá trị F3,max sử dụng cho trường hợp a), b) e) đến f) thể Hình D.1 Việc hiệu chỉnh đổi trường hợp c) Hình D.1 phải thực theo Điều D.3 Kết nhận trường hợp d) Hình D.1 Hình D.1 - Các dạng đầu điển hình thử nghiệm biên dạng nhiệt độ D.3 Hiệu chỉnh liệu điển hình nhận phương pháp biên dạng nhiệt độ Dữ liệu tính dễ làm ướt nhận từ liệu thực nghiệm đạt đến biểu đồ thể Hình D.1c từ biểu đồ nhận cách sử dụng minh họa cho Hình D.2 Trong trường hợp lực ép đầu lớn 1,1 lần lực làm ướt lớn nhất, F3,max, đặt lên mẫu sau lực keo tụ tạo kem hàn nóng chảy (A” tới C3 Hình 12), thời gian làm ướt t13 t23, lực làm ướt lớn nhất, F3,max lực làm ướt cuối F3,end nhận thể Hình D.2 Hình D.2 - Trường hợp lực đẩy (1,1 Fmax lớn hơn) tạo sau bắt đầu làm ướt Phụ lục E (tham khảo) Một số điều cần lưu ý E.1 Tổng quan Các phương pháp thử nghiệm 4.2 để sử dụng cho việc giải thích đạt/khơng đạt khả lặp lại khả tái lặp phương pháp Một lý điều có mặt chất trợ dung, thành phần khác kem hàn, gây sôi bồng lên kem hàn đạt tới trạng thái nóng chảy Cũng vậy, lực linh kiện khơng thể đưa vào kết Lý điều kem hàn khác có tỉ trọng khác E.2 Ảnh hưởng E.2.1 Kem hàn Kem hàn có nhiều yếu tố biến động ảnh hưởng tới việc giải thích kết thử nghiệm, bao gồm: a) chất xúc biến; b) lưu biến học; c) độ nhớt; d) độ sụt; e) độ dính Điều thực tế kem hàn phải thực nhiều loại chức khác theo yêu cầu người sử dụng, mà họ nhà sản xuất với khối lượng lớn nhỏ Kem hàn cần thử nghiệm phù hợp với phương pháp thử nghiệm IEC 61189-5 E.2.2 Linh kiện Các mẫu từ lô thử nghiệm cần thử nghiệm theo IEC 60068-2-69 để xác nhận đầu nối dây cần thử nghiệm tác nhân ảnh hưởng đến kết thử nghiệm E.3 Giải thích kết - Ví dụ E.3.1 Phương pháp gia nhiệt nhanh Một sơ đồ giải thích quy trình thử nghiệm nêu Hình E.1 Đối với việc hiệu chỉnh liệu đầu ra, xem Phụ lục B Hình E.1 - Sơ đồ giải thích quy trình thử nghiệm phương pháp gia nhiệt nhanh E.3.2 Phương pháp đồng Sơ đồ giải thích quy trình thử nghiệm nêu Hình E.2 Hình E.2 - Sơ đồ giải thích quy trình thử nghiệm phương pháp đồng Ở thấy kem hàn tạo lực làm ướt (kéo) ban đầu, theo sau lực đẩy trước nhúng linh kiện trở đường “khơng” (xem Hình E.3) Hình E.3 - Cho thấy lực làm ướt (kéo) kem hàn E.3.3 Phương pháp biên dạng nhiệt độ Sơ đồ giải thích quy trình thử nghiệm nêu Hình E.4 Đối với việc hiệu chỉnh liệu đầu ra, xem Phụ lục D Hình E.4 - Sơ đồ giải thích quy trình thử nghiệm phương pháp biên dạng nhiệt độ Thư mục tài liệu tham khảo [1] IEC 60068-2-69, Environmental Testing - Part 2-69: Tests - Test Te: Solderability testing of electronic components for surface mounting devices (SMD) by the wetting balace method (Thử nghiệm môi trường - Phần 2-69: Các thử nghiệm - Thử nghiệm Te: Thử nghiệm tính dễ hàn linh kiện điện tử dùng cho cấu lắp bề mặt (SMD) phương pháp cân làm ướt) [2] IEC 61189-5, Test Methods for electrical materials, interconnection structures and assemblies - Part 5: Test methods for printed board assemblies (Các phương pháp thử nghiệm dùng cho vật liệu điện, cấu trúc liên kết khối lắp ráp - Phần 5: Các phương pháp thử nghiệm dùng cho khối lắp ráp bảng mạch in) MỤC LỤC Lời nói đầu Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa Thử nghiệm Ổn định trước Chuẩn bị Phương pháp gia nhiệt nhanh Phương pháp đồng Phương pháp biên dạng nhiệt độ Phụ lục A (quy định) - Thiết bị dùng cho phương pháp gia nhiệt nhanh đồng Phụ lục B (tham khảo) - Đọc liệu đầu chỉnh sửa kết thử nghiệm gia nhiệt nhanh Phụ lục C (quy định) - Thiết bị thử nghiệm cho phương pháp biên dạng nhiệt độ Phụ lục D (tham khảo) - Đọc liệu đầu hiệu chỉnh kết thử nghiệm biên dạng nhiệt độ Phụ lục E (tham khảo) - Một số điều cần lưu ý Thư mục tài liệu tham khảo ... áp dụng thuật ngữ định nghĩa nêu TCVN 769 9-1 (IEC 6006 8-1 ), TCVN 769 9-2 -2 0 (IEC 6006 8-2 -2 0), TCVN 769 9-2 -5 8 (IEC 6006 8-2 -5 8), IEC 60194 IEC 6019 0-1 -3 định nghĩa 3.1 Tính dễ làm ướt (wettability)... thuật liên quan, phương pháp 4.1.4 (Lão hóa 1) TCVN 769 9-2 -2 0 (IEC 6006 8-2 -2 0) phải sử dụng Điều kiện lão hóa phải quy định quy định kỹ thuật liên quan Chuẩn bị 6.1 Kem hàn Sử dụng kem hàn bảo quản... Phụ lục D Hình E.4 - Sơ đồ giải thích quy trình thử nghiệm phương pháp biên dạng nhiệt độ Thư mục tài liệu tham khảo [1] IEC 6006 8-2 -6 9, Environmental Testing - Part 2-6 9: Tests - Test Te: Solderability