Technologie PCB - IMC et Whiskers étain pour le soudage sans plomb de PCB

1. Métal de plomb travaillant dans la soudure

Le brasage doux à basse température des circuits imprimés a toujours été basé sur un alliage eutectique (ou eutectique) étain - plomb (SN 6 3 / PB 37). Non seulement la qualité est bonne, facile à utiliser et fiable, mais la technologie est mature, l'approvisionnement complet et le prix bas, tout cela peut être attribué à la participation de plomb. Son seul inconvénient mortel est toxique et nocif pour le corps humain. Aujourd'hui, en termes de protection de l'environnement, le plomb doit être éliminé. Non seulement les différentes soudures sans plomb sont beaucoup moins performantes que les soudures au plomb, mais il n'y a pas de substitut. Quand je suis sur le point de partir pour toujours, il m'est venu à l'esprit [plomb], où est le sacré? Comment peut - il être si excellent? Voici un résumé de certaines des fonctions importantes du plomb dans le soudage pour vous de comprendre:

C'est la structure uniforme de l'alliage étain - plomb dans différentes proportions

A. le plomb peut facilement fondre avec l'étain dans n'importe quelle proportion pour former un alliage uniforme. Il n'y aura pas de simc d en Dr ite incompatibles entre eux. Tout au plus, il est divisé en zones au plomb (zones au plomb), c'est - à - dire des zones monochromatiques après micro - érosion. Une teneur en plomb comprise entre 50 et 70% en poids), ou une région riche en étain (la région riche en étain est noire après microgravure et la teneur en étain est comprise entre 5 et 80% en poids). Le plomb est le seul métal qui se lie étroitement à l'étain.

B. Le plomb est 11 fois moins cher que l'étain, ce qui peut réduire le coût de la soudure. De plus, en présence de plomb, la vitesse de dissolution du solide cu dans le liquide SN sera ralentie, ce qui peut réduire l'apparition de l'IMC de ramification dans le point de soudure et améliorer la résistance à la soudure à l'état très homogène.

Le plomb a un point de fusion de 32 2 degrés Celsius et l'étain a un point de fusion de 2 3 1 degrés Celsius. Après alliage, le point de fusion diminue. La composition eutectique est s n 6 3 / p B 37 M.P. avec seulement 183 degrés Celsius, il n'y a aucun dommage pour les pièces électroniques et les cartes de circuits imprimés.

D. l'étain doit cesser de croître après l'ajout de plomb à plus de 20%, diverses formulations de placage au plomb d'étain sont très matures, très pratiques pour les pieds de pièces et le placage de PCB. Bien sûr, le film étain - plomb ou les points de soudure ne seront pas longs.

L'alliage plomb - étain s n 6 3 a une faible tension superficielle (380 dyn E / 260 degrés Celsius, ce qui signifie moins de cohésion), une faible consommation de chaleur, un contact facile avec l'étain, un temps d'imprégnation très court (0,7 seconde en moyenne), un angle de contact très faible. Quant au sac305 sans plomb, le plus prometteur pour le grand public, il a une tension de surface allant jusqu'à 460 Dynes / 260 ° C, un temps de trempage de l'étain allant jusqu'à 1,2 seconde et un angle de contact de 4 3 - 4 4 °. Lorsque l'étain ne se détache pas facilement, les Plots exposent généralement le cuivre.

L'alliage de plomb - étain f. est très doux, le tissu est mince et uniforme après la solidification, il n'est pas facile de se fissurer. Sac305 a une texture dure après Solidification (B a 1L s h e ar te s tâs pseudo - haute valeur de lecture, ce qui conduit généralement à la supériorité trompeuse de l'absence de plomb sur l'absence de plomb, et l'hétérostructure est rugueuse et facile à fissurer.

2. IMC pour la soudure sans plomb étain - argent - cuivre traitée par SMT

Dans le cas du sac305 (3,0% AG, 0,5% Cu, le reste étant du SN, abrégé sac305), il est difficile d'obtenir une distribution homogène des Constituents lors de sa préparation. Il est donc quasiment impossible d'obtenir une composition eutectique globalement homogène. Possible Sn63 / pb37 ne permet pas d'atteindre un état homogène sans passer par un état pâteux pendant le chauffage et le refroidissement, mais va - et - vient directement entre la liquéfaction et la solidification, sa structure pouvant presque atteindre un état homogène sans dendrites apparentes.

Pendant le refroidissement sac305, certaines parties de l'étain pur se solidifient d'abord au début, puis se dispersent pour former un cadre dendritique. Comme les autres matériaux liquides restants continuent à se refroidir et à se solidifier dans chaque cadre vide, leur volume se contracte et se rétrécit, puis forme un rétrécissement légèrement fissuré (partie centrale de la surface extérieure, où un morceau de soudure est finalement refroidi). Une fois que les vibrations se produisent pendant le transport, diverses microfissures peuvent se propager, ce qui entraîne une mauvaise résistance. À moins que le sac305 ne puisse être soudé à une vitesse de refroidissement rapide (par exemple, 5 - 6 ° C / sec), la structure globale deviendra plus raffinée avec moins d'apparition de branches et plus d'uniformité.

Alliage de soudure non uniforme est difficile d'atteindre l'état eutectique idéal dans le soudage sans plomb PCB

Les alliages de soudure hétérogènes ont du mal à atteindre l'état eutectique idéal, de sorte qu'une "pâte", c'est - à - dire une période de transition pendant laquelle la phase solide (dendritique) et la phase liquide coexistent temporairement, apparaît lors de la solidification. Il y aura plus d'impuretés et de frontières fragiles et instables avant que toute la solidification ne soit terminée.

Phénomène de micro - fissuration dans le soudage de cartes de circuits imprimés

L'étain a un point de fusion de 231 ° C, l'argent a un point de fusion de 961 ° C, le cuivre a un point de fusion de 1083 ° C et sac305 a un point de fusion de seulement 217 ° c. On sait donc que l'addition de 3% d'argent et de 0,5% de cuivre a eu pour effet d'abaisser la température de fusion de l'alliage. L'ajout d'AG peut également augmenter la dureté et la résistance du point de soudure, mais il peut également rapidement former de longs IMC d'ag3sn dans le point de soudure, ce qui nuira à la fiabilité à long terme. Après l'ajout de cuivre, il y a un autre avantage de réduire la pénétration du cuivre supplémentaire. Dans les soudures sans plomb pour le soudage à la vague, des cristaux en forme d'aiguille apparaissent souvent à l'intérieur et à la surface du point de soudure dès que la teneur en cuivre dépasse 1,0% en poids. Non seulement l'intensité diminue, mais le problème du court - circuit se pose lorsque le corps de l'aiguille est trop long.

L'usinage de PCB par soudage à la vague, qu'il s'agisse d'un sac ou d'un alliage étain - cuivre (99,3 SN, 0,7 Cu), est susceptible de générer une contamination excessive par le cuivre. La solution générale à ce problème consiste à ajouter de l'étain ou de l'étain et de l'argent au lieu du cuivre lors de la supplémentation. Cependant, la façon d'améliorer les processus de gestion nécessite encore beaucoup d'expérience pratique.

Lorsque la contamination par le cuivre de la soudure par ondes de plomb est trop élevée, la surface inégale à souder affectera négativement la résistance du point de soudure.

Dans le soudage par crête sans plomb, la contamination excessive du cuivre entraîne souvent des problèmes avec les ponts et les icebergs