|
无铅焊料的焊点拉伸与剪切试验方法
序言这个标准是对无铅焊料焊接后形成的焊点进行拉伸与剪切试验方法的规定。无铅焊料及其试验方法标准化的制定，有利于减轻地球环境污染负荷，也是从2001年开始执行日本新能源·产业技术综合开发机构预定的工作任务。
1．适用范围这个标准主要针对电气机器、电子机器、通信机器等产品的布线连接和元器件连接(焊接)用无铅焊料所形成焊点的拉伸与剪切试验方法的规定。
2．引用标准本标准的制定引用了以下标准的部分，这些标准均为当今适用性标准。
JISC0202 钢铁用语(试验) JISK8034 丙酮(试剂)
nSK 8180 盐酸(试剂) JISZ2241 金属材料拉伸试验方法
JISZ 3001 焊接用语 ⅡSZ 3282 焊料化学成分与形状
3．定义这个标准所用的主要用语定义，除了JIS C 0202、JIS Z 3001、JIS Z3282以外,还有以下几项。
a)无铅焊料作为合金成分是不含有铅的“锡系焊料”的总称。这里是对应电气、电子、通信机器等组装使用的“不含铅的焊料”。
b)圆角(nllet)对于焊点是指接合点的空隙间所露出焊料的部分。
c)空隙(Void)在形成的焊点中，焊料没有遍及到的空洞。
d)抗拉强度在拉伸试验时，试验片在最大拉伸负荷对其截面积之比值。
e)剪刀强度将焊点的最大剪切负荷与焊接面积之比值。
1)焊接面积焊点接合部的截面积。
4．试验方法
4．1试验的种类试验片的种类根据试验的分类和试验片的形状来区分，见表1。
4．2试验片的形状与尺寸试验片的形状与尺寸由下面说明。
a)拉伸试验片的形状与尺寸见图1。
注1．焊接后形成的接合部(焊点)，必须完全去掉焊接后的机械修整、圆角(Fillet)。
注2．焊接后焊点表面粗糙度为Rmax25。
注3．试验片的制作应使用加热均匀的接合装置,使接合端部可靠地完成焊接。
b)1号剪切试验片的形状与尺寸见图2。
注1．试验片接合部的Fillet必须完全去掉。
注2．焊接(接合部)的表面粗糙度为Rmax25S。
注3．试验的制作应使用加热均匀的接合装置，使接合端部可靠地完成焊接。
c)2号剪切试验片的形状与尺寸见图3。
注1．焊接后形成的Fillet必须完全去掉。
注2．焊点(接合部)的表面粗糙度为Rmax25S。
5．试验材料焊料、焊剂与焊接环境。
5．1试验材料试验材料(母材)有以下几项。
a)根据试验目的来确定材质、材料形状与尺寸，见图4。拉伸试验片材料和1号剪切试验片材料各准备2份，2号剪切试验片材料准备好1份。
b)试验材料的焊接面可经机械加工以提高精度。
c)焊接面可使用按JISK 8034规定的脱脂剂或JISK 8180规定的酸洗液进行清洗。
d)对应试验目的可对焊接面进行电镀处理。
5．2焊料试验用的焊料有以下几项。
a)根据试验接收方责任者间的协定，确定试验用焊点不能有空隙等缺陷发生。
b)试验用的焊料量以充满规定的间隙(接合点)所需的必要量为准。
c)试验用的焊料表面必须用适合的方法进行清洗。
5．3 焊剂与焊接环境焊剂与焊接环境有以下二点。
a)焊剂与焊接环境必须同所设定的焊接方式相适应。
b)必须在焊接面均匀地涂敷焊剂。
6．试验材料的焊接试验材料的焊接有以下几项。
a)焊接时应使用合适的治具，使试验材料在不移位的状态下完成焊接。
b)焊点形成之前的间隙(接合点间隙)在50-400μm范围，但是必须使用相同间隙做成的试验片，来进行试验结果的比较。
c)对焊接装置暂无规定，但装置应具焊接温度测定功能。
d)焊接温度应使用适合焊接的范围内的温度。
e)焊接时的加热、冷却速度和预热温度等工艺条件，应符合对应试验目的的有关规定。
f)焊接接合部的焊料厚度应该是均匀的，不得产生变形等不良： g)形成焊点处(接合部)如有溢出的焊料，必须给予切削掉。
h)焊接后试验材料如沾有焊剂，需使用规定的方法清洗掉。
i)对焊接后的试验材料如存在变形，不可进行校正。
7．试验材料的热处理试验材料的热处理有下面三项。
a)焊接后进行试验材料的热处理，以测定热处理后的焊接点强度。
b)对热处理装置没有规定，但装置应具有温度测定功能。
c)热处理温度、保持时间等工艺要求，根据试验目的与规定。
8．试验方法
8．1拉伸试验拉伸试验片的试验方法有以下几项
a)试验方法按照JISZ 2241的标准规定进行拉伸试验。
b)试验中不得对试验片施加弯曲方向的力。
c)拉伸速度：1-50mm／min。
d)试验温度在10-35℃范围，并进行温度记录。如果在必要的温度管理场合,试验温度为23±5℃。
8．2剪切试验
8．2．1 1号剪切试验片的试验方法有以下几项
a)试验方法按照JISZ 2241的标准规定进行拉伸试验。
b)试验中不得对试验片施加弯曲方向的力。
c)拉伸速度：1-50mm／min。
d)试验温度在10-35℃范围，并进行温度记录。如果在必要的温度管理场合，试验温度为23±5℃。
8．2．2 2号剪切试验片的试验方法有以下几项
a)采用如图5所示的试验装置，按JISZ 2241规定进行拉伸试验。
b)剪切治具与试验片是面接触，并形成平面。
c)剪切治具的高度，可以进行0．10mm的精度调整。
d)试验片的固定，在受到外来负荷时不得发生移动或变形。
e)剪切治具的高度，由基准面到焊料层厚加上0．2-0．7mm的范围。
f)试验速度在1-50mm／min范围。
g)试验温度在10-35t范围，并进行温度记录。在必要的温度管理试验场合试验温度为23±5℃。
9.测定值求得方法 测定值求得方法有以下几项。
9.1 拉伸试验方法的场合 拉伸试验方法的测定值有下面三点
a)焊接后的面积通过适当的测定器，对焊点幅度、厚度进行测定，测定精度0.10mm。焊点幅度与焊点厚度相乘的值。
b)焊点的抗拉强度由下式求得
上式中 α—焊点的抗拉强度(N／mm2)
P—焊点的最大断裂负荷(N)
A—试验开展前的焊接面积(mm2)
c)断裂位置在焊点界面的什么位置，可利用观察装置进行观察。
9．2剪切试验方法的场合剪切试验方法的测定值求得方法。
a)对1号剪切试验片焊接后面积，通过适当的测定器，测定焊点幅度、焊点厚度，测定精度0．10mm,然后取得焊点幅度与焊接厚度相乘的值。
b)2号剪切试验片焊接后面积，由特定的测定器测定二个相互垂直的试验片直径，测定精度0．10mm,并将其平均值作为直径圆的面积。
c)焊点的抗拉强度，由下式求得。
上式中 τ—焊点的剪切强度（N/mm2)
Ps—焊点的最大断裂负荷（N）
A—试验开展前的焊接面积(mm2)
d)断裂位置在焊点界面的什么位置，可利用观察装置进行观察。
10.试验结果的记录 试验结果的记录有以下内容。
a）试验年、月、日
b)试验场所
c)试验材料的名称与种类
d)是否电镀、电镀的名称、分类
e)试验片的种类
f)焊料的种类
g)焊剂的种类和焊接环境条件
h)焊接方法（加热方法、预热温度、保持时间、加热速度、冷却速度等）
i)有无热处理及热处理条件（温度与保持时间）
j)焊料层厚度
k)焊点的抗拉强度或剪切强度
i)断裂位置
m)试验温度 |
