Leiterplattentechnisch - Über die Elemente und Lötstellen des PCB Patch Schweißens

PCB-Löten ist ein wichtiger Prozess im Montageprozess von elektronischen Produkten. Die Qualität des Schweißens beeinflusst direkt die Leistung von elektronischen Schaltungen und elektronischen Geräten.

Ausgezeichnete Lötqualität kann eine gute Stabilität und Zuverlässigkeit für die Schaltung bieten. Schlechte Lötverfahren können Schäden an den Komponenten verursachen, große Schwierigkeiten beim Test bringen und manchmal versteckte Gefahren hinterlassen, die die Zuverlässigkeit elektronischer Geräte beeinträchtigen.

1. Klassifizierung und Eigenschaften des PCB-Patchschweißens

Schweißen wird im Allgemeinen in drei Kategorien unterteilt: Schmelzschweißen, Kontaktschweißen und Löten.

Fusionsschweißen: bezieht sich auf die Methode, die Schweißverbindung während des Schweißvorgangs auf einen geschmolzenen Zustand zu erhitzen und das Schweißen ohne Druck abzuschließen. Wie Lichtbogenschweißen, Gasschweißen, etc.

Kontaktschweißen: Während des Schweißprozesses muss Druck (erhitzt oder nicht) auf das Schweißteil ausgeübt werden, um das Schweißen abzuschließen. Wie Ultraschallschweißen, Impulsschweißen, Reibungsschweißen, etc.

Löten: Das sogenannte "Löten" im Installationsprozess von elektronischen Produkten ist eine Art weiches Löten, hauptsächlich unter Verwendung von Legierungsmaterialien mit niedrigem Schmelzpunkt wie Zinn und Blei als Lot, so dass es allgemein als "Löten" bezeichnet wird.

Zweitens das Prinzip des PCB Patch Schweißens

Das Löten elektronischer Schaltungen scheint einfach zu sein. Es scheint nur ein Prozess der Kombination von geschmolzenem Lot und dem zu schweißenden Metall (unedles Metall) zu sein, aber sein mikroskopischer Mechanismus ist sehr kompliziert, der Physik, Chemie, Materialwissenschaften, Elektrizität usw. Wissen beinhaltet. Vertraut mit der grundlegenden Theorie des Schweißens, können wir die verschiedenen Probleme beim Schweißen kennen und frei damit umgehen, um die Schweißqualität von Lötstellen zu verbessern.

Das sogenannte Schweißen ist ein Verfahren, bei dem das Lot und das zu schweißende Metall gleichzeitig auf die optimale Temperatur erhitzt werden, wobei das geschmolzene Lot den Spalt zwischen dem Metall füllt und damit eine Metalllegierungskombination bildet.

1. Benetzung (seitlicher Durchfluss)

Auch Benetzung genannt, bedeutet dies, dass das geschmolzene Lot eine gleichmäßige, glatte, kontinuierliche und fest haftende Lotschicht auf der Metalloberfläche bildet.

Der Benetzungsgrad wird hauptsächlich durch die Sauberkeit der Oberfläche des Schweißstücks und die Oberflächenspannung des Lots bestimmt.

Die Metalloberfläche sieht relativ glatt aus, aber unter dem Mikroskop gibt es unzählige Unebenheiten, Korngrenzen und Narben. Das Lot wird benetzt und diffundiert durch Kapillarwirkung entlang der Unebenheiten und Narben auf diesen Oberflächen, so Löten Es sollte das Lot fließen lassen.

Der Fließprozess ist im Allgemeinen, dass das Kolophonium den Oxidfilm in der Vorderseite entfernt, und das Lot folgt ihm, so dass die Benetzung im Grunde das geschmolzene Lot ist, das seitlich entlang der Oberfläche des Objekts fließt.

2. Diffusion (vertikaler Fluss)

Zusammen mit dem Benetzungsphänomen, bei dem sich geschmolzenes Lot auf der zu lötenden Oberfläche ausbreitet, breitet sich das Lot in das feste Metall aus. Zum Beispiel beim Löten von Kupferteilen mit Zinn-Blei-Lot gibt es Oberflächendiffusion, Korngrenzdiffusion und intragranulare Diffusion während des Lötprozesses. Das Blei im Zinn-Blei-Lot nimmt nur an der Oberflächendiffusion teil, während Zinn- und Mace-Atome sich gegenseitig diffundieren, was die selektive Diffusion ist, die durch die Eigenschaften verschiedener Metalle bestimmt wird. Gerade durch diese Diffusion entsteht an der Schnittstelle zwischen den beiden eine neue Legierung, so dass Lot und Schweißteil fest miteinander verbunden sind.

3. Metallurgische Bindung

Durch die Diffusion wird an der Kreuzung der Zinnatome und des zu schweißenden Kupfermetalls eine Legierungsschicht gebildet, wodurch eine starke Lötstelle entsteht. Nehmen Sie zum Beispiel Zinn-Blei-Löten von Kupferteilen. Unter niedrigen Temperaturen (250～300 Grad Celsius) werden Cu3Sn und Cu6Sn5 an der Schnittstelle von Kupfer und Lot gebildet. Überschreitet die Temperatur 300° Celsius, werden zusätzlich zu diesen Legierungen auch intermetallische Verbindungen wie Cu31Sn8 gebildet. Die Dicke der Lötstellenschnittstelle variiert mit Temperatur und Lötzeit, im Allgemeinen zwischen 3~10um.

Drei, die Elemente des PCB Patch Schweißens

1. Die Schweißbarkeit des Schweißens von unedlem Metall

Die sogenannte Lötbarkeit bedeutet, dass das flüssige Lot und das Basismetall sich gegenseitig auflösen können, d.h. eine gute Affinität zwischen den beiden Atomtypen bestehen muss. Der Grad des gegenseitigen Schmelzens zweier verschiedener Metalle hängt vom Atomradius, ihrer Position im Periodensystem und vom Kristalltyp ab. Zinn-Blei-Lot, zusätzlich zu Metallmaterialien, die eine große Menge an Chrom und Aluminiumlegierungen enthalten, die nicht leicht in einander löslich sind, sind die meisten von ihnen mit anderen Metallmaterialien wechselseitig löslich. Um die Lötbarkeit zu verbessern, werden in der Regel Maßnahmen wie Verzinnen und Versilbern auf der Oberfläche angewendet.

2. Sauberkeit der Schweißteile

Die Oberfläche des Lots und des Basismetalls muss "sauber" sein, wobei "sauber" bedeutet, dass es keine Oxidschicht zwischen dem Lot und dem Basismetall gibt, geschweige denn Verschmutzung. Wenn sich Oxid oder Schmutz zwischen dem Lot und dem zu schweißenden Metall befindet, behindert es die freie Diffusion von geschmolzenen Metallatomen und erzeugt keinen Benetzungseffekt. Die Oxidation von Bauteilpins oder PCB-Pads ist einer der Hauptgründe für "virtuelles Löten".

3. Flux

Das Flussmittel kann den Oxidfilm zerstören, die Lötfläche reinigen und die Lötstellen glatt und hell machen. Der Fluss in der elektronischen Montage ist in der Regel Kolophonium.

4. Löttemperatur und -zeit

Die beste Löttemperatur ist 250±5oC, und die niedrigste Löttemperatur ist 240oC. Die Temperatur ist zu niedrig, um problemlos kalte Lötstellen zu bilden. Über 260oC verschlechtert sich die Qualität der Lötstellen.

Schweißzeit: Es dauert 2~3S, um die beiden Prozesse der Benetzung und Diffusion abzuschließen, und 1S schließt nur 35% der beiden Prozesse der Benetzung und Diffusion ab. Im Allgemeinen ist die Schweißenszeit von IC und Triode kleiner als 3S, und die Schweißenszeit von anderen Komponenten ist 4~5S.

5. Schweißverfahren

Die Schweißmethode und das Verfahren sind sehr kritisch.

Viertens, der Qualitätsstandard von PCB Patch Lötstellen

1. Gute elektrische Leistung

Hochwertige Lötstellen sollten das Lot und die Oberfläche des Metallwerkstücks eine feste Legierungsschicht bilden, um eine gute elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten. Das einfache Stapeln des Lots auf der Oberfläche des Metallwerkstücks zu einer virtuellen Schweißnaht ist ein Tabu beim Schweißen.

2. Hat eine bestimmte mechanische Festigkeit

Elektronische Geräte müssen manchmal in einer vibrierenden Umgebung arbeiten. Um zu verhindern, dass sich die Schweißnaht löst oder abfällt, muss die Lötstelle eine gewisse mechanische Festigkeit aufweisen. Die Festigkeit von Zinn und Blei im Zinn-Blei-Lot ist relativ niedrig. Um die Festigkeit zu erhöhen, kann die Lötfläche bei Bedarf vergrößert werden. Oder die Bauteilleitungen und Drähte werden vor dem Schweißen miteinander verwoben, verdreht und mit den Kontakten eingehängt.

3. Die Menge des Lots auf den Lötstellen sollte angemessen sein

Zu wenig Lot auf den Lötstellen verringert nicht nur die mechanische Festigkeit, sondern verursacht auch einen frühen Ausfall der Lötstellen; Zu viel Lot auf den Lötstellen erhöht die Kosten und verursacht leicht Lötstellenbrücken (Kurzschluss) und verdeckt auch Lötfehler. Daher sollte die Menge an Lot auf den Lötstellen angemessen sein. Beim Löten einer Leiterplatte ist es am besten geeignet, wenn das Lot die Pads füllt und sich in einer Rockform ausbreitet.

4. Die Oberfläche der Lötstellen sollte hell und gleichmäßig sein

Die Oberfläche einer guten Lötstelle sollte hell und gleichmäßig in der Farbe sein. Dies liegt hauptsächlich daran, dass der dünne Film, der von der Harzkomponente gebildet wird, die im Flussmittel nicht vollständig verflüchtigt ist, die Oberfläche der Lötstellen bedeckt, was verhindern kann, dass die Oberfläche der Lötstellen oxidiert.

5. Die Lötstellen sollten keine Grate und Hohlräume haben

Es gibt Grate und Lücken auf der Oberfläche der Lötstellen, die nicht nur unansehnlich sind, sondern auch elektronischen Produkten Schaden zufügen, insbesondere im Hochspannungsschaltteil, der scharfe Entladung verursacht und elektronische Geräte beschädigt.

6. PCB Lötstelle Oberfläche muss sauber sein

Wenn der Schmutz auf der Oberfläche der Lötstellen nicht rechtzeitig entfernt wird, korrodieren saure Substanzen Bauteilleitungen, Kontakte und PCB-Leiterplatten, und Feuchtigkeitsaufnahme verursacht Leckagen oder sogar Kurzschlussbrennen, was ernsthafte versteckte Gefahren verursachen wird.