Tecnologia PCB - Diagramma metallografico binario della saldatura di stagno-piombo PCBA

Diagramma metallografico binario in latta

Sebbene la pasta di saldatura senza piombo (saldatura) sia diventata il mainstream della moderna tecnologia elettronica di protezione dell'ambiente, basata sulla considerazione dell'affidabilità, ci sono ancora molti prodotti nell'industria automobilistica e nell'elettronica militare che utilizzano ancora saldatura contenente piombo, perché l'elaborazione di PCBA ha saldatura al piombo La resistenza alla saldatura è molto superiore a quella di piombo-free.

Il componente principale della pasta di saldatura al piombo è stagno (Sn) e piombo (Pd). Altri componenti in tracce includono metalli come argento, bismuto e indio. Ognuno ha un punto di fusione diverso (MP). Tuttavia, questo articolo presuppone che queste tracce di altri metalli La composizione metallica non influisce sulle caratteristiche della pasta di saldatura, quindi possiamo prima utilizzare il diagramma di fase binario di stagno-piombo per spiegare le caratteristiche della pasta di saldatura, perché il diagramma di fase più che ternario è troppo complicato.

E che si tratti di saldatura o IMC, più i suoi componenti, più complessa è la struttura, meno facile da controllare e peggiore è l'affidabilità.

Fare riferimento al diagramma di fase binario stagno-piombo. L'abscissa rappresenta la percentuale di peso di stagno-piombo (Wt%), e l'ordinata rappresenta la temperatura in gradi Celsius (°C).

Il punto di fusione del piombo è 327°C, quindi l'angolo in alto a sinistra del diagramma di fase inizia a 327°C (100% stagno, punto A). Man mano che il contenuto di stagno del rapporto peso stagno-piombo aumenta, questo punto di fusione (Liquidus mp)] La temperatura della linea sta diventando sempre più bassa. Quando il rapporto peso tra stagno e piombo raggiunge il miglior Sn63/Pb37 (in realtà Sn61.9/Pb38.1, perché la misurazione iniziale non era corretta, causava errori), il suo punto di fusione di liquefazione raggiunge anche il più basso 183°C. Se si continua ad aumentare il rapporto di stagno, la temperatura del punto di fusione di liquefazione si invertirà e aumenterà, raggiungendo 232°C quando stagno puro.

Fatta eccezione per il rapporto peso 61,9/38,1 per la saldatura in lega di stagno-piombo, che ha un unico [punto solido comune (punto E) (Eutectic)] di 183°C, altri rapporti peso differenti avranno due punti di fusione. La temperatura più alta è chiamata [Liquidus mp], e la temperatura più bassa è chiamata [Solidus mp]. La saldatura tra i due punti di fusione è chiamata "pasty", che è un fluido ad alta viscosità in cui solido e liquido coesistono. Il cosiddetto pastoso è in realtà un po' simile al tipo di flusso terra-roccia, perché può essere che lo stagno è diventato liquido ma il piombo è solido (αPb+L), o semplicemente il contrario (βSn+L).

Per quanto riguarda il motivo per cui dobbiamo utilizzare il rapporto peso di Sn63/Pb37, questo è perché il punto di fusione dello stagno puro è alto fino a 232Â ° C, che non è facile da usare per l'elaborazione e la saldatura generale del PCBA, o che le parti elettroniche correnti non possono raggiungere tali temperature elevate, quindi deve essere utilizzato principalmente lo stagno e quindi altri saldatori della lega sono aggiunti per abbassare il suo punto di fusione, in modo da raggiungere lo scopo principale della produzione di massa e del risparmio energetico. Può anche abbassare la soglia di resistenza alla temperatura delle parti elettroniche, perché la maggior parte dei prodotti PCBA sono utilizzati e conservati solo nell'ambiente È solo tra -40Â ° C e +70Â ° C, quindi il punto di fusione di 183Â ° C è più che sufficiente; lo scopo secondario è quello di migliorare la durezza e la resistenza dei giunti di saldatura.

I diagrammi di fase generali avranno simboli come α, β e γ per indicare soluzioni solide nel diagramma di fase. Il diagramma di fase stagno-piombo è solo binario, quindi vengono utilizzati solo α e β. In questo diagramma di fase, α si riferisce alla soluzione solida di piombo (Pb), e β si riferisce alla soluzione solida di stagno (Sn).

La regione di fase αPb (CBA) è una soluzione solida ricca di piombo, ma lo stagno si dissolverà nel piombo e lo stagno diventa un soluto. In questa regione di fase, la solubilità dello stagno ha il suo limite superiore, a partire dal punto C, quando la temperatura sale (Quando la linea CB) raggiunge 183°C (punto B), anche la solubilità dello stagno raggiunge il massimo 18,3%. Quando la temperatura continua ad aumentare (linea BA), la solubilità dello stagno diminuisce gradualmente a zero (punto A).

La regione di fase βSn è una soluzione solida ricca di stagno, e il piombo relativo viene sciolto nello stagno e il piombo diventa un soluto. Partendo dal punto H, man mano che la temperatura sale (linea HG) a 183°C (punto G), la solubilità dello stagno raggiunge anche il più alto 2,23% (=100-97,8), quando la temperatura continua ad aumentare (linea GF) Tuttavia, la solubilità dello stagno diminuisce gradualmente a zero (punto F).