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IEC 60068-2-58-2017.pdf

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在电子制造领域，表面贴装技术（SMT）是主流。一个微小的贴片电阻、电容或芯片，能否在高温的焊接过程中“扛得住”并形成可靠的连接，直接决定了最终电子产品的质量和寿命。国际电工委员会（IEC）发布的 IEC 60068-2-58 标准，正是为评估这些表面贴装器件（SMD）的焊接相关性能而制定的一套权威“体检”方法。

一、 标准概述

IEC 60068-2-58 的全称是《环境测试 第2-58部分：测试 – 测试Td：表面贴装器件（SMD）的焊接性、金属化抗溶解性和焊接热阻测试方法》。它属于IEC 60068环境测试系列标准的一部分。

该标准的核心目的是通过模拟实际焊接过程，检验SMD的三种关键性能：

1. 焊接性：器件的电极或端子能否被焊料良好润湿，形成可靠连接。

2. 焊接热阻：器件的本体（通常是非金属的塑料或陶瓷封装）能否承受焊接过程中的高温热应力而不损坏。

3. 金属化抗溶解性与抗去润湿性：器件的金属化端子（如镀层）是否会在熔融焊料中过度溶解，或出现焊料覆盖后又被“推开”（去润湿）的现象。

标准为每种测试（Td₁, Td₂, Td₃）都提供了两种模拟方法：焊锡浴法（Method 1）和回流焊法（Method 2），以适应不同焊接工艺（如波峰焊和回流焊）的评估需求。

二、 适用范围

本标准主要适用于表面贴装器件，包括设计用于波峰焊/浸焊（Flow Soldering）和回流焊（Reflow Soldering）的SMD。

• 焊锡浴法：更贴近模拟波峰焊、浸焊等工艺，热量直接通过熔融焊料传导。

• 回流焊法：更贴近模拟回流焊工艺（如热风回流、气相回流），热量通过对流或蒸气冷凝传递。

• 该标准不适用于印刷线路板（PWB）本身的测试。

• 对于特别声明支持回流焊的特定穿孔器件（THR），也可参考本标准的部分方法。

三、 试验条件与所需仪器

测试的严格等级（如温度、时间）根据焊接工艺和所用焊料合金分组选择。标准将工艺分为4组，例如Sn-Pb焊料组、Sn-Ag-Cu无铅焊料组、Sn-Bi低温焊料组等，并为每组推荐了对应的测试温度和时间。

主要测试仪器包括：

1. 焊锡浴装置：容积不小于300毫升，深度不小于40毫米，材质需耐熔融焊料侵蚀。对于高热容器件，可能需要更大容积的焊锡浴。

2. 回流焊设备：推荐使用强制气体对流炉（可带红外辅助）或气相回流炉，必须能精确控制并达到标准要求的温度曲线。

3. 测试基板：用于回流焊法。通常为无金属化、不可焊的陶瓷片或特定环氧玻璃纤维层压板，确保评估对象仅为器件本身。

4. 不锈钢夹具：用于在焊锡浴测试中夹持样品，其热容量不应显著大于样品，以免影响测试准确性。

5. 显微镜：用于最终检测，放大倍数通常在10倍至100倍之间，用于观察焊料润湿、去润湿等微观状况。

6. 温度测量设备：如热电偶，用于监控焊锡浴温度或回流焊过程中器件端子/表面的温度曲线。

四、 恢复条件

测试完成后，需对样品进行适当处理以进行评估：

• 助焊剂残留清除：测试后60分钟内，待样品冷却至室温后，需使用合适的溶剂（如异丙醇）清除助焊剂残留。

• 恢复：具体的恢复条件（如静置时间、环境）应在产品详细规范中规定。

五、 试验过程与要求

测试流程严谨，主要步骤如下：

1. 样品准备：样品应在“接收状态”下测试，避免手指接触等污染。通常不允许预先清洗，但可根据规范用中性有机溶剂脱脂。

2. 初始测量：测试前，对样品进行外观检查，必要时进行电气和机械性能检测，记录初始状态。

3. 预处理：如需进行加速老化（评估长期储存后的焊接性）或针对湿敏器件进行预烘烤，需按规范执行。

4. 测试操作：

• 焊锡浴法：样品经助焊剂处理后，以规定速度（20-25 mm/s）浸入指定温度的熔融焊锡浴中，保持规定时间后取出。

• 回流焊法：将焊膏印刷到测试基板上，放置样品，然后使其经历一个严格控温的回流焊温度曲线。

5. 最终测量与评估：

• 焊接性评估：主要检查焊料对端子表面的覆盖面积和均匀度。通常要求95%以上的待评估区域被焊料良好覆盖，且缺陷（如针孔、不润湿区）应分散而不集中。

• 焊接热阻评估：测试后检查器件外观有无开裂、起泡等损伤，并进行电气性能测试，确保功能正常。

• 去润湿/金属化溶解评估：检查端子表面是否出现焊料回缩，或金属镀层是否过度溶解。对溶解面积有定量限制（如单个区域不超过5%，总计不超过10%）。

六、 设备要求

除了对核心设备（焊锡浴、回流炉）的规格要求外，标准还强调：

• 设备的温度控制和稳定性至关重要，必须满足标准中规定的公差范围（如温度±3°C，时间±0.5s）。

• 回流焊炉应能精确再现标准中定义的温度曲线（包括预热区、液相线以上时间、峰值温度、冷却斜率等参数）。

• 夹具的设计应避免对测试区域造成遮挡或不当热影响。

七、 其他注意事项

1. 方法选择：选择焊锡浴法还是回流焊法，应基于器件实际应用的焊接工艺。回流焊专用器件不宜使用焊锡浴法测试热阻，因为焊锡浴温度可能远高于实际回流温度。

2. 热容量考量：对于体积大、热容量高的器件，标准允许延长浸渍时间或采用“漂浮”浸渍方式，以确保测试的合理性。

3. 局限性：标准指出，对于纯锡等无铅镀层端子，使用Sn-Pb焊料浴测试的结果可能与实际低温工艺（如气相回流）的性能存在差异。此时，采用回流焊测试法或实际生产工艺进行验证更为可靠。

4. 湿敏器件：对于塑料封装的湿敏器件，在焊接热测试前必须严格按照其湿度敏感等级（MSL）进行预处理，防止在高温下因内部水分汽化导致“爆米花”效应而损坏。

5. 规范优先：本标准是一个方法标准。具体产品的接受/拒收准则、测试严酷等级的具体选择，都应在器件采购方与供应方协商一致的产品详细规范中明确规定。

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