一個(gè)廣泛的標(biāo)準(zhǔn)程序應(yīng)該由一整套量度從印刷到測(cè)試的錫膏適用性的試驗(yàn)組成。本文第一部分討論了印刷與貼裝試驗(yàn)；第二部分繼續(xù)討論標(biāo)準(zhǔn)程序，看看回流焊接和其它諸如測(cè)試針的可測(cè)試性、粘性和離子色譜分析等試驗(yàn)。

回流　　熔濕(wetting)

　　錫膏的可熔濕性、或可焊接性，是一項(xiàng)難以評(píng)估的特性，因?yàn)樵谠S多情況中的決定是很主觀性的。已經(jīng)開(kāi)發(fā)一個(gè)目標(biāo)試驗(yàn)，使用 6-mil 的激光切割模板，在一塊多用途的OSP涂層的測(cè)試板上的3 平方英寸的面積上進(jìn)行接觸印刷(contact print)(圖一)。對(duì)每一種錫膏印刷 12 塊板，用 6 種不同的溫度曲線 空氣回流焊接兩塊板。

　　試樣設(shè)計(jì)有三種形狀。焊盤(pán)產(chǎn)生的線間隔的寬度變化從 8 ~ 24 mil。假設(shè)，焊盤(pán)之間發(fā)生的錫橋數(shù)量越多，材料與溫度曲線結(jié)合的可焊接性越好。另外，測(cè)量 50-mil 圓圈的平均直徑。50-mil 圓圈的擴(kuò)散一般跟隨焊盤(pán)短路的結(jié)果，但很少在一個(gè)完整的圓上有焊錫擴(kuò)散。因此，試驗(yàn)的這部分是唯一主觀性的部分。

　　焊盤(pán)短路區(qū)左邊的小焊盤(pán)用作焊錫對(duì)諸如小引腳集成電路(SOIC, small outline integrated circuit)焊盤(pán)的熔濕情況指示。模板開(kāi)孔范圍從兩列底部的完整覆蓋(85-mil 長(zhǎng))到頂部的只有23%覆蓋(20-mil 長(zhǎng))。這些焊盤(pán)排列完全熔濕越高，可焊性越好，因?yàn)殡S著焊盤(pán)覆蓋的減少，完全熔濕焊盤(pán)的困難度增加。

　　圖二和表一中的曲線在預(yù)熱方式上(平坦的保溫與斜線升溫)、峰值溫度、總共的時(shí)間和液化上的時(shí)間是不同的。圖中曲線A表示一個(gè)配方將怎樣與諸如96.5Sn/3.5Ag或95Sn/5Pb高溫合金起作用。曲線F模擬的是固定資產(chǎn)有限、運(yùn)作剛開(kāi)始時(shí)經(jīng)常使用的、快速的3~4溫區(qū)的爐子。通過(guò)總結(jié)線間隔之間的短路數(shù)量，提供一個(gè)配方在通過(guò)所有6種溫度曲線時(shí)的情況。

　　相對(duì)的“溫度曲線敏感性”也可通過(guò)計(jì)算單條曲線熔濕結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)計(jì)算，然后除以對(duì)所有六條曲線所橋接的平均間隔。在曲線之間具有很小的熔濕差異的材料將看作是對(duì)溫度曲線不敏感的。

焊錫結(jié)珠/錫球　　

　　雖然很少，錫球(solder balling)一般在免洗配方中是可接受的；但焊錫結(jié)珠(solder beading)不行。焊錫結(jié)珠通常大到肉眼可以看見(jiàn)，由于其尺寸，更容易從助焊劑殘留物上脫落，引起裝配上某個(gè)地方的短路。焊錫結(jié)珠不同于錫球有幾個(gè)方面：

１.錫珠(通常直徑大于5-mil)比錫球大。

２.錫珠集中在離板很底的較大片狀元件的邊上，比如片電容和片電阻1，而錫球在助焊劑殘留物內(nèi)的任何地方。

３.錫珠是當(dāng)錫膏壓在片狀元件身體下和回流期間從元件邊上跑出來(lái)而不是形成焊接點(diǎn)的大錫球。

４.錫球的形成主要是來(lái)自回流之前或期間的錫粉的氧化，通常只是一兩個(gè)顆粒。

　　沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)或疊印的焊錫可能增加錫珠和錫球。<BR>　　設(shè)計(jì)一塊測(cè)試板，有一系列的片狀元件焊盤(pán)，焊盤(pán)之間的間隔尺寸上的變化覆蓋IPC所要求的全部范圍，并超過(guò)。為了產(chǎn)生錫珠與錫球和評(píng)估改正這兩個(gè)常 見(jiàn)問(wèn)題的模板與焊盤(pán)設(shè)計(jì)的解決方案，使用了各種模板開(kāi)孔設(shè)計(jì)，對(duì)1206、0805和0603尺寸的片狀元件的開(kāi)孔使用了有意的偏位

　　圖三顯示測(cè)試板上1206元件的一部分。對(duì)0805和0603元件的測(cè)試區(qū)域使用了類似的設(shè)計(jì)邏輯。另外，測(cè)試板以不同的溫度曲線回流，該曲線和對(duì)熔濕試驗(yàn)所描述的一樣，以便更加深入地了解對(duì)一個(gè)給定配方的最佳回流曲線。對(duì)每個(gè)測(cè)試板，記錄所有錫珠和錫球的位置，但是為了比較的目的，只報(bào)告總的錫珠和錫球。

殘留物水平

　　殘留物水平是另一個(gè)通常有主觀性的特性。雖然透明性、顏色和助焊劑的視覺(jué)數(shù)量影響最終裝配的整體外觀，但這些因素可能實(shí)際上與那些保留在板上的、或者弄臟回流爐較冷區(qū)域和通風(fēng)口的殘留物的物理數(shù)量無(wú)關(guān)。由于這個(gè)原因，除了視覺(jué)外觀的主觀問(wèn)題之外，殘留物數(shù)量是用熱重力分析方法(TGA, thermo-gravimetric analysis)來(lái)決定的。

　　錫膏的少量樣品慢慢地從室溫加熱到液化溫度之上50°C，記錄整個(gè)溫升過(guò)程中的重量損失。這個(gè)方法揭示了回流期間涉及的錫膏(助焊劑)的實(shí)際百分比。在回流焊接溫度曲線上，預(yù)熱、回流和冷卻階段失去的助焊劑成分的相對(duì)數(shù)量，也可以通過(guò)對(duì)TGA的百分比失重-溫度圖表的仔細(xì)審查來(lái)評(píng)估。

其它

測(cè)試針的可測(cè)試性

　　測(cè)試針的可測(cè)試性說(shuō)的是助焊劑殘留物對(duì)ICT針床測(cè)試夾具的兼容性。助焊劑一定不可以有粘性的殘留物弄臟標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試針。對(duì)這個(gè)特性的工業(yè)測(cè)試還在進(jìn)化中，但是一些方法報(bào)告“點(diǎn)擊”數(shù)，直到測(cè)試針的清洗和/或強(qiáng)迫穿過(guò)助焊劑殘留物薄片。雖然助焊劑配方對(duì)給定的配方的測(cè)試針的可測(cè)試性起很大的作用，但是回流曲線也有重大的影響。

粘性　　

　　粘性是給定配方的而不是適用性測(cè)試的一個(gè)特性，但它有助于從流變學(xué)的角度進(jìn)一步區(qū)分配方。工業(yè)上有三種主要類型的粘性儀表：

ａ、單點(diǎn)粘度計(jì)通常使用一個(gè)“T”型的傳感器，以恒定的轉(zhuǎn)速(RPM, revolutions/minute)在錫膏內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)方法是最常用的，但返回有限的流變信息。

ｂ、錐與盤(pán)、或盤(pán)與盤(pán)設(shè)計(jì)，使用一套旋轉(zhuǎn)盤(pán)子，盤(pán)子間隔固定，之間有錫膏的盤(pán)子溫度受控。盤(pán)子通常在一個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，回到靜止。與單點(diǎn)方法一樣，為給定的材料建立流變圖譜，但是，在廣泛的剪切條件范圍上。

ｃ、螺旋粘度計(jì)使用一個(gè)螺旋傳感器，在各種剪切率上測(cè)量錫膏的阻力，并計(jì)算給定配方的流變指數(shù)。

離子色譜法(Ion Chromatography)

　　助焊劑殘留物析出的離子色譜法是免洗錫膏的可靠性評(píng)估的一項(xiàng)要求，但是，當(dāng)在原錫膏(raw paste)上使用相同技術(shù)時(shí)，可達(dá)到對(duì)錫膏活性劑的理解。表二顯示了工業(yè)上最常用免洗配方的原錫膏離子色譜分析結(jié)果。溴化的活性劑是最流行的，因?yàn)樗褂昧撕苡邢薜姆吐然衔?。其含量是在每百萬(wàn)個(gè)零件中(ppm, parts per million)。

　　表二中粗體字的結(jié)果是原配方的結(jié)果，而不是出現(xiàn)污染蹤跡的結(jié)果。已二酸離子(脂肪酸)可以顯現(xiàn)出來(lái)，因?yàn)檫@個(gè)試驗(yàn)中有硫酸鹽離子。這些結(jié)果表明，今天的免洗錫膏，從最初的真正的“無(wú)鹵”配方到最后的“類似RMA(rosin, mildly activated)的”材料，都存在較大的原錫膏離子濃度。很可能，由于后者不能通過(guò)鉻酸銀紙(silver chromate paper)的測(cè)試，而應(yīng)該清洗掉，既使它們現(xiàn)在正當(dāng)作免洗來(lái)使用。

性能折中方案

這里所描述的試驗(yàn)，在過(guò)去幾年已經(jīng)應(yīng)用于無(wú)數(shù)的配方，揭示了許多性能上的折中方案。最主要的趨勢(shì)是：

<1>更高速的可印刷性可能得到較低的峰值粘持力。

<2>更高的固體造成較低的粘持力。

<3>更細(xì)小的粉末造成更高的峰值粘持力。

<4>更細(xì)小的粉末造成更好的密間距可印刷性。

<5>更多的擴(kuò)散可能造成更多的焊錫結(jié)珠。

<6>更多的擴(kuò)散可能造成OSP上更好的熔濕。

<7>更低的回流焊后板上的殘留物水平可能造成較差的焊接熔濕。

<8>更低的回流焊后板上的殘留物水平可能造成較好的測(cè)試針的可測(cè)試性。

<9>較多的板上殘留物結(jié)果爐內(nèi)的殘留物較少，維護(hù)費(fèi)用較低。

<10>更多的溴化活性劑結(jié)果可能熔濕性更好。

<11>更好的熔濕其結(jié)果是對(duì)溫度曲線敏感性更小。

 　 對(duì)以上描述的趨勢(shì)還是有例外存在。不是每一個(gè)特性對(duì)每一個(gè)應(yīng)用都有同樣的重要性，但是，如果理解了這些折中平衡，那么就能夠應(yīng)用到最適合的配方。

結(jié)論　

     對(duì)于OEM或者合約制造商，錫膏的標(biāo)準(zhǔn)程序有助于最終產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性。了解特定的錫膏在特定的裝配應(yīng)用中如何表現(xiàn)，和為每一種情況作出最恰當(dāng)?shù)腻a膏選擇是達(dá)到高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素。不管制造商使用錫膏供應(yīng)商的結(jié)論、還是內(nèi)部進(jìn)行試驗(yàn)、或者兩者兼顧，標(biāo)準(zhǔn)程序提供深入的知識(shí)和比較的客觀基礎(chǔ)。