Blogue PCB - À propos du point de fusion de la soudure sans plomb

Quel est le point de fusion de la soudure? Le point de fusion des soudures sans plomb est une considération clé dans la fabrication électronique moderne, et les problèmes environnementaux et de santé ont conduit à la transition des soudures traditionnelles à base de plomb. Cet article explore les propriétés, les avantages et les défis de la soudure sans plomb, en accordant une attention particulière à son point de fusion.

Présentation

Le point de fusion d'une soudure sans plomb marque la température à laquelle la soudure passe de l'état solide à l'état liquide. Ce paramètre est essentiel pour assurer des points de soudure fiables dans l'électronique. Avec des réglementations telles que la directive sur la limitation des substances dangereuses (ROHS) limitant l'utilisation du plomb dans les produits électroniques, il est de plus en plus important pour les fabricants et les ingénieurs de comprendre le point de fusion des alternatives sans plomb.

Contexte historique

Traditionnellement, les soudures à base de plomb, en particulier les mélanges eutectiques à 63% d'étain et à 37% de plomb (sn63 / pb37), sont favorisées pour leur point de fusion relativement bas de 183 ° C (361,4 ° f), leur facilité d'utilisation et la formation de joints solides. Cependant, en raison de la toxicité du plomb et de son impact sur l'environnement, l'industrie s'est largement tournée vers les soudures sans plomb.

Alliages de soudure sans plomb communs

Plusieurs alliages de soudure sans plomb ont été développés, chacun avec des propriétés et des points de fusion uniques. Les plus courants sont:

Sac305 (96,5% étain, 3% argent, 0,5% cuivre): C'est l'une des soudures sans plomb les plus utilisées, avec un point de fusion d'environ 217 ° C (422,6 ° f).

Sn100 (99,3% étain, 0,7% cuivre): ce type d'alliage a un point de fusion d'environ 227 ° C (440,6 ° f).

Sn100c (99,25% étain, 0,7% cuivre, 0,05% nickel): Cette variante est populaire pour son point de fusion bas d'environ 227 ° C (440,6 ° f) et sa mouillabilité améliorée.

Propriétés de la soudure sans plomb

Le point de fusion de la soudure sans plomb affecte plusieurs aspects du processus de soudage et du produit final. Un point de fusion plus élevé nécessite un ajustement de la température de soudage, de la courbe de reflux et de la formulation du flux. Voici quelques caractéristiques clés affectées par le point de fusion:

1. Stabilité thermique: la soudure sans plomb présente généralement une stabilité thermique plus élevée, ce qui est bénéfique pour les applications à haute température, mais peut poser un défi aux éléments sensibles à la chaleur.

2. Résistance mécanique: les propriétés mécaniques telles que la résistance à la traction et la ductilité sont influencées par la composition de l'alliage et le point de fusion.

3. Mouillabilité: un mouillage approprié est essentiel pour former des points de soudure solides. La soudure sans plomb nécessite un flux capable de fonctionner efficacement à des températures plus élevées pour assurer une bonne mouillabilité.

Le point de fusion de la soudure sans plomb est nettement plus élevé que celui de la soudure au plomb traditionnelle, ce qui a de nombreuses implications importantes pour le processus de soudage de PCB. Elle est généralement comprise entre 217°c et 250°c selon la composition de la soudure, par example l'alliage étain - argent - cuivre (sac305) a généralement un point de fusion allant jusqu'à 260°C, tandis que la soudure au plomb (point de fusion de l'ordre de 183°c) a un point de fusion supérieur à 34°c. Cette différence de température significative signifie que les équipements et les matériaux doivent résister à des températures plus élevées et à un contrôle plus strict de la température pendant le soudage.

Impact sur le processus de soudage

Exigences de température de soudage: le soudage sans plomb doit utiliser des températures de reflux plus élevées, ce qui accélère l'oxydation des plots de PCB et des broches de l'élément. L'environnement à haute température nécessite une bonne stabilité thermique et une bonne résistance aux températures élevées pour les équipements et les matériaux de soudage.

Rétrécissement de la fenêtre du processus: un problème majeur causé par le point de fusion élevé est le rétrécissement de la fenêtre du processus, ce qui réduit considérablement la plage variable de contrôle de la température. Cela signifie qu'un contrôle plus précis de la température est nécessaire pendant le processus de soudage pour éviter les défauts de soudage causés par les fluctuations de température.

Qualité du point de soudure: la fluidité et la mouillabilité de la soudure sans plomb sont relativement mauvaises et peuvent facilement conduire à des défauts de point de soudure, tels que des problèmes de soudure à froid et à froid, si elles ne sont pas contrôlées correctement. Lors du soudage de PCB épais, de grandes épaisseurs et une capacité thermique élevée peuvent entraîner des températures inégales, ce qui peut affecter gravement la formation et la qualité des points de soudure.

Exigences en matière d'équipement et de matériaux: la technologie de soudage sans plomb impose des exigences plus élevées en matière d'équipement et de matériaux de soudage. Par example, les flux utilisés doivent être plus robustes pour s'adapter aux défis posés par les températures élevées. De plus, le choix du matériau PCB nécessite de privilégier les substrats ayant des températures de transition vitreuse plus élevées pour résister aux effets des températures élevées.

Avantages et défis

Le passage au soudage sans plomb présente plusieurs avantages, ainsi que plusieurs défis:

Avantages

Sécurité environnementale et sanitaire: l'élimination du plomb réduit le risque d'intoxication au plomb et de contamination de l'environnement.

Conformité à la réglementation: l'utilisation de soudures sans plomb garantit la conformité ROHS et d'autres normes internationales.

Le défi

Point de fusion plus élevé: les soudures sans plomb ont généralement un point de fusion plus élevé que les soudures à base de plomb, ce qui nécessite des températures de traitement plus élevées et peut entraîner des contraintes thermiques sur les assemblages.

Coût: les alliages de soudure sans plomb, en particulier ceux contenant de l'argent, peuvent être plus chers que les soudures traditionnelles à base de plomb.

Application et précautions

Plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors du choix d'une soudure sans plomb pour une application particulière:

Compatibilité des composants: les composants doivent pouvoir résister aux températures plus élevées requises pour le soudage sans plomb.

Profil de retour: le profil du four de soudage par retour doit être soigneusement contrôlé pour permettre une formation appropriée des points de soudure sans endommager les composants.

Fiabilité des points de soudure: les propriétés mécaniques et thermiques des points de soudure doivent répondre aux exigences de l'application.

Études de cas et exemples de l'industrie

De nombreuses études de cas montrent que la soudure sans plomb est utilisée avec succès dans diverses industries. Par exemple, l'industrie automobile utilise des soudures sans plomb pour répondre aux réglementations environnementales strictes tout en maintenant la fiabilité des systèmes électroniques. La recherche et le développement continus de technologies de soudure sans plomb visent à relever les défis actuels et à améliorer les performances de ces matériaux. Des innovations telles que les soudures Nanocomposites et les nouvelles formulations d'alliages promettent d'améliorer les propriétés des soudures sans plomb, en particulier leur point de fusion et leur résistance mécanique.

Le point de fusion d'une soudure sans plomb est une caractéristique essentielle qui affecte l'ensemble du processus de soudage et la fiabilité des composants électroniques. Alors que l'industrie continue de prioriser la sécurité environnementale et sanitaire, l'essentiel de la compréhension et de l'optimisation des soudures sans plomb restera au Centre des préoccupations des fabricants et des ingénieurs. En choisissant le bon alliage de soudure et en ajustant le processus de soudage, des points de soudure fiables et de haute qualité peuvent être réalisés pour répondre aux besoins de l'électronique moderne. L'essentiel de la soudure sans plomb est plus qu'une simple spécification technique, elle représente un facteur clé dans la transition vers des pratiques de fabrication électronique plus durables et plus sûres.