詳解電子元件的潤濕平衡實驗

1. 何為潤濕平衡實驗

為了避免大規模生產時出現元器件焊盤/引腳錫量太少問題，業界往往會提前對元件進行焊錫潤濕平衡實驗以驗證元器件可焊性。潤濕平衡測試的目的時檢測PCBA的可焊性是否能夠滿足使用要求，并由此判斷潤濕性不良的原因。潤濕平衡實驗可以分為錫球法和錫槽法。

2. 潤濕平衡實驗基本原理和過程

潤濕平衡實驗的受力涉及了焊錫對元件的浮力和焊錫潤濕元件時形成向下的拉力(潤濕力)。潤濕平衡實驗步驟是將待測元件樣品固定在焊錫天平的頭部，然后在檢測部位涂覆助焊劑并將天平歸零。隨著天平頭部或焊錫平臺的移動，樣品會接觸到焊錫。焊錫在接觸樣品后會產生浮力作用，浮力被被規定為負值。當焊錫開始潤濕樣品后會對樣品形成向下的潤濕力，拉力被規定為正值。隨著潤濕的持續進行，潤濕力會逐漸與浮力達到平衡并在隨后超過浮力。

當樣品開始離開脫離焊錫時浮力開始下降。在樣品離開焊錫液的瞬間，焊料對樣品不在施加浮力，且此時拉力最大。最后焊錫不再施加拉力。

圖1. 潤濕平衡實驗流程圖。

3. 潤濕平衡實驗應用例子

銅片錫槽法: 將銅片浸入助焊劑中3-5mm，浸入的深度要大于再錫槽的浸入深度。測試參數見表1.

表1. 錫槽法潤濕平衡實驗參數。

4. 實驗結果解讀

測試時間越短說明PCB越快被潤濕。最大潤濕力越大意味著焊料對母材的潤濕性越強，沾錫量越多。潤濕性的好壞影響焊接結果。潤濕速度慢需要更長的焊接時間，而過長焊接時間會增加金屬間化合物層厚度從而影響焊點機械強度。對于回流焊工藝，回流曲線的恒溫區能夠允許焊料助焊劑去除焊接表面氧化層，從而提高潤濕性。過短地恒溫區持續時間不利于潤濕性的改善，因此回流曲線的制定應以充分分析元器件潤濕性為前提。