PCB Tecnico - Metodo di saldatura PCB e la ragione per l'uso di materiale ad alto TG

Metodo di saldatura del circuito stampato

1. Effetto stagno di immersione

Quando la saldatura liquida calda si dissolve e penetra la superficie metallica del PCB da saldare, è chiamata stagno in metallo o stagno in metallo. La miscela di molecole di saldatura e rame forma una nuova parte di rame e parte di lega di saldatura. Questo solvente si chiama stagno. Forma legami intermolecolari tra varie parti del PCB per generare un composto in lega metallica. Una buona formazione di legame intermolecolare è il nucleo del processo di saldatura PCB, che determina la forza e la qualità del giunto di saldatura PCB. Solo la superficie di rame è libera da inquinamento e non c'è film di ossido formato a causa dell'esposizione del PCB all'aria per contattare lo stagno, e la saldatura e la superficie di lavoro devono raggiungere una temperatura appropriata.

2. Tensione superficiale

Tutti conoscono la tensione superficiale dell'acqua, che mantiene sferiche le gocce d'acqua fredda sulla piastra metallica PCB rivestita di grasso, perché in questo caso, la forza di adesione del liquido che si diffonde sulla superficie solida è inferiore alla sua forza di coesione. Lavare con acqua tiepida e detergente per ridurre la tensione superficiale. L'acqua ammollerà la piastra metallica PCB rivestita di grasso e fluirà verso l'esterno per formare una sottile piastra metallica. Ciò può accadere se la forza di adesione è maggiore della forza di coesione.

La coesione della saldatura stagno-piombo è ancora maggiore di quella dell'acqua, rendendo la saldatura una sfera per ridurre la sua superficie (per lo stesso volume, rispetto ad altre forme geometriche, la sfera ha una superficie minuscola per soddisfare i requisiti degli stati a bassa energia.

L'effetto del flusso è simile all'effetto del detergente sulle piastre metalliche PCB ingrassate. Inoltre, la tensione superficiale dipende fortemente dalla pulizia e dalla temperatura della superficie PCB. Solo quando l'energia di adesione è molto maggiore dell'energia superficiale (coesione), il PCB è il materiale stagno di immersione ideale.

3. Zhan Tin Corner

Quando la temperatura del punto eutettico della saldatura è di circa 35°C superiore alla temperatura del punto eutettico della saldatura, una goccia di saldatura è caduta sulla superficie del PCB saldato a caldo per formare un menisco. In una certa misura, l'adesione della superficie metallica PCB allo stagno può essere valutata dall'aspetto del menisco. Se il menisco di saldatura ha un sottotaglio chiaro, la forma è simile a una goccia su una piastra metallica PCB rivestita di grasso, o addirittura tende ad essere sferica, il metallo non può essere saldato. Solo la lunghezza del menisco è inferiore a 30. L'angolo è piccolo e la saldabilità è buona.

4. La produzione di leghe metalliche

Il legame intermetallico tra rame e stagno forma grani di cristallo, e la forma e le dimensioni dei grani di cristallo dipendono dalla durata e dalla forza della temperatura di saldatura. C'è meno calore durante il processo di saldatura, che può formare una struttura cristallina fine, in modo che la scheda PCB possa formare un eccellente giunto di saldatura con forza. Il tempo di reazione troppo lungo, sia a causa del tempo di saldatura troppo lungo del PCB o della temperatura troppo alta o entrambi, si tradurrà in una struttura di cristallo ruvida, che è sabbiosa e fragile con bassa resistenza al taglio. Il rame è utilizzato come substrato metallico del PCB e lo stagno-piombo è utilizzato come lega di saldatura. Piombo e rame non formano composti in lega metallica, ma lo stagno può penetrare nel rame. Il legame intermolecolare di stagno e rame forma i composti della lega metallica Cu3Sn e Cu6Sn5 sulla superficie del giunto di saldatura e metallo.

Lo strato di lega metallica (fase N + fase ε) deve essere molto sottile. Nella saldatura laser PCB, lo spessore dello strato di lega metallica è di 0,1 mm. Nella saldatura ad onda e nella saldatura manuale, lo spessore dello strato di legame intermetallico dei giunti di saldatura del circuito stampato è superiore a 0,5 μm. Poiché la resistenza al taglio dei giunti di saldatura PCB diminuisce con l'aumento dello spessore dello strato di lega metallica, Di solito si tenta di passare il tempo di saldatura il più breve possibile Lo spessore dello strato di lega metallica è controllato sotto 1 μm.

Lo spessore dello strato co-composito della lega metallica dipende dalla temperatura e dal tempo in cui si formano i giunti di saldatura. Idealmente, la saldatura dovrebbe essere completata entro circa 2 secondi a 220't. In questa condizione, la reazione chimica di diffusione del rame e dello stagno produrrà una quantità appropriata di lega metallica che collega i materiali Cu3Sn e Cu6Sn5, con uno spessore di circa 0,5μ m. La connessione metallo-metallo insufficiente si verifica solitamente nei giunti saldati a freddo o la temperatura non viene elevata alla temperatura corretta durante il processo di saldatura. Al contrario, nei giunti di saldatura surriscaldati o saldati troppo a lungo, uno strato di lega metallica eccessivamente spesso causerà la resistenza alla trazione del giunto di saldatura PCB ad essere molto debole.

Motivi per l'utilizzo di materiali ad alto TG

Oltre ai materiali di base FR-4 nella produzione di PCB, alcuni clienti indicano anche che i materiali ad alto TG devono essere utilizzati nei materiali, quindi perché utilizzare materiali ad alto TG nella produzione di PCB?

Il nome completo del TG utilizzato nella produzione di PCB è la temperatura di transizione del vetro, che sta per temperatura di transizione del vetro. Il circuito deve essere resistente alla fiamma, non può bruciare ad una certa temperatura, ma può essere solo ammorbidito. Il punto di temperatura in questo momento è chiamato temperatura di transizione del vetro (punto Tg), e questo valore è correlato alla stabilità dimensionale della scheda PCB. Maggiore è il valore TG, migliore è la resistenza alla temperatura del PCB. Quando la temperatura sale a una certa area con alto TgPCB, il substrato cambierà da "vetro" a "gomma". Questa temperatura è chiamata la transizione del vetro della temperatura dello strato (Tg). In altre parole, Tg è la temperatura del substrato per mantenere la temperatura elevata (°C). Vale a dire, i materiali del substrato PCB ordinari non solo producono fenomeni come espansione, deformazione, fusione, ma anche un brusco declino delle proprietà meccaniche e delle caratteristiche elettriche alle alte temperature.

L'aumento del Tg del substrato rafforzerà e migliorerà le caratteristiche di resistenza al calore, resistenza all'umidità, resistenza chimica e stabilità di resistenza per l'impermeabilizzazione del circuito di Shenzhen. Maggiore è il valore TG, migliore è la temperatura e le altre prestazioni della scheda, specialmente nel processo di produzione senza piombo, ci sono più applicazioni di Tg elevato.

L'alto Tg si riferisce ad alta resistenza al calore. Con il rapido sviluppo dell'industria elettronica, in particolare dei prodotti elettronici rappresentati dai computer, lo sviluppo di alta funzionalità e di alti multistrati richiede una maggiore resistenza al calore dei materiali del substrato PCB come garanzia importante. L'emergere e lo sviluppo di tecnologie di montaggio ad alta densità rappresentate da SMT e CMT hanno reso i PCB sempre più inseparabili dal supporto di elevata resistenza al calore dei substrati in termini di apertura ridotta, cablaggio fine e diradamento. Questo è anche un grande motivo per cui i materiali ad alto TG sono utilizzati nella produzione di PCB.

Pertanto, nella produzione di PCB, la differenza tra FR-4 generale e FR-4 alto Tg è la resistenza meccanica, la stabilità dimensionale, l'adesività e l'assorbimento dell'acqua del materiale allo stato caldo, specialmente quando riscaldato dopo l'assorbimento di umidità. Ci sono differenze nelle prestazioni, decomposizione termica, espansione termica e altre condizioni. I prodotti ad alto Tg sono ovviamente migliori dei materiali del substrato PCB ordinari.