摘要: 现行IPC 印制板可焊性测试方法标准是2003 年2 月版IPC/EIA JSTD003A,它代替了1992年4 月的JSTD003。最近,为了适应电子组装的无铅化,JSTD003B版正在修订中。本文主要介绍IPC 印制板可焊性测试方法的变化,同时与IEC、JIS 和我国国家标准印制板可焊性测试方法标准作比较。
印制板可焊性是印制板的一项重要性能,测试方法对结果有明显影响,值得注意。IPC 印制板可焊性测试方法标准最早是1970 年的IPCS801《印制线路板可焊性边缘浸焊测试方法》,至1975 年,又发布了IPCS803《印制线路板可焊性波峰焊测试方法》。后来这两个标准于1982年合并成为IPCS804《印制线路板可焊性测试方法》,1987 年修订为IPCS804A。
美国EIA(电子工业协会)当时也制定电子焊接方面的标准。IPC 与EIA 联合共同制定联合标准(Joint Standard),其中印制板可焊性测试方法标准为IPC/EIA JSTD003,于1992 年4 月发布。2003年2 月修订为IPC/EIA JSTD003A。
以上可焊性试验方法全部是有铅的方法。为适应无铅化组装的的要求,进行了IPC JSTD003B版的修订,增加无铅的可焊性试验方法。目前为2006 年5 月的Proposed Standard for Ballot(相当于送审稿),本文用JSTD003B(P)来表示。
我国印制板可焊性测试方法的国家标准是GB/T 4677—2002《印制板测试方法》。对应的IEC 标准是IEC 603262:1990《印制板第2 部分试验方法》和IEC 60068220:1979《环境试验第220部分:试验试验T:锡焊》,后来又有IEC 611893《互连结构和组装件用电工材料试验方法第3 部分: 互连结构(印制板)的试验方法》。
日本JIS 标准的印制板可焊性测试方法是JIS C 50121993《印制线路板试验方法》。
下面重点介绍IPC JSTD003印制板可焊性测试方法的变化,同时也提及我国国家标准、IEC 标准和JIS 标准的相关内容。
1 测试方法
IPC/EIA JSTD003包括五种试验方法:试验A 边缘浸焊试验、试验B 旋转浸焊试验、试验C 浮焊试验法、试验D 波峰焊试验和试验E 润湿称量试验法,后者称为“未建立接收/拒收准则的试验方法”。
JSTD003A增加了表面安装模拟试验法,但称为试验E,而润湿称量试验法改为试验F,试验方法的总数为六个。试验A 和试验E 仅适用于表面可焊性,其它方法既可用于表面、又可用于镀通孔的可焊性。
JSTD003B(P)增加了无铅的可焊性试验方法,分别称为试验A1、试验B1、试验C1、试验D1、试验E1 和试验F1,共计有12 个方法。虽然SERA(Sequential Electrochemical Reduction Analysis 循序电化学还原分析法)已于1993 年列入MILP55110E的附录内,但JSTD003B(P)才提到SERA试验法,且内容待订。
JSTD003没有规定默认的试验方法,JSTD003A规定试验A 和试验C 为默认的试验方法, JSTD003B(P)则默认采用试验A、试验C、试验A1 和试验C1。本文主要是介绍这些默认的试验方法。
GB/T 4677—2002《印制板测试方法》中的8.2 试验14a:可焊性,代替GB/T 4677.10—1984《印制板可焊性测试方法》,采用了IEC 603262:1990《印制板测试方法》的相应方法,即IEC 60068220
《环境试验第220部分:试验试验T:锡焊》第6 章试验Tc 的旋转浸焊法。
IEC 611893:1997《互连结构和组装件用电工材料试验方法第3 部分:互连结构(印制板)的试验方法》中试验3X08 为可焊性旋转浸焊试验法,试验3X10 为可焊性旋转浸焊试验法,但1999 年IEC 611893第1 号修改单将这两个试验法撤消了。
JIS C 50121993《印制线路板试验方法》的10.3“可焊性”中规定“装置是浸焊槽、波峰焊槽或
者摆动式槽”,其中摆动式就是旋转式。
有关各种方法的细节,本文从略。
2 试样
JSTD003和JSTD003A规定试样应为附连试验板或成品板的一部分,尺寸合适时,甚至可以是整板。建议的表面可焊性试验图形如图1,镀通孔可焊性试验板如图2。

JSTD003B(P)除镀通孔试验板外,设计了新的表面可焊性试验板,如图3。
3 试样加速老化
J-STD-003 规定涂覆层的耐久性分为三个等级:
1 级———最低涂覆层耐久性。此级别板在制造后的30 天内可以焊接,能承受较低程度的受热。
2 级———中等涂覆层耐久性。此级别板在制造后约可贮存达6 个月之久,能承受中等程度的受热或焊接。IPC-6012B 默认耐久性为2 级。
3 级———最高涂覆层耐久性。此级别板在制造后可贮存较长时间(超过6 个月),能承受严酷的受热或焊接加工步骤等。
3 级耐久性的表面可焊性要求试验前作加速老化。蒸汽老化仅适用于锡和锡铅涂层。蒸汽的温度比当地水的沸点(与海拔高度有关)低7℃±3℃,时间为8 h±15 min。
JSTD003A的规定基本相同,但将“蒸汽老化(steam aging)”改称为“蒸汽处理(steam conditioning)”,并增加有机保焊剂(OSP)的涂层老化条件为温度(35±3)℃、相对湿度(85±5)%的试验箱内24 h±15 min。。
JSTD003B(P)将蒸汽处理改称“耐久性处理(durability conditioning)”,方法为放置在温度(72±5)℃、相对湿度(85±3)%的试验箱内8 h±15 min。有机保焊剂(OSP)涂层的老化未再提及。
老化处理后,在可焊性试验前试样都应在温度(105±5)℃下烘1~2 h。
IPC4552(2002)《印制电路板用化学镀镍浸金镀层规范》建议化学镀镍浸金层在温度85℃/85%相对湿度下老化处理18 h;IPC4554《印制电路板用浸锡镀层规范》(final draft,200511)建议浸锡层在温度72℃/85%相对湿度下老化处理8 h。
GB/T 4677—2002《印制板测试方法》和IEC 603262《印制板测试方法》可焊性加速老化优选采用:IEC 6006823
试验Ca 恒定湿热处理10 d;
选择1:IEC 60068230试验Db 交变湿热处理10 个周期(55℃,24 h/周期);
选择2:9.4 试验20a:加速老化蒸汽/氧气。加速老化后的干燥供需双方商定,然后清洗、干燥、涂焊剂。
4 焊料
JSTD003规定采用美国联邦标准QQS571的Sn60 和Sn63。1996 年JSTD006发布,代替QQS571,新的牌号为Sn60Pb40 A 和Sn63Pb37A。后缀A 表示锑的含量为不大于0.5%。2001 年修订为JSTD006A,牌号不变。
2006 年1 月,JSTD006B版出版,认为铅锡焊料中没有必要加锑,含量限制为不大于0.05%,并取消了后缀,牌号为Sn60Pb40 和Sn63Pb37。
JSTD003B(P)除了Sn60Pb40 和Sn63Pb37 外,增加了Sn62Pb36Ag2 和无铅焊料SnAg3.0Cu0.5。
焊料在使用中,会溶入铜、金或银(如试样表面含有)及其它杂质。JSTD003规定应定期分析并制订杂质含量极限。
GB/T 4677—2002《印制板测试方法》规定采用GB/T 3131—2001 的HLSnPb39。这是YB568—65的老牌号,早就被GB/T 3131—1982(后来是GB/T 3131—1988)的HLSn60PbA(或B)所代替,现在是GB/T 3131—2001 牌号SSn60PbA(或B)。
IEC 603262:1990《印制板测试方法》的8.2 规定用IEC 60068220附录B 的焊料。
JIS C 5012 规定焊料用JIS Z 3282 的H60A 或H63A