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IEC 60068-2-69-2017.pdf

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一、标准概述

IEC 60068-2-69 是国际电工委员会（IEC）发布的《环境试验》系列标准之一，全称为《环境试验 第 2-69 部分：试验 Te/Tc：用湿润平衡（力测量）法进行电子元器件和印刷电路板的可焊性试验》。该标准于 2017 年发布第三版，整合并取代了之前的 IEC 60068-2-54 标准，技术内容有显著更新。

该标准的主要目的是提供一种定量评估电子元器件端子与印刷电路板焊盘可焊性的测试方法，通过测量试样浸入熔融焊料时所受的垂直力随时间的变化，来反映其润湿性能和焊接可靠性。

二、适用范围

本标准适用于：

• 电子元器件：包括带金属端子的表面贴装器件（SMD）、带引线的非表面贴装器件、圆柱形器件等。

• 印刷电路板（PCB）：包括刚性板的表面焊盘和金属化通孔。

• 焊料类型：涵盖含铅焊料（如 Sn60Pb40、Sn63Pb37）和无铅焊料（如 SAC305、Sn99.3Cu0.7）。

测试方法分为两种：

1. 焊锡槽湿润平衡法：适用于较大尺寸或带引线的元器件。

2. 焊锡球湿润平衡法：适用于小尺寸 SMD、多引脚器件或需单独测试引脚的情况。

三、试验条件与所需仪器

主要仪器设备：

• 湿润平衡测试系统：包括高灵敏度力传感器、位移控制机构、数据采集与显示系统（计算机）。

• 焊锡槽或焊锡球模块：温度可控，槽体容量足够，避免边缘效应。

• 试样夹具：可调整浸入角度和深度。

• 焊料与助焊剂：需符合标准规定的成分和活性等级。

• 辅助工具：清洁工具、显微镜（10倍放大）、温度测量装置等。

测试前准备：

• 试样清洁：除非另有规定，试样应在接收状态下测试，避免手指污染。必要时可用中性有机溶剂清洗。

• 预处理（老化）：可根据规范进行加速老化，模拟存储或使用后的性能变化。常用条件包括：

• 蒸汽老化（1h~16h）

• 非饱和加压蒸汽（120°C, 85% RH, 4h）

• 155°C 干烤（4h）

四、试验过程与要求

基本步骤：

1. 安装试样：将试样固定在夹具上，调整至规定浸入角度（垂直、水平或 20°–45°）。

2. 涂覆助焊剂：使用棉签等工具在待测区域均匀涂覆一层助焊剂，去除多余液滴。

3. 定位与预加热：将试样降至焊料上方规定距离（通常 10–20 mm），预加热 30±15 秒以蒸发溶剂。

4. 浸入焊料：以规定速度（通常 1–5 mm/s）浸入至设定深度，停留 5 秒（某些器件为 10 秒）。

5. 数据记录：力传感器实时记录试样所受垂直力，绘制“力-时间”曲线。

6. 取出与检查：缓慢取出试样，冷却后清洁助焊剂残留，在 10 倍放大镜下检查润湿与退润湿情况。

关键参数：

• 测试温度：

• 含铅焊料：235°C ± 3°C

• 无铅焊料：SAC305 为 245°C ± 3°C，SnCu 为 250°C ± 3°C

• 浸入深度：通常为 0.01–0.25 mm（视器件尺寸和类型而定）。

• 浸入速度：SMD 为 0.1–5 mm/s，引线器件为 5–20 mm/s。

五、设备要求（依据 Annex A）

为确保测试精度与重复性，测试设备需满足以下性能：

• 响应时间：≤0.3 秒

• 力分辨率：SMD 和 PCB 为 0.02 mN，引线器件为 0.04 mN

• 浸入深度控制精度：SMD ±0.01 mm，引线器件 ±0.2 mm，PCB ±0.1 mm

• 浸入速度范围：0.1–5 mm/s（SMD）或 5–20 mm/s（引线器件）

• 温度控制：焊料温度控制在设定值 ±3°C 内

• 噪声控制：电噪声和机械噪声不超过信号水平的 10%

六、其他注意事项

• 焊料污染控制：焊锡槽中的杂质（如铜、金、银等）需定期监测，超标即更换。建议每 30 个工作日检测或更换一次。

• 助焊剂管理：应从原装容器中取出少量使用，避免污染和挥发。测试后剩余助焊剂应丢弃。

• 焊锡球尺寸匹配：根据试样尺寸选择合适直径（1 mm、2 mm、3.2 mm、4 mm）和焊料质量（5 mg–200 mg）。

• 测试环境：设备应安装在无振动、无气流干扰的稳固台面上。

• 特殊器件测试：对于 0603M（0201）或更小的超微型 SMD，需采用附录 C 中的特殊方法，使用更小的焊锡球和更高的定位精度。

• 结果评估：可依据润湿开始时间、润湿进展时间、润湿稳定性等参数进行量化评估，也可参考附录 D 中的建议标准进行合格判定。

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