Технология PCB - ВМС и олово для безобидной сварки PCB

1. Свинцовый металл, работающий при сварке

Низкотермическая мягкая пайка плат PCB всегда основывалась на эвтектическом (или эвтектическом) оловянно - свинцовом сплаве (Sn 6 3 / Pb 37). Не только хорошее качество, удобство в эксплуатации, надежность, но и технологическая зрелость, полное предложение, низкая цена, все это можно объяснить участием свинца. Его единственный смертельный недостаток - токсичность и вред для организма человека. Сегодня, в области охраны окружающей среды, свинец должен быть очищен. Разнообразные неэтилированные сварочные материалы не только намного менее эффективны, чем свинцовые сварочные материалы, но и не имеют альтернативы. Когда я собирался уйти навсегда, я вдруг подумал [свинец], где свято? Как он мог быть таким замечательным? 

Ниже приводится краткое описание некоторых важных функций свинца в сварке для вашего понимания: Это однородная структура оловянно - свинцового сплава в различных пропорциях.

А. Свинец может легко плавиться в любых пропорциях с оловом, образуя однородные сплавы. Не существует несовместимости с D en dr ite SIMC. В лучшем случае они делятся на зоны, богатые свинцом (lead rich area), т.е. монохромные зоны после микроэрозии. Содержание свинца в диапазоне 50 - 70% WT) или область, богатая оловом (область, богатая оловом, черная после микротравления, с содержанием олова 5 - 80% WT). Свинец - единственный металл, который может быть тесно связан с оловом.

В. Свинец в 11 раз дешевле олова, что может снизить стоимость припоя. Кроме того, при наличии свинца скорость растворения твердого Cu в жидком Sn замедляется, что уменьшает появление разветвленного немого IMC в точке сварки и повышает прочность сварки в очень однородном состоянии.

С. Температура плавления свинца составляет 32,2 градуса по Цельсию, а олова - 2,31 градуса по Цельсию. После легирования температура плавления снижается. эвтектический состав S n 6 3 / P b 37 m.P. Всего 183 градуса Цельсия, не представляет опасности для электронных деталей и монтажных плат.

D. После добавления свинца более чем на 20% оловянная борода больше не растет, и различные формулы оловянно - свинцового гальванического покрытия очень зрелые, что очень удобно для деталей ног и покрытия ПХБ. Конечно, оловянно - свинцовая пленка или точка сварки не будут длинными.

E. Свинцово - оловянный сплав S n 6 3 имеет низкое поверхностное натяжение (380 dyn E / 260 градусов Цельсия, что означает меньшее сцепление), низкое потребление тепла, легкость контакта с оловом, очень короткое время погружения (в среднем 0,7 секунды) и очень небольшой угол контакта. Что касается наиболее перспективного неэтилированного SAC305, то его поверхностное натяжение достигает 460 дэйн / 260°C, время погружения олова составляет 1,2 секунды, а угол контакта - 434°. Когда олово нелегко сбросить, сварочный диск обычно показывает медь.

F. Свинцово - оловянные сплавы очень мягкие, после затвердевания ткани мелкие и однородные, не легко трескаются. SAC305 имеет твердое текстурирование (ложно высокое значение чтения B a 1l S h e ar Te S t), что часто приводит к тому, что неэтилированный свинец превосходит неэтилированный ввод в заблуждение, а гетерогенная структура является грубой и легко трескается.

2. Обработанный SMT оловянно - серебряно - медный несвинцовый припой IMC

Для SAC305 (3,0% Ag, 0,5% Cu, остальная часть Sn, сокращенно SAC305) трудно достичь равномерного распределения компонентов в процессе его подготовки. Поэтому практически невозможно достичь общего равномерного эвтектического состава. Возможно. При нагревании и охлаждении Sn63 / Pb37 не может достичь равномерного состояния без какого - либо состояния пасты, но непосредственно между сжижением и затвердеванием, и его структура может достигать почти равномерного состояния без видимых дендритов.

В процессе охлаждения SAC305 некоторые части чистого олова сначала затвердевают, а затем рассеиваются, чтобы сформировать ветвистую раму. Когда другие оставшиеся жидкие материалы продолжают охлаждаться и отверждаться в каждой пустой раме, их объем сокращается, а затем образуется сжатие мелких трещин (центральная часть внешней поверхности, кусок припоя в конечном итоге охлаждается). В случае вибрации во время перевозки различные микротрещины могут расширяться, что приводит к ухудшению прочности. Если SAC305 не может быть сварен с быстрой скоростью охлаждения (например, 5–6 °C / SEC), общая структура станет более утонченной при уменьшении появления ветвей и более равномерной.

Неоднородные сварочные сплавы трудно достичь идеального эвтектического состояния при сварке без свинца в ПХБ

Гетерогенные сварные сплавы с трудом достигают идеального эвтектического состояния, поэтому в процессе затвердевания возникает « пастообразная» (pasty), переходный период временного сосуществования твердой (дендритной) и жидкой фаз. До завершения полного затвердевания будет больше примесей и хрупких и нестабильных границ.

микротрещина при сварке плат

Температура плавления олова составляет 231°C, серебра - 961°C, меди - 1083°C, SAC305 - 217°C. Таким образом, известно, что добавление 3% серебра и 0,5% меди достигло эффекта снижения температуры плавления сплава. Добавление Ag также может увеличить твердость и прочность точки сварки, но оно также быстро образует длинный IMC Ag3Sn в точке сварки, что негативно скажется на долгосрочной надежности. После добавления меди есть еще одно преимущество уменьшения дополнительного проникновения меди. В неэтилированном сварном материале для волновой сварки игольчатые кристаллы часто появляются внутри и на поверхности точки, как только содержание меди превышает 1,0% (вес). Не только снижается прочность, но и возникает проблема короткого замыкания, когда игла слишком длинная.

Обработка PCB волновой сварки, будь то SAC или оловянно - медный сплав (99.3Sn, 0.7Cu), подвержена чрезмерному загрязнению меди. Общим решением этой проблемы является добавление олова или олова и серебра вместо меди при пополнении. Однако для совершенствования процессов управления по - прежнему требуется значительный практический опыт.

Неравномерность сварных поверхностей отрицательно сказывается на прочности сварных точек, когда сваренная свинцовыми волнами медь загрязнена слишком сильно.

При сварке на безсвинцовых волнах чрезмерное загрязнение меди часто приводит к проблемам с мостами и айсбергами. PCB circuit board