国营晨星无线电器材厂 宋志刚
一、概述
近年来，随着我国电子工业的迅速发展，波峰焊等新型焊接技术推动了整机生产自动化的发展，这样对于分离电子元器件引线可焊性的要求也就越来越高。为此电子工业部在 1981 年对部属企业下达了可焊性攻关任务。三年来，我厂针对晶体引线可焊性问题进行技术攻关。在试验过程中，我们使用了北京邮电学院彭道儒教授研制成功的DJB-823 固体薄膜保护剂，取得了一定效果，摸索了一条保护电子元器件引线可焊性的新途径。
二、晶体引线可焊性存在的问题及其原因分析
在试验过程中，我们对晶体引线可焊性的认识是逐步深入的。以前，我们只是根据用户的意见和直观感觉等评价引线的可焊性，未曾进行过定量测试。为了摸清晶体引线可焊性的现状，于 1982 年，我们先后在北京电视机厂，北京东风电视机厂以及电子工业部第十五研究所等单位摸底测试我厂 1980-1982 年的产品，测试结果如表 1 所示。
从同一批产品中抽取试样，在电子工业部第十五研究所采用润湿力法测试，获得数据如表 2 所示。
表 1 晶体引线可焊性试验值
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样品 |
总焊点（波峰焊） |
虚焊点 |
|
1980 年 9 月产品 |
20 个 |
13 个 |
|
1981 年 6 月产品 |
14 个 |
0 |
|
1982 年 7 月产品 |
20 个 |
3 个 |
测试单位：北京东风电视机厂
表 2 引线可焊性润湿法测试值
|
|
湿润力（达因） |
零交时间（秒） |
湿润力（达因） |
零交时间（秒） |
|
干热老化 |
蒸汽老化 |
|||
|
1 |
-23.43 |
0.45 |
+6.93 |
> 0.50 |
|
2 |
-25.56 |
0.50 |
-10.65 |
0.45 |
|
3 |
-25.56 |
0.45 |
-8.52 |
0.50 |
|
4 |
-10.65 |
0.50 |
-38.43 |
0.45 |
|
5 |
-14.93 |
0.60 |
-21.30 |
0.50 |
|
6 |
-27.69 |
0.50 |
-44.73 |
0.40 |
|
7 |
-27.69 |
0.55 |
-27.69 |
0.45 |
|
8 |
-10.65 |
0.50 |
-51.12 |
0.40 |
注：测试条件：
焊料：锡 61% ，铅 39% ；
焊剂：松香 25% ，异丙醇 75% ；
测试温度： 235 ℃ ；
浸入深度： 3mm
浸入时间： 5 秒
老化条件：干热老化 155 ℃ ， 2 小时；蒸汽老化 1 小时
根据电子工业部标准化研究所《电子元器件引线可焊性暂行补充规定》的要求，在同一批样品中抽取试样，分别进行 155 ℃ ， 2 小时的干热老化和 1 小时的蒸汽老化，然后分别随机抽取 8 只样品进行润湿力法测试。如果抽取样品测得的润湿力分别达到 1/5 理论润湿力以上为合格；若抽取样品测得的润湿力达到 2/3 理论润湿力以上，且零交时间小于 1 秒，该批抽取样品的可焊性判为创优。
抽取样品的理论润湿力按下列公式计算：
F 理 ＝ 0.4P-0.008V （毫牛顿）
式中：P为抽取样品的周长（mm)；V 为抽取样品的浸入体积（mm3 ）。
以我厂J3 形晶体为例，其引线直径为 0.5mm ，抽取样品在测试时，其引线浸入深度为 3mm ，这样代入上式即得：
F 理＝ 0.4×3.14×0.50-0.008×3.14×0.252×3=0.63 （毫牛顿）
润湿力通常是以真相反数表示，因此，F 理 = -63 达因，即为我厂该类产品的引线可焊性测试值。若润湿力达到 1/5 理论润湿力（-12.6 达因）以上，且零交时间小于 1 秒，则可判定该批产品的可焊性为创优水平。由此分析上述三批抽样产品的引线可焊性，可认为属于不合格之列。
成品晶体的引线为什么会出现这种状况呢？除了和它使用的原材料有关以外，工艺过程的影响也是一个重要因素。下面一组数据是产品组装前后可焊性测试数值的对比，结果如表 3 所示。
经过多次试验，认识到组装前后的晶体引线在常温和干热老化条件下，其可焊性数值变化不大；而在蒸汽老化条件下，其数值出现下降趋势。这是因为晶体组装是一个复杂的工艺过程，各种因素很多，其中包括氯化锌焊剂的侵蚀，在1～4小时的高温（80～100℃ ）烘烤，热水煮洗，操作者的手汗污染等。从直观上看，半成品的基座组的涂层呈银灰色，且具有光泽。晶体组装完成后，由于工艺过程的影响，已呈黑灰色，其引线上的涂层已经不均匀，由此可见氧化程度是相当严重的。热浸锡和其它工艺过程所使用的氯化锌焊剂，由于清洗不够及时或不够彻底，会造成涂层的表面腐蚀，同时又经多次的高温老化则会加速涂层的氧化。热水煮洗是一种比蒸汽老化更为恶劣的工作条件，在操作过程中，为去除氯化锌焊剂的粘附物，要将基座组煮洗1～2小时，从而可以想象涂层的可焊性必然会下降。操作者的手汗和微量油污染在涂层表面，会影响焊料的浸润性和漫流性。在工艺过程中，这些因素已被证明是影响可焊性的原因。
表 3 晶体组装前后可焊性测试数值的对比
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|
蒸汽老化 |
干热老化 |
||||||
|
组装前 |
组装后 |
组装前 |
组装后 |
|||||
|
|
零交时间（秒） |
润湿力（达因） |
零交时间（秒） |
润湿力（达因） |
零交时间（秒） |
润湿力（达因） |
零交时间（秒） |
润湿力（达因） |
|
1 |
0.55 |
-68 |
0.60 |
-64 |
0.40 |
-68 |
0.90 |
-67 |
|
2 |
0.50 |
-62 |
1.70 |
-32 |
0.40 |
-74 |
0.70 |
-70 |
|
3 |
0.55 |
-65 |
1.00 |
-62 |
0.40 |
-74 |
0.60 |
-72 |
|
4 |
0.60 |
-74 |
0.80 |
-36 |
0.40 |
-58 |
0.50 |
-67 |
|
5 |
0.60 |
-52 |
1.00 |
-67 |
0.40 |
-78 |
0.70 |
-10 |
|
6 |
0.55 |
-56 |
1.05 |
-59 |
0.45 |
-74 |
0.55 |
-70 |
|
7 |
0.60 |
-61 |
1.60 |
-32 |
0.45 |
-72 |
0.60 |
-72 |
|
8 |
0.55 |
-62 |
1.05 |
-56 |
0.40 |
-72 |
0.70 |
-60 |
三、保证晶体引线可焊性的试验
提高晶体引线的可焊性涉及到焊料、焊剂和涂层的选择等，但我们认为，如果不对工艺过程进行极大的变动，仅对涂层采取保护措施，将晶体引线涂层保护起来，使之免受氧化和污染，这是一种行之有效的方法。基于这种出发点，先后选择了几种保护剂试验，其结果不甚理想。最后在北京邮电学院彭道儒教授的支持和指导下，试验他研制成功的DJB-823固体薄膜保护剂。该保护剂是一种新型的有机合成材料。将晶体引线浸泡于DJB-823固体薄膜保护剂溶液中，取出甩干烘干，即可获得1～2 微米厚的保护层。这种 DJB-823固体薄膜保护剂，既能保护晶体引线表面涂层免受氧化，又不影响其电气参数，其导电机理属于分子隧道型导电。经过各种工艺试验和批量生产，均获得满意的效果。从我厂在1983年对浸涂 DJB-823固体薄膜保护剂的晶体引线进行可焊性统测结果看，其可焊性指标可达到优于合格水乎，如表 4 所示。
表 4 浸涂 DJB-823固体薄膜保护剂后可焊性能的测试值
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|
蒸汽老化 |
干热老化 |
||||||
|
第一批生产 |
第二批生产 |
第一批生产 |
第二批生产 |
|||||
|
|
零交时间（秒） |
润湿力(达因) |
零交时间（秒） |
润湿力(达因) |
零交时间（秒） |
润湿力(达因) |
零交时间（秒） |
润湿力(达因) |
|
1 |
0.45 |
-62 |
0.50 |
-72 |
0.55 |
-59 |
0.45 |
-40 |
|
2 |
0.50 |
-60 |
0.50 |
-64 |
0.50 |
-60 |
0.50 |
-32 |
|
3 |
0.50 |
-70 |
0.55 |
-66 |
0.55 |
-60 |
0.50 |
-52 |
|
4 |
0.50 |
-64 |
0.50 |
-66 |
0.55 |
-64 |
0.50 |
-53 |
|
5 |
0.55 |
-72 |
0.50 |
-66 |
0.60 |
-48 |
0.50 |
-37 |
|
6 |
0.55 |
-71 |
0.45 |
-66 |
0.50 |
-49 |
0.45 |
-32 |
|
7 |
0.50 |
-56 |
0.50 |
-72 |
0.50 |
-68 |
0.50 | |
