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IEC 60068-2-69 是國際電工委員會(IEC)發布的《環境試驗》系列標準之一,全稱為《環境試驗 第 2-69 部分:試驗 Te/Tc:用濕潤平衡(力測量)法進行電子元器件和印刷電路板的可焊性試驗》。該標準于 2017 年發布第三版,整合并取代了之前的 IEC 60068-2-54 標準,技術內容有顯著更新。
該標準的主要目的是提供一種定量評估電子元器件端子與印刷電路板焊盤可焊性的測試方法,通過測量試樣浸入熔融焊料時所受的垂直力隨時間的變化,來反映其潤濕性能和焊接可靠性。
本標準適用于:
電子元器件:包括帶金屬端子的表面貼裝器件(SMD)、帶引線的非表面貼裝器件、圓柱形器件等。
印刷電路板(PCB):包括剛性板的表面焊盤和金屬化通孔。
焊料類型:涵蓋含鉛焊料(如 Sn60Pb40、Sn63Pb37)和無鉛焊料(如 SAC305、Sn99.3Cu0.7)。
測試方法分為兩種:
焊錫槽濕潤平衡法:適用于較大尺寸或帶引線的元器件。
焊錫球濕潤平衡法:適用于小尺寸 SMD、多引腳器件或需單獨測試引腳的情況。
濕潤平衡測試系統:包括高靈敏度力傳感器、位移控制機構、數據采集與顯示系統(計算機)。
焊錫槽或焊錫球模塊:溫度可控,槽體容量足夠,避免邊緣效應。
試樣夾具:可調整浸入角度和深度。
焊料與助焊劑:需符合標準規定的成分和活性等級。
輔助工具:清潔工具、顯微鏡(10倍放大)、溫度測量裝置等。
試樣清潔:除非另有規定,試樣應在接收狀態下測試,避免手指污染。必要時可用中性有機溶劑清洗。
預處理(老化):可根據規范進行加速老化,模擬存儲或使用后的性能變化。常用條件包括:
蒸汽老化(1h~16h)
非飽和加壓蒸汽(120°C, 85% RH, 4h)
155°C 干烤(4h)
安裝試樣:將試樣固定在夾具上,調整至規定浸入角度(垂直、水平或 20°–45°)。
涂覆助焊劑:使用棉簽等工具在待測區域均勻涂覆一層助焊劑,去除多余液滴。
定位與預加熱:將試樣降至焊料上方規定距離(通常 10–20 mm),預加熱 30±15 秒以蒸發溶劑。
浸入焊料:以規定速度(通常 1–5 mm/s)浸入至設定深度,停留 5 秒(某些器件為 10 秒)。
數據記錄:力傳感器實時記錄試樣所受垂直力,繪制“力-時間”曲線。
取出與檢查:緩慢取出試樣,冷卻后清潔助焊劑殘留,在 10 倍放大鏡下檢查潤濕與退潤濕情況。
測試溫度:
含鉛焊料:235°C ± 3°C
無鉛焊料:SAC305 為 245°C ± 3°C,SnCu 為 250°C ± 3°C
浸入深度:通常為 0.01–0.25 mm(視器件尺寸和類型而定)。
浸入速度:SMD 為 0.1–5 mm/s,引線器件為 5–20 mm/s。
為確保測試精度與重復性,測試設備需滿足以下性能:
響應時間:≤0.3 秒
力分辨率:SMD 和 PCB 為 0.02 mN,引線器件為 0.04 mN
浸入深度控制精度:SMD ±0.01 mm,引線器件 ±0.2 mm,PCB ±0.1 mm
浸入速度范圍:0.1–5 mm/s(SMD)或 5–20 mm/s(引線器件)
溫度控制:焊料溫度控制在設定值 ±3°C 內
噪聲控制:電噪聲和機械噪聲不超過信號水平的 10%
焊料污染控制:焊錫槽中的雜質(如銅、金、銀等)需定期監測,超標即更換。建議每 30 個工作日檢測或更換一次。
助焊劑管理:應從原裝容器中取出少量使用,避免污染和揮發。測試后剩余助焊劑應丟棄。
焊錫球尺寸匹配:根據試樣尺寸選擇合適直徑(1 mm、2 mm、3.2 mm、4 mm)和焊料質量(5 mg–200 mg)。
測試環境:設備應安裝在無振動、無氣流干擾的穩固臺面上。
特殊器件測試:對于 0603M(0201)或更小的超微型 SMD,需采用附錄 C 中的特殊方法,使用更小的焊錫球和更高的定位精度。
結果評估:可依據潤濕開始時間、潤濕進展時間、潤濕穩定性等參數進行量化評估,也可參考附錄 D 中的建議標準進行合格判定。
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