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在電子制造領(lǐng)域，將小小的電子元件準(zhǔn)確地焊接到電路板上，是決定產(chǎn)品壽命與可靠性的關(guān)鍵一步。對于表面貼裝器件（SMD）來說，其金屬端頭的“可焊性”直接影響了焊接質(zhì)量。
為了統(tǒng)一評估標(biāo)準(zhǔn)，國際電工委員會（IEC）制定了IEC 60068-2-83標(biāo)準(zhǔn)。這篇文章將帶您了解這套利用“焊膏”和“潤濕平衡法”來測試SMD可焊性的科學(xué)方法。
IEC 60068-2-83 的核心目的，是提供一套用于比較研究SMD元件金屬端子與焊膏之間潤濕性的方法。
這里的“潤濕性”，指的是熔融焊料在金屬表面鋪展的能力。如果潤濕性好，焊料會像水在玻璃上一樣均勻鋪開，形成可靠的連接；如果不好，焊料會聚成球狀，導(dǎo)致虛焊或連接不良。
需要注意的是，該標(biāo)準(zhǔn)明確指出，通過這種方法獲得的數(shù)據(jù)不應(yīng)用作判定“合格/不合格”的絕對定量數(shù)據(jù)，而是用于對比和工藝研究。它與傳統(tǒng)的焊槽法（IEC 60068-2-58）或焊珠法（IEC 60068-2-69）不同，最大的特點(diǎn)在于使用了焊膏而非單純的焊料，更接近實(shí)際SMD回流焊的生產(chǎn)工藝。
本標(biāo)準(zhǔn)主要適用于各類表面貼裝器件（SMD），特別是矩形片式元件（如電阻、電容）。通過特定的夾具，該方法也可以應(yīng)用于有引腳的SMD封裝，但建議在直引腳上進(jìn)行測試以保證結(jié)果的重復(fù)性。
該測試通過記錄元件浸入熔融焊膏時(shí)受到的垂直力變化，來量化評估可焊性。測試系統(tǒng)主要由以下核心儀器組成：
高靈敏度力傳感器：這是整套設(shè)備的“心臟”。它負(fù)責(zé)測量元件在浸入焊膏時(shí)受到的垂直方向的合力（包括浮力和表面張力）。傳感器需要具有極高的分辨率（優(yōu)于0.01 mN）和位移靈敏度（優(yōu)于0.5 mN/μm）。
精密加熱系統(tǒng)：用于熔化焊膏。根據(jù)測試方法的不同，加熱系統(tǒng)需要能夠?qū)崿F(xiàn)快速升溫或精確模擬回流焊的溫度曲線。
自動(dòng)升降系統(tǒng)：負(fù)責(zé)精確控制元件的浸入深度和速度（通常在0.5 mm/s至5 mm/s之間），以及將測試夾具浸入加熱槽的動(dòng)作。
專用測試夾具（測試板）：
材質(zhì)：通常由無氧磷銅制成。
規(guī)格：根據(jù)測試方法不同，測試板上會有精確尺寸的凹坑（用于承載焊膏），并涂有阻焊層，以確保每次測試的焊膏量和接觸面積一致。
一次性使用：標(biāo)準(zhǔn)要求每個(gè)測試使用新的測試板，避免交叉污染。
為了確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，被測元件需要經(jīng)過嚴(yán)格的預(yù)處理：
無污染原則：除非另有規(guī)定，元件應(yīng)在“驗(yàn)收狀態(tài)”下直接測試。拿取時(shí)必須極其小心，避免手指油脂等污染端頭。
清潔：如果規(guī)范要求清潔，允許在室溫下使用有機(jī)溶劑浸泡以去除油脂，然后自然風(fēng)干。禁止使用其他可能改變表面狀態(tài)的清洗方法。
加速老化：如果相關(guān)規(guī)范要求模擬元件儲存后的狀態(tài)，則需要按照IEC 60068-2-20標(biāo)準(zhǔn)中的方法進(jìn)行加速老化處理（如蒸汽老化），以評估其在生命周期后期的可焊性。
IEC 60068-2-83 描述了三種不同的試驗(yàn)方法，選擇哪種由相關(guān)規(guī)范或供需雙方商定：
1. 快速加熱法
過程：先將元件浸入常溫的焊膏中，然后以極快的速度（通常1.5秒內(nèi)達(dá)到焊料熔化溫度）加熱測試板，使焊膏熔化。
特點(diǎn)：考察元件在極端快速升溫條件下的潤濕行為。
2. 同步法
過程：元件與加熱過程同步。當(dāng)開始加熱時(shí)，元件才向下移動(dòng)，與正在熔化的焊膏接觸。
特點(diǎn)：該方法可以避免元件在焊膏熔化前長時(shí)間浸泡在焊劑中，能更好地模擬實(shí)際回流焊中元件“站立”在焊膏上的過程。該方法涉及特定的專利夾具。
3. 溫度曲線法
過程：該方法旨在模擬實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境。將元件浸入焊膏后，按照設(shè)定的預(yù)熱、保溫、回流等溫度曲線（例如，SAC型焊膏峰值約245℃）進(jìn)行加熱。
特點(diǎn)：為了消除焊膏熔化時(shí)的“內(nèi)聚力”對測量的干擾，過程中會進(jìn)行一次短暫的提起與再浸入操作，以分離焊膏內(nèi)聚力和真正的潤濕力。這種方法最能反映真實(shí)工藝。
無論采用哪種方法，最終都會得到一條“力-時(shí)間”曲線。通過對曲線的分析，可以得到關(guān)鍵的量化參數(shù)：
開始潤濕時(shí)間（或）：從元件與熔融焊料接觸到潤濕力由負(fù)（浮力）轉(zhuǎn)為正（潤濕力）的時(shí)間。時(shí)間越短，說明潤濕啟動(dòng)越快，可焊性越好。
潤濕時(shí)間（）：從力歸零到達(dá)到最大潤濕力的2/3所需的時(shí)間。也是衡量潤濕速度快慢的指標(biāo)。
最大潤濕力（）：在整個(gè)測試過程中，元件受到的最大向下拉力。它反映了焊料對元件的最終潤濕程度。
潤濕穩(wěn)定性（）：即測試結(jié)束時(shí)的力（）與最大力（）的比值。比值越接近1，說明形成的焊點(diǎn)越穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)脫潤濕等現(xiàn)象。
方法的局限性：該標(biāo)準(zhǔn)在附錄中特別強(qiáng)調(diào)，由于焊膏成分復(fù)雜（含助焊劑等），在熔化時(shí)可能發(fā)生“爆沸”，導(dǎo)致力值波動(dòng)，因此這些方法不宜直接用于“合格/不合格”的判定，更適合作為工藝對比和研究工具。
浮力問題：由于不同焊膏密度不同，且元件形狀復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)測量中無法精確計(jì)算和扣除元件的浮力，因此測量結(jié)果是一個(gè)包含浮力的“表觀力”，這也是為什么只能做比較分析的原因之一。
焊膏的影響：焊膏的粘度、觸變性、助焊劑活性等都會顯著影響測試結(jié)果。因此，測試時(shí)應(yīng)保持焊膏的品牌、批次和預(yù)處理?xiàng)l件（如回溫時(shí)間、攪拌方式）高度一致。
專利問題：標(biāo)準(zhǔn)正文中列出了與“同步法”等相關(guān)的多項(xiàng)已有專利，使用相關(guān)設(shè)備時(shí)需注意授權(quán)問題。
IEC 60068-2-83 提供了一套精密且貼近實(shí)際生產(chǎn)流程的SMD可焊性測試方法。通過使用焊膏和高靈敏度的潤濕平衡法，工程師能夠深入了解不同元件與不同焊膏之間的相互作用，從而優(yōu)化回流焊工藝、篩選材料，最終確保電子產(chǎn)品的長期可靠性。雖然它不適合作為簡單的“通過/失敗”標(biāo)準(zhǔn)，但在電子制造的質(zhì)量控制和研發(fā)領(lǐng)域，它無疑是一件強(qiáng)大的分析工具。
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