助焊剂评估项目及方法.doc

flux 评估项目及方法1.目的：规范助焊剂导入流程，测试助焊剂性能，确认并确保焊点各项可靠度要求2.范围：波焊锡炉制程与小锡炉制程。3.相关资料： ANSI/J-STD-004,IPC-TM-650,IPC-A-610D, Bell core TR-NWT-0000784.定义：无。5.作业程序与权责：如果IPC-TM-650测试法有更新,以最新IPC规定为主。5.1.作业流程5.1.1.发出评估邀请函，请厂商提供合适于XX基本要求无铅Flux型号5.1.2.小批量测试(210pcs)5.1.3.请厂商提供基础测试报告.5.1.4.200pcs量试5.1.5.Flux可靠性测试(第三方测试)5.1.6.开立PCN,PCR量试1条线5.1.7.逐步导入所有线别以上流程5.1.25.1.7如未通过,则请厂商改良助焊剂,重复5.1.1.具体流程图如下5.3.5.2.测试方法5.2.1.铜镜测试(Copper Mirror Test)：助焊剂之侵蚀特性必须符合IPC-TM-650测试法2.3.32所示，如附件一。5.2.2.铬酸银试纸测试(Chlorides and Bromides by Silver Chromate Method)：氯与溴必须符合IPC-TM-650测试法2.3.33所示，如附件二。5.2.3.污点测试(Fluorides By Spot Test)：氟必须符合IPC-TM-650测试法2.3.35.1所示，如附件三。 5.2.4.侵蚀测试(Corrosion Test)：助焊剂侵蚀残余必须符合IPC-TM-650测试法2.6.15所示，如附件四。5.2.5.表面绝缘组抗(Surface Insulation Resistance (SIR) Test)：助焊剂之表面绝缘组抗必须符合IPC-TM-650测试法2.6.3.3所示，如附件五。5.2.6.电迁移(Electrochemical Migration Resistance Test):电迁移必须符合IPC-TM-650测试法2.6.14.1如附件六5.2.7.助焊剂残留特性测试：5.2.7.1.外观测试：使用量试助焊剂上线生产后，取3 PCS置于Chamber中，于55/85% R.H.下作Burn-in 24小时后进行外观检验。5.2.7.2.判定标准：残留造成外观不良：目视PCB表面是否产生白粉残留，或是否有防焊漆剥落的现象，若有，则不予承认。5.2.8.兼容性测试:测试与现使用中的助焊剂清洁剂是否因不兼容而产生新的化学物质,导致SIR fail. 测试方法同5.2.5 IPC-TM-650测试法2.3.33.5.2.9.不含ROHS 有害物(SGS报告). Cadmium. Less than 100ppm ;Mercury. Less than 1000pp;Lead. Less than 1000ppm;Hexavalent Chromium. Less than 1000ppm;PBB. Less than 1000ppm;PBDE. Less than 1000ppm 5.2.10.焊点外观检查:使用10倍放大镜观察焊点是否符合IPC-A-610D 5 Soldering&7.5.5 Supported holes-Solder之要求. 5.2.11.X-Ray: 使用X-RAY初步确认是否符合IPC-A-610D 7.5.5.1 Supported holes-Solder-Vertical Fill(A)5.2.12.PTH Cross section:使用切片实验判断PTH是否符合IPC-A-610D 7.5.5.1 Supported holes-Solder-Vertical Fill(A)5.2.13.包装：使用包装开口必须完全密封,桶身正面必须明确标示厂商数据、型号、成分、危害等级与制造日期与有效期限。5.3.Flux导入流程图如下:请厂商提供基础测试报告.1. Silver Chromate2. Fluoride by spot test3. Corrosion4. Copper mirror5. Surface Insulation Resistance6. Electrochemical Migration Resistance 7. 兼容性测试8. 不含ROHS 有害物(SGS报告)小批量测试(210pcs)1. 焊锡性测试(x-ray)2. 残留特性测试3. 产品功能测试200pcs量试1. ICT 误判率2. 助焊剂残留特性测试3. 产品功能测试4. 环境气味,设备污染5. PTH Cross section6. 焊点外观检查7. Flux 可靠性测试(第三方测试)1. Silver Chromate2. Fluoride by spot test3. Corrosion4. Copper mirror5. Surface Insulation Resistance6. Electrochemical Migration Resistance 7. 兼容性测试8. 不含ROHS 有害物开立PCN,PCR量试1条线1. 最佳参数调整2. 出锡炉良率3. ICT 误判率4. Flux 用量5. 环境气味,设备污染发出评估邀请函，请厂商提供合于华硕基本要求无铅Flux型号1. 免洗助焊剂No clean flux2. Halide free3. RMA type flux4. 适用于air w/s.6.附件6.1.附件一：铜镜测试(Copper Mirror Test)6.2.附件二：铬酸银试纸测试(Chlorides and Bromides by Silver Chromate Method)6.3.附件三：污点测试(Fluorides By Spot Test)6.4.附件四：侵蚀测试(Corrosion Test)6.5.附件五：表面绝缘组抗(Surface Insulation Resistance (SIR) Test)6.6.附件六：电迁移(Electrochemical Migration Resistance Test)附件一(2.3.32)：Copper Mirror Test1.0目的：此测试法为测试助焊剂在铜镜(真空溅镀在玻璃上)上迁移效应。2.0参考文件：ASTM E104，LLL-R-6263.0测试样品：最少100ml的Flux4.0容器与试剂：4.1 0.5L 标准松香Flux，class A，type II，grade WW ，of LLL-R-626。4.2 0.5L 试剂级(99%) 2-propanol。4.3 真空溅镀系统，如下第5段叙述。4.4 0.5L试剂级 ethylene diamine tetra acetic acid (EDTA)。4.5 0.5L试剂级ethanol或methanol。4.6 100ml 烧杯与滴定管。4.7 测试箱必须达到232,湿度505%。4.8 玻片。4.9 相对湿度计必须达到2%精确度,且必须能持续监视测试环境,湿度计必须校验合格。5.0 步骤5.1 准备5.1.1 准备标准助焊剂:溶解35g的美国联邦标准LLL-R-626松香到100ml的试剂级(99%) 2-propanol并且搅拌均匀。5.1.2 准备恒温恒湿箱。5.1.3 准备铜镜试片:参考IPC-J-004 2.3.32 5.1.3.15.1.3.6步骤。5.2 测试5.2.1 将试片放置在平坦表面,镜面朝上并保持没有灰尘与油污。5.2.2 滴一滴约0.05ml的测试助焊剂于镜面上,并注意滴定管不要碰到镜面。5.2.3 如果是锡膏则直接涂上并注意不要刮破镜面(0.5mm厚,直径8mm)。5.2.4 立刻滴一滴标准助焊剂于相邻位置,并注意不要与之前的接触。5.2.5 将试片水平放入无尘,温度232,湿度505%之恒温恒湿箱中240.5小时。5.2.6 测试24小时后,将试片浸泡在2-propanol溶液中清洗测试助焊剂与标准助焊剂。5.3计算5.3.1 仔细检查每一个试片铜面移除或污点的状况。5.3.2 比对每一试片上移除的状况与附图一比较,并给予L、M、H等级。5.3.3 如果标准溶液失败,使用新试片重复整个测试。5.3.4 铜箔变色是因为铜箔厚度表面反应或部分反应,并不是实验失败的考虑。5.3.5 导致铜镜测试失败的原因有:卤化物,强有机或无机酸,自由胺。6.0附录6.1 安全:此测试法所有MSDS安全措施必须完全遵守。6.2 铜镜准备来源6.2.1 Evaporated Meter Films ,Inc.,Ithaca,NY 14850。6.2.2 Clausing PA Co.,8038 Monticello Ave.,Skokie, IL,708/267-3399。附件二(2.3.33)：Chlorides and Bromides by Silver Chromate Method1.0目的：此测试法为使用试纸侦测助焊剂是否含有氯与溴。2.0参考文件：无3.0测试样品：最少100ml的Flux4.0容器与试剂：4.1 6片51mm51mm铬酸银试纸。4.2 0.25L 试剂级 2-propanol。5.0 步骤5.1 准备5.1.1 铬酸银试纸对光非常敏感,必须储存在密闭容器内,直到使用时才可拿出使用;为避免污染,试纸必须使用钳子夹出并不可手直接碰触。5.2 测试5.2.1 滴一滴约0.05ml的测试助焊剂于铬酸银试纸,每一小滴残留最少15秒。5.2.2 15秒后,立刻将试纸浸泡在2-propanol溶液清洗掉有机金属。5.2.3 烘干试纸10分钟,检查试纸变色状况。5.3 测试膏状助焊剂或锡膏助焊剂:请参阅IPC-J-004 2.3.33 5.3.15.3.5。5.4 计算:检视每一片试纸可能的颜色变化,如果有灰白色或黄白色则显示含有氯或溴(如图一)。5.4.1 干扰状况:多数在自由卤化物旁的化学物质有可能导致测试失败。5.4.2 某些酸可能引起试纸反应,颜色变化像是有氯或溴;当注意到有颜色变化，使用pH试纸去确认受酸影响的区域，如果pH值小于3,则需使用其它分析方法去检测氯与溴。6.0附录6.1 安全:此测试法所有MSDS安全措施必须完全遵守。6.2 溴化银试纸准备来源。6.2.1 Quantek ,PO Box 136,Lyndhurst,NJ 07071,(201)935-4103。附件三(2.3.35.1)：Fluorides By Spot Test ,Flux-Qualitative1.0目的：此测试法为使用Zirconium-alizarin purple lake侦测助焊剂是否含有氟。2.0参考文件：无3.0测试样品：最少10ml的Flux。4.0容器与试剂：4.1 容器4.1.1 白色spot plate。4.1.2 玻璃滴管。4.1.3 玻璃搅拌棒。4.2 试剂4.2.1 Zirconium nitrate溶液:0.05g溶解在50ml的去离子水。4.2.2 Sodium alizarin sulfate溶液:0.05g溶解在50ml的去离子水。5.0 步骤5.1 准备5.1.1 准备三个白色spot装新鲜Zirconium-alizarin purple lake，加入1滴Zirconium nitrate与Sodium alizarin sulfate。5.2 测试5.2.1 滴一滴测试助焊剂于每一个spot。5.2.2 使用玻璃棒充分混合。5.2.3 观察变色状况。5.3 计算:如果颜色从紫色变黄色,表示溶液中含有氟。6.0附录6.1 安全:此测试法所有MSDS安全措施必须完全遵守附件四(2.6.15)：Corrosion ,Flux1.0目的：此测试法为测试残余助焊剂在极端环境下之侵蚀作用；锡球与助焊剂溶解在薄金属片上，锡暴露在规定条件的湿度下发生侵蚀，若有的话，是可目视知道结果。2.0参考文件：IPC-TM-650，British Standard Institute BS5625。3.0测试样品：最少0.035g固态助焊剂，1g锡膏，1g锡丝，助焊剂的固体规定如固态含量残留，助焊剂的测试描述在IPC-TM-650，测试法2.3.34，所有溶剂蒸气必须在排气柜中排放。4.0容器与试剂：4.1 锡槽。4.2 502与952%衡温恒湿箱。4.3 空气循环干燥箱。4.4 最少20倍显微镜。4.5 化学品：所有的化学品必须是试剂级，并且水必须是蒸馏水或去离子水。a. Ammonium persulphate。b. Sulfuric acid，% v/v。c. Degreasing agent，Acetone，Toluene，or Petroleum ether。4.6 精确度0.001g的电子天秤。5.0 步骤5.1 准备5.1.1.1 Ammonium persulphate(25% m/v in 0.5% v/v sulfuric acid)：溶解250g的Ammonium persulphate在水里，小心地加入5ml的5% sulphuric acid(密度1.84)，混合冷却后稀释到1L，此溶液必须准备新鲜。5.1.1.2 Sulfuric acid(5% v/v)：在400ml的水中小心地加入50ml sulfuric acid，混合冷却后稀释到1L。5.1.2 测试片5.1.2.1 切长宽5151，0.50.05厚，99%纯铜片给每一次测试。5.1.2.2 使用19钢球押入25.4的洞，制造深3.2的碗。5.1.2.3 将每一片铜片一角弯曲，以便夹子夹取。5.1.3 预保护测试片5.1.3.1 实验前，使用干净的钳子来拿取试片。A. 使用适当中性的有机溶剂像acetone，toluene，或petroleum ether来去污。B. 浸泡在5% 655的sulfuric acid一分钟去除污点薄膜。C. 浸泡在 25% m/v ammonium persulphate(0.5% v/v sulfuric acid)在232一分钟去咬蚀表面平整。D. 在流动的水中冲洗5秒钟。E. 浸泡在5% 232的sulfuric acid一分钟。F. 在流动的水中冲洗5秒钟，然后使用去离子水彻底冲洗。G. 使用acetone清洗。H. 使用干净空气干燥。5.1.3.2 尽快使用试片，如果超过1小时，存放于密闭容器中。5.1.4 测试锡的准备5.1.4.1 秤1.000.05g的锡样品给每一次测试，并放入测试片凹入中心位置。5.1.4.2使用适当的中性有机溶剂像acetone，toluene，或petroleum ether来去除锡样品油污。5.1.4.3 锡样品可能是卷成螺旋状的锡丝。5.2 测试5.2.1 加热锡槽到温度稳定于2355。5.2.2 液态助焊剂：放0.035g的固体助焊剂于测试片内，加入锡样品。5.2.3 使用钳子夹试片放于融锡表面。5.2.4 每次维持51秒，直到试片里的锡完全溶解。5.2.5 使用20倍显微镜仔细比较暴露于湿度后，纪录观察结果，特别是变色情况。5.2.6 预热试片401，302分钟。5.2.7 预设恒温箱401，932%相对湿度。5.2.8 垂直悬挂试片于恒温箱中。5.2.9 暴露在此环境240小时，M和H也许被测试在被清洁中，如同不清洁的条件。5.3计算：小心观察于恒温箱中试片，纪录下任何变色状况。5.3.1 在适当的暴露周期后，从恒温箱中移出试片，使用20倍显微镜观察比较如步骤5.2.5。5.3.2 侵蚀状况如下所述A. 在助焊剂表面、裂缝、残留物或铜边缘长出物体。B. 助焊剂残留物有白色分离或色点。5.3.3 一开始加热中的颜色变化是不理会，但是试片随后观察长出蓝绿色物体则是侵蚀。6.0附录6.1 侵蚀定义：此测试法的目的在定义侵蚀状况，”A” 助焊剂残留物组成与锡和铜面有化学反应发生。6.2 测试前后的彩色图片对判定是有帮助。6.3 安全:此测试法所有MSDS安全措施必须完全遵守附件五(2.6.33)：Surface Insulation Resistance ,Fluxes1.0目的：此测试法描述暴露于特定助焊剂之精密电路板的绝缘电阻，此测试在高温与高湿状况下完成。2.0参考文件：IPC-B-24表面绝缘电阻测试板，IPC-A-600指导方针。3.0测试样品。3.1 梳状线路:使用IPC-B-24测试片，此测试片有四格梳状线路，每一单独区域有0.4线路与0.5空间(如图一)，测试板铜面须无保护。3.2 基板:此测试法之基板须为FR-4 epoxy-glass。4.0容器与试剂：4.1 一个可程序化恒温箱，温度从25+10/-2到852，湿度852；如果要严谨温度控制恒温箱，盐水与除湿剂可被使用在控制湿度。4.2 一个电源供应器能产生4550V 10DC偏电压。4.3 一个能读取100 volts高电压电阻表(1012ohms)或一个能读取100 volts DC 电源之安培表(10-10amps)。4.4 3个2000 ml大烧杯。4.5 排气柜。4.6 金属汤匙。4.7 软毛刷。4.8 蒸馏水或去离子水( 最少2 megohm-cm)。4.9 最少维持50干燥箱。5.0 测试5.1 测试状况：所有助焊剂将在852，852湿度下测试168小时。5.2 样品准备：每一种助焊剂必须有三片干净测试板。 5.2.1 正确的固定标示并且不污染测试板(如刻字)。5.2.2 目视检测测试板明显缺点，如IPC-A-600所述，如果测试片有任何质量上怀疑，测试板必须放弃不用。5.2.3 使用软刷在蒸馏水或去离子水下请洗测试板最少30秒，使用蒸馏水或去离子水喷洗后再用干净的2-propanol清洗；拿取板子时只能拿板边或使用无污染乳胶手套。5.2.4 如果测试板测试前须存放，把测试板放入Kapak袋中或其它无污染的密闭容器中，并且将袋子封口(不要热封)。5.3 步骤5.3.1 准备Sample5.3.1.1 液态助焊剂：涂布一层薄助焊剂于测试板的线路上。5.3.1.1.1 将测试板线路朝下使用floating的方式经过锡槽，锡槽温度245260，时间41秒，或是线路朝下经过245260的波焊锡槽，接触时间31秒；为了测试助焊剂在不洁的状况，第二片测试片须线路朝上通过锡槽。5.3.1.2 锡膏：请参照IPC-TM-650 2.6.3.3 之5.3.1.2。5.3.2 清洁Sample。5.3.2.1 在暴露于助焊剂和锡槽后，sample须在不洁状况下测试时依照5.3.3到5.4.1进行测试。5.3.2.2 在暴露于助焊剂和锡槽后，sample须在干净状况下测试时依照以下进行测试。5.3.2.2.1 sample需用无环境污染的安全溶剂或水性清洁剂清洁；建议使用商业联机式或批次清洁；如果没有，可使用下列实验室清洁步骤过锡后之sample须清洁30分钟，如用溶剂或水性清洁剂，须3个2000ml烧杯各装1000ml的溶剂，第一个为主要清洁段，其它两个为清洗；每一测试板在烧杯中须充分搅拌1分钟；如果是水性清洁剂，一个烧杯装清洁剂，其它烧杯装去离子水清洗；完成清洗后，须50烘干2小时，依照5.3.3到5.4.1进行测试。5.3.3 准备恒温箱：目视所有测试片并把所有线路short的测试板丢弃；使用水性白松香焊接铁氟龙绝缘线到测试板连接点；不要尝试清除残渣，不建议使用连接器代替焊线；焊线须使用鉴定合格者。5.3.4 将测试板垂直放于恒温箱中，如air 流动方向；设定恒温箱于852，湿度20%，当条件达到稳定时，烘烤测试板3小时；然后缓慢增湿到852超过15分钟；在测试偏电压前将测试板取出平衡最少1小时；如果使用盐性溶液增湿，则测试板测试前须暂存24小时。5.3.5 将测试板连接上4550v DC偏电压电源。5.4 量测5.4.1 测试板须在相同温度与湿度下测试24、96、168小时；完成测试后，移除4550v DC偏电压电源，改以-100v DC测试电压进行量测。5.5 计算。5.5.1 测试板在96与168小时后每一线路须量测绝缘电阻；如果标准coupon读出的值小于100 M ohm，准备一新的测试板并重新测试；24小时后的测试值也许会低于标准值，但96小时后会恢复；所有删除的数据都要有原因(刮伤、凝结物、导电杂质、偏离中心的点等，都须注明)。5.5.2 24小时后，所有测试板测试完都须使用10倍到30倍显微镜(使用背光)检视；如果测试板须存放，把测试板放入Kapak袋中或其它无污染的密闭容器中；所有测试板须在7天内完成测试；如果观察到有长出树枝状不明物或侵蚀，须量测长出物是否有超过25或是超过原有空隙，最后的状况将失败；须侦测长出物是否是从恒温箱中掉落(参考6.1)。5.5.3 当测试板有2个区域有废弃的结果时，测试须重新开始。6.0附录6.1 当测试板通电后在恒温箱中发现有沉积物，将会发生长出树状物，原因为恒温箱中没有严格的湿度控制；在恒温箱中air的出口与入口发现有水痕，是冷却段有水凝结装置将使小水滴吹散至测试板，导致两相邻线路有污点而长出树状物；严格测试中这些沉积物必须被消除。6.2 IPC-B-24测试板底片与电性资料可向IPC购买。附件六(2.6.14.1)：Electrochemical Migration Resistance Test1.0目的：此测试法评估表面电子迁移状况.2.0参考文件：IPC-B-24表面绝缘电阻测试板，IPC-B-24A表面绝缘电阻测试板, IPC-6012A 硬质电路板之资格认可与性能检验规范.IPC-9201表面绝缘电阻测试手册3.0测试样品。3.1 IPC-B-25(B or E 部份) 或者IPC-B-25A(D部份) 梳型电路的线宽(Width)与线距(Space)均为0.318 mm. 该样品需有效的导体边缘定义(参考IPC -6012中导体宽度要求class 2与3).完成实验的测试样板需要退回,无铜. IPC-B-25A测试板图如下图一.其D部份与IPC-B-25 B或者E部份是一样的.测试过程中,被测试部份需要相同基材制做以便实行重复的工作环境.4.0容器与试剂：4.1 一个可程序化恒温箱，（1）温度402,湿度932,（2）温度652,湿度88.53.5（3）温度852,湿度88.53.5; 4.2可以量测高电阻值(1012奥姆，容许误差5%)的电阻计，量测电压为100 volts(电压容许误差10%) 。ASTM D-257-93所描述.4.3电源供应器，可在100 A电流下提供10V DC电压，容许误