Leiterplattentechnisch - PCB-Schweißverfahren und der Grund für die Verwendung von hohem TG-Material

Leiterplatte Schweißverfahren

1. Zinneffekt

Wenn heißes flüssiges Lot sich auflöst und die Metalloberfläche der zu lötenden Leiterplatte durchdringt, wird es Zinn in Metall oder Zinn in Metall genannt. Die Mischung aus Lot- und Kupfermolekülen bildet einen neuen Teil des Kupfers und einen Teil der Lötlegierung. Dieses Lösungsmittel wird Zinn genannt. Es bildet intermolekulare Bindungen zwischen verschiedenen Teilen der Leiterplatte, um eine Metalllegierungsverbindung zu erzeugen. Gute intermolekulare Bindungsbildung ist der Kern des PCB-Schweißprozesses, der die Stärke und Qualität der PCB-Schweißverbindung bestimmt. Nur die Kupferoberfläche ist frei von Verschmutzung und es entsteht kein Oxidfilm, der durch Exposition der Leiterplatte zur Luft gebildet wird, um das Zinn zu kontaktieren, und das Lot und die Arbeitsfläche müssen eine angemessene Temperatur erreichen.

2. Oberflächenspannung

Jeder kennt die Oberflächenspannung von Wasser, die kalten Wassertropfen auf der gefettete Leiterplatte Metallplatte kugelförmig, denn in diesem Fall, Die Haftkraft der Flüssigkeit, die sich auf der festen Oberfläche ausbreitet, ist geringer als ihre Kohäsionskraft. Mit warmem Wasser und Waschmittel waschen, um die Oberflächenspannung zu reduzieren. Wasser wird die gefettete Leiterplatte Metallplatte und Strömung nach außen, um eine dünne Metallplatte zu bilden. Dies kann passieren, wenn die Haftkraft größer ist als die Kohäsionskraft.

Der Zusammenhalt von Zinn-Blei-Lot ist sogar größer als der von Wasser, was das Lot zu einer Kugel macht, um seine Oberfläche zu reduzieren (für das gleiche Volumen, verglichen mit anderen geometrischen Formen, hat die Kugel eine zierliche Oberfläche, um die Anforderungen von Niedrigenergiezuständen zu erfüllen.

Die Wirkung von Flussmittel ist ähnlich wie die Wirkung von Reinigungsmittel auf gefettete PCB-Metallplatten. Darüber hinaus, Die Oberflächenspannung ist stark von der Sauberkeit und Temperatur der Leiterplattenoberfläche abhängig. Only when the adhesion energy is much greater than the surface energy (cohesion), PCB ist das ideale Tauchzinnmaterial.

3. Zhan Tin Corner

Wenn die eutektische Punkttemperatur des Lots etwa 35°C höher als die eutektische Punkttemperatur des Lots ist, wird ein Tropfen Lot auf die Oberfläche der heiß gelöteten Leiterplatte fallen gelassen, um einen Meniskus zu bilden. Bis zu einem gewissen Grad kann die Haftung der PCB-Metalloberfläche an Zinn durch das Auftreten des Meniskus bewertet werden. Wenn der Lötmeniskus einen klaren Hinterschnitt aufweist, ähnelt die Form einem Tropfen auf einer fettbeschichteten Leiterplattenmetallplatte oder neigt sogar dazu, kugelförmig zu sein, kann das Metall nicht gelötet werden. Nur die Länge des Meniskus beträgt weniger als 30, der Winkel ist klein und die Schweißbarkeit ist gut.

4. Herstellung von Metalllegierungen

Die intermetallische Verbindung zwischen Kupfer und Zinn bildet Kristallkörner, und die Form und Größe der Kristallkörner hängen von der Dauer und Stärke der Löttemperatur ab. Es gibt weniger Hitze während des Lötprozesses, die eine feine Kristallstruktur bilden kann, so dass die Leiterplatte eine ausgezeichnete Lötstelle mit Stärke bilden kann. Zu lange Reaktionszeit, sei es aufgrund zu langer PCB-Lötzeit oder zu hoher Temperatur oder beides, führt zu einer rauen Kristallstruktur, die sandig und spröde mit geringer Scherfestigkeit ist. Kupfer wird als Metallsubstrat der Leiterplatte verwendet, und Zinn-Blei wird als Lotlegierung verwendet. Blei und Kupfer bilden keine Metalllegierungsverbindungen, aber Zinn kann in Kupfer eindringen. Die intermolekulare Bindung von Zinn und Kupfer bildet Metalllegierungsverbindungen Cu3Sn und Cu6Sn5 auf der Verbindungsoberfläche von Lot und Metall.

Die Metalllegierungsschicht (N-Phaseε-Phase) muss sehr dünn sein. Beim PCB-Laserschweißen ist die Dicke der Metalllegierungsschicht 0.1mm. Beim Wellenlöten und manuellen Löten ist die Dicke der intermetallischen Klebeschicht der Lötstellen der Leiterplatte größer als 0,5μm. Da die Scherfestigkeit der PCB-Lötstellen mit zunehmender Dicke der Metalllegierungsschicht abnimmt, wird in der Regel versucht, die Lötzeit so kurz wie möglich zu durchlaufen. Die Dicke der Metalllegierungsschicht wird unter 1 μm kontrolliert.

Die Dicke der Co-Verbundschicht der Metalllegierung hängt von der Temperatur und dem Zeitpunkt ab, zu dem die Lötstellen gebildet werden. Idealerweise sollte das Schweißen innerhalb von ca. 2 Sekunden bei 220't abgeschlossen sein. Unter dieser Bedingung wird die chemische Diffusionsreaktion von Kupfer und Zinn eine angemessene Menge an Metalllegierungsverbindungsmaterialien Cu3Sn und Cu6Sn5 mit einer Dicke von etwa 0,5μ¼m produzieren. Eine unzureichende Metall-Metall-Verbindung tritt normalerweise in kalten Schweißverbindungen auf oder die Temperatur wird während des Schweißprozesses nicht auf die richtige Temperatur angehoben. Es kann dazu führen, dass die Leiterplattenlötefläche abgeschnitten wird. Im Gegenteil, in Lötstellen, die zu lange erhitzt oder gelötet sind, führt eine zu dicke Metalllegierungsschicht dazu, dass die Zugfestigkeit der Leiterplattenlöteverbindung sehr schwach ist.

Gründe für die Verwendung von Materialien mit hohem TG

Neben den grundlegenden FR-4-Materialien in der Leiterplattenproduktion weisen einige Kunden auch darauf hin, dass hohe TG-Materialien in den Materialien verwendet werden sollen. Warum also hohe TG-Materialien in der Leiterplattenproduktion verwenden?

Der vollständige Name von TG, der in der Leiterplattenproduktion verwendet wird, ist Glasübergangstemperatur, was für Glasübergangstemperatur steht. Die Leiterplatte muss schwer entflammbar sein, kann bei einer bestimmten Temperatur nicht brennen, sondern kann nur aufgeweicht werden. Der Temperaturpunkt zu diesem Zeitpunkt wird Glasübergangstemperatur (Tg-Punkt) genannt, und dieser Wert hängt mit der Dimensionsstabilität der Leiterplatte zusammen. Je höher der TG-Wert, desto besser die Temperaturbeständigkeit der Leiterplatte. Wenn die Temperatur auf einen bestimmten Bereich mit hoher TgPCB ansteigt, ändert sich das Substrat von "glasig" zu "gummig". Diese Temperatur wird als Glasübergang der Blechtemperatur (Tg) bezeichnet. Mit anderen Worten, Tg ist die Temperatur des Substrats, um die hohe Temperatur (°C) zu halten. Das heißt, gewöhnliche PCB-Substratmaterialien produzieren nicht nur Phänomene wie Ausdehnung, Verformung, Schmelzen, sondern auch einen starken Rückgang der mechanischen Eigenschaften und elektrischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen.

Die Erhöhung des Tg des Substrats stärkt und verbessert die Eigenschaften der Hitzebeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, chemischen Beständigkeit und Widerstandsstabilität für Shenzhen-Leiterplattenprofing. Je höher der TG-Wert, desto besser die Temperatur und andere Leistung der Platine, insbesondere im bleifreien Herstellungsprozess, gibt es mehr Anwendungen mit hohem Tg.

Hohe Tg bezieht sich auf hohe Hitzebeständigkeit. Mit der schnellen Entwicklung der Elektronikindustrie, insbesondere der elektronischen Produkte, die von Computern repräsentiert werden, erfordert die Entwicklung hoher Funktionalität und hoher Multilayer eine höhere Hitzebeständigkeit von Leiterplattensubstratmaterialien als wichtige Garantie. Das Aufkommen und die Entwicklung von hochdichten Montagetechnologien, die durch SMT und CMT repräsentiert werden, haben Leiterplatten mehr und mehr untrennbar von der Unterstützung der hohen Hitzebeständigkeit von Substraten in Bezug auf kleine Öffnung, feine Verdrahtung und Verdünnung gemacht. Dies ist auch ein großer Grund, warum hohe TG-Materialien in der Leiterplattenproduktion verwendet werden.

Daher, in der Leiterplattenproduktion, Der Unterschied zwischen allgemeinem FR-4 und hohem Tg FR-4 ist die mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität, Klebrigkeit, und Wasseraufnahme des Materials im heißen Zustand, besonders bei Erwärmung nach Feuchtigkeitsaufnahme. Es gibt Unterschiede in der Leistung, thermische Zersetzung, Wärmeausdehnung und andere Bedingungen. High Tg Produkte sind offensichtlich besser als gewöhnlich PCB-Substratmaterialien.