TCSTM 00921-2023 微波组件用焊锡膏性能测试及应用验证方法

ICS25.160.50CCSL90

T/CSTM00921—2023验证方法Performancetestandapplicationverificationmethodofsolderpasteformicrowaveassembly2023-02-28发布 2023-05-28实施中关村材料试验技术联盟 发布T/CSTM00921—2023T/CSTM00921—2023目 录前 言 I引 言 II范围 1规范性用文件 1术语和义 1分类 2试验条件 2基本理性能 2腐蚀性能 6电气绝性能 9印刷性能 10焊接性能 12机械互特性 14对信号输损的影响 18焊点可性 1914 报告 21附录A（范性）板蚀结果评价 23附录B（料性起草位和主起草人 24T/CSTM00921—2023T/CSTM00921—2023学兔兔学兔兔标准下载前 言本文件参照GB/T1.1—2020120001.4—20154请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国材料与试验标准化委员会电子材料标准化领域委员会（CSTM/FC51）提出。本文件由中国材料与试验标准化委员会电子材料领域电子组装材料标准化技术委员会（CSTM/FC51/TC03）归口。I引 言II微波组件用焊锡膏性能测试及应用验证方法范围本文件规定了微波组件用焊锡膏基本理化性能、腐蚀性能、电气绝缘性能、印刷性能、焊接性能、机械互连特性、对信号传输损耗的影响及焊点可靠性的测试方法。本文件适用于印刷焊锡膏，喷印焊锡膏和点涂焊锡膏可参考本文件执行。（GB/T1425 GB/T2423.5 2EaGB/T2423.15 2GaGB/T2423.56 FhGB/T4677—2002 GB/T8145 GB/T9491—2021GB/T10574（有部） 锡焊化分方法GB/T31474—2015 GB/T31475—2015 GB/T31476 GB/T33148—2016 GB/T37861 SJ20527A—2003 SJ21065 SJ21075 SJ21269 SJ/T11389—2019 SJ/T11390—2019 SJ/T11698 GB/T31474—2015、GB/T31475—2015、GB/T31476、GB/T33148-2016和SJ20527A-2003界定的术语和定义适用于本文件。3.11微波组件microwaveassembly（400MHz[来源：SJ20527A—2003，6.3.1]3.2焊锡膏solderpaste一般由焊料合金粉末、助焊膏混合而成。[来源：GB/T33148—2016，3.2.9，有修改]分类焊锡膏按合金成分可分为有铅焊锡膏和无铅焊锡膏两类，焊锡膏中助焊剂的分类见GB/T31474。除另有规定外，试验应在下列条件下进行：a）温度：15℃～35℃；b）相对湿度：不高于75%；如果测试参数依赖于温度、湿度与气压，则试验应在下列仲裁试验大气条件下进行：a）温度：21℃～25℃；b）相对湿度：48%～52%；c）大气压力：86kPa～106kPa。按以下步骤对焊锡膏中的助焊剂进行提取：150g有铅焊锡膏的合金成分按照GB/T10574（所有部分）中规定的方法进行测定。无铅焊锡膏的合金成分按照SJ/T11698中规定的方法进行测定。甲法2按GB/T31475—2015中6.2规定的方法进行测定。乙法）仪器设备和材料包括：烧杯：5040kHz；1.5nm@15kV&5.0nm@1kV。试验步骤如下：取10g经过2550按表1对合金粉末尺寸分布及规格类型进行记录。3表1合金粉末尺寸分布及规格类型记录表类型分布及规格a少于0.5wt%的颗粒少于1wt%的颗粒至少80wt%的颗粒10wt%的颗粒总质量g1型合金粉末尺寸μm>160160~150150~75≤75质量g质量分数%2型合金粉末尺寸μm>8080~7575~45≤45质量g质量分数%3型合金粉末尺寸μm>5050~4545~25≤25质量g质量分数%4型合金粉末尺寸μm>4545~3838~2020质量g质量分数%5型合金粉末尺寸μm>3030~2525~1515质量g质量分数%6型合金粉末尺寸μm>2020~1515~55质量g质量分数%7型合金粉末尺寸μm>1515~1111~22质量g质量分数%8型合金粉末尺寸μm>1111~88~22质量g质量分数%检测结果符合型合金粉末球形度a235、6781.5和1.24按GB/T31475—2015中6.3规定的方法进行测定。按GB/T1425中规定的方法进行测定。粘度按GB/T31475—2015中6.4规定的方法进行测定。粘着性按GB/T31475—2015中6.7规定的方法进行测定。干燥度甲法按GB/T31474—2015中6.9规定的方法进行测定。乙法仪器设备和材料包括：0.001g；±1℃按GB/T31474—2015中规定的方法对试片进行准备。试验步骤如下：称取0.30±0.005g1.5h。将白垩粉撒在试样表面，再用毛刷轻轻往下刷，观察白垩粉是否有沾在表面助焊剂残渣上的现象。仪器设备和材料包括：（FT-IR）：（4000-400）cm-10.5cm-1以内。5KBrKBr（）。甲法（KBr）按6.132次；将纯KBrKBr乙法）按6.1开机预热仪器，选择显微镜测试方法，同时设置测试条件，波数范围为4000cm-1～400cm-1，32次；ATR（AttenuatedTotalReflection酸值分析天平：分辨率为0.001g。试验步骤如下：a）按6.1提取助焊剂，称取约1g试样作为待测试样；b）按GB/T31474—2015中6.6规定的方法进行测定。按6.1提取助焊剂，按照GB/T37861中规定的方法进行测定。按6.1提取助焊剂，按照SJ/T11389—2019中6.9规定的方法进行测定。23℃±2；10×~30×将符合GB/T8145的特级松香固体溶解于无水乙醇或异丙醇中，使得松香的质量分数为25%。6T/CSTM00921—2023T/CSTM00921—2023PAGEPAGE12将纯铜真空沉积在76mm×52mm×1mm的清洁透明光学玻璃表面形成铜镜，铜膜厚度应均匀，且控制铜膜的厚度约为50nm，同时铜镜对波长为500nm入射光的透射率为5%～15%范围内。试验步骤如下：0.05mL在同一铜镜表面（滴管不得接触铜镜，标准助焊剂与焊锡）；23℃±2℃24h；在20倍视野下观察铜膜是否有腐蚀减薄和腐蚀穿透的情况。仪器设备和材料包括：a）焊锡槽：可提供焊锡膏液相线以上50℃±540℃±2；c）干燥箱：可提供温度23℃±2；d）e）化学试剂：过硫酸氨、硫酸（ρ=1.84g/mL）、丙酮；f）分析天平：分辨率为0.001g；化学溶液配制方法如下：25%（体积比）过硫酸氨溶液：将250g过硫酸氨溶于去离子水中，并小心缓慢加入1000mL400mL纯度大于制成19mm浸入65℃±2℃的5%1min浸入23℃±2℃的25%1min；5s；浸入23℃±2℃的5%1min；5s）；1h。图1 铜板加工模具示图试验步骤如下：50℃±5℃；将约0.3g将装有焊锡膏的铜板放在焊锡槽上进行加热，直到铜板凹槽处的焊锡膏熔化，并保持20取1块试样留作对照试样，放入带硅胶的干燥器内。将另外4块试样垂直放置在40℃±2℃10天；放大20A。按SJ/T11389—2019中6.12规定的方法进行测定。）仪器设备和材料包括：a）恒温恒湿箱：能保持温度（85±2）℃，相对湿度（85±2）%；45V~50V100V1012Ω；）℃2×106MΩ·cm；10×~30×0.2mm梳形电极板：导电带宽为0.4mm，体间隙为0.5mm，基板尺寸为，导电带长为FR-4。图2 测量表面绝缘电用梳形电极板示意图取6）℃3h，用100V9Ω；用厚度为0.2mm的印刷钢网将焊锡膏印刷在3试验步骤如下：（8520%15min）85%1h；50VDC2496h168h100VDC（极性与偏压相反）测量每一试件1-2、2-3、3-4和4-5点间的表面绝缘电阻。结果评价如下：168h3168h在阻值明显下降的部位上，可能会有水滴、灰尘、桥连等异常，所以，试验后取出试片，在10×~30×显微镜下进行确认，如有异常，则删除该值，最终的测量值不得少于10个。按SJ/T11389—2019中6.13规定的方法进行测定。按SJ21269中规定的方法进行测定。按SJ21065中规定的方法进行测定。坍塌仪器设备和材料包括：3476mm，厚度至少1刮刀；200℃；图3 厚度为0.1mm的坍塌试验金属模板图4 厚度为0.2mm的坍塌试验金属模板制样制样步骤如下：见图和图123号和测试测试步骤如下：将1号试样和2号试样置于温度为25℃±2℃和相对湿度为的环境中15min~20min将34℃，15min~20min3表2 用0.1mm厚模版刷的锡图桥记表金属模具尺寸/mm金属模具尺寸/mm0.33×2.030.20×2.03间距横向纵向间距横向纵向0.450.300.400.250.350.200.300.1700.100.0750.0830.2mm金属模具尺寸/mm金属模具尺寸/mm0.63×2.030.63×2.03间距横向纵向间距横向纵向0.790.450.710.400.630.350.560.250.480.200.410.150.330.100.08锡珠按GB/T31475—2015中6.6规定的方法进行测定。润湿性按GB/T31475—2015中6.8规定的方法进行测定。（）甲法按6.125%GB/T9491—2021中6.9.2乙法仪器设备和材料包括：5g（35%）100g；2℃；C1201P510mm±0.1mm。图5 铜锅尺寸图6 铜锅加工示例图将标准铜片用异丙醇进行脱脂清洗，室温干燥后，放入酸洗液中浸泡5分钟，从酸洗液中将铜片取出，用去离子水充分清洗后，放入丙酮中浸渍后，取出室温干燥待用。试验步骤如下：725℃±3℃；0.2mm/s~0.5mm/s1mm/s~5mm/s图7 锡膏涂抹示例图扩展率按GB/T31474—2015中6.8.1规定的方法进行测定。PCBBGAQFPSOPQFN按SJ21075中规定的方法进行测定。X射线透视系统：最大标靶功率≥20W，最小识别率≤0.1μm，射线管最大输出电压≥160kV。试验步骤如下：（；表面离子残留物按GB/T4677—2002中10：试验22a规定的方法进行测定。仪器设备和材料包括：241nm；40c）d）电子天平，分辨率为0.001g；e）密度计：（0.6~1.2）g/mL，分度值0.001g/mL；f）温度计：（0~50）℃，分度值为0.1℃；g）异丙醇：分析纯；h）磷酸：分析纯；i）去离子水。将体积占比98.9%的异丙醇、体积占比1%的磷酸和体积占比0.1%的去离子水混合均匀得到萃取溶液。将250mLt℃在t℃温度下测定试样的密度ρt，以g/mL表示，按公式（1）计算：ρt=ρt+ρt×α（20-t） （1）式中：ρt——试样t℃时密度计的读数值，单位为g/mL；α——密度计的玻璃膨胀系数，一般为0.000025；20——密度计的标准温度，单位为℃；t——测定时的温度，单位为℃。称取6.14100mLm2，拧好盖子，手动摇匀后放置在超声振荡器中超声30min，使助（2）𝐶0

=𝑚1×100（2）𝑚1+𝑚2式中：C0——储备液质量百分比浓度，单位为%；m1——称取助焊剂的质量，单位为g；m2——称取萃取溶液的质量，单位为g。取5支15mL具塞比色管，按表4配制标准系列溶液：表4 标曲系溶液管号01234储备液（g）01.0萃取溶液（g）1010101010计算浓度百分比（%）00.002%0.004%0.008%0.010%实际浓度百分比0根据实际称量的储备液和萃取溶液的质量，按式（3）计算𝐶1

=𝑚3×𝐶0×100（3）𝑚3+𝑚4式中：C1——%；m3——g；m4——g。4241nm10mm0样品测定步骤如下：（1cm2加入萃取液10min。在萃取10min后，将测试板从袋子中取出，用干净的萃取液冲洗10cm的比色皿两次，擦干外表面。用样品萃取液注入比色皿，测试吸光度并记录读数。对于助焊剂污染程度较高的测试板，吸光度读数可能会超出仪器读数范围和标曲最高浓度点范围，此时，应根据实际情况，对样品萃取液进行稀释，直至低于标准曲线最高浓度点范围。测试板和测试板组件表面积计算如下：=长×宽×2；=（长宽×2）+（1×50%。备注：其中测试板组件表面积比例系数视器件尺寸和数量而定。测试结果计算步骤如下：（4）计算样品百浓度𝐶（%）=(𝐴−𝐴0)−𝑎 （4）2 𝑏式中：A——Abs；A0——0Abs；a——（5）ppm。𝐶（）=𝐶2×1000000（5）3 100𝐶3×ρ𝐶3×ρ式中：

= 𝑡 （6）C4——助焊剂残留量，单位为μg/𝑐𝑚2；V——萃取样品溶液的体积，单位为mL；S——测试板或测试板组件的表面积，单位为cm2。按SJ/T11390—2019中5.7的相关规定进行测试。按SJ/T11390—2019中5.6的相关规定进行测试。&a）切割机；1.5nm@15kV，5.0nm@1kV。试验步骤如下：PCB侧中层（IntermetallicCompound，金属间化合物）较厚处、均匀处和较薄处的厚度，以均匀处的厚度作为IMC层的厚度。仪器设备和材料包括：105℃。试样制备步骤如下：准备（DeviceUnder线长2inch（50.8mm）；注：推荐测试板使用4350B高频测试板，板厚0.5mm，线宽1.05mm（0.98mm~1.15mm），阻抗值：47.5Ω~52.5Ω。DUT测试板的间距：0.1mm。测试板上。图8 测试板试验步骤如下：30min（THRUDUT）；THRUAFR（AutomaticFixtureRemoval注：若需要考察去除助焊剂材料的影响需要在测试前对试样进行清洗，并进行烘烤（105℃，2h）。12IMC5。表5 焊可性验件序号环境试验项目试验条件（推荐）备注温度a时间1低温贮存-20℃、-10℃、-5℃、+5℃2h、16h、72h、96ha试验温度不高于组件最低工作温度要求。温度b时间2高温贮、存240h、336h、1000h+35℃、+30℃供需双方可b试验温度不低于组件最高工作温度要求根据实际应-25℃、-20℃、-10℃、-5℃、+5℃2h、16h、72h、96h用条件选择环境试验项+125+100、目及条件。+45℃、+40℃、+35℃、+30℃240h、336h、1000h3温度冲击示意图如下：续表5序