PCB技術 - PCB基板の最適溶接方法

PCB基板の錫浸漬効果

高温液体ハンダが溶着して溶着する金属表面に浸透すると、錫で染められた金属と呼ばれる。はんだと銅の混合物の分子は銅の一部とはんだの一部との新しい合金を形成する。この溶媒作用を錫浸漬と呼ぶ。各部分間に分子間結合を形成して金属合金Co化合物を形成する。良好な分子間結合の形成は溶接プロセスの中心であり，溶接継手の強度と品質を決定する。銅の表面のみが汚染されず、空気に曝されて形成された酸化膜が錫で染色され、半田や作業面が適切な温度に到達する必要がある。

PCB表面張力

この例では、液体を固体表面に拡散させる接着力は、その凝集度よりも小さいので、全ての人は、水の表面張力に精通している。表面張力を減らすために温水と洗剤できれいにしてください。水はグリースで覆われた金属板に浸透し、薄い層を形成する。接着が粘着力より大きいならば、これは起こります。

錫−鉛半田の凝集は、水のそれよりも大きいので、半田は、その表面積を最小にするための球体である（同じ体積の下で、球体は、最低のエネルギー状態の要件を満たすために、他の幾何学的形状と比較して最小表面積を有する。）。フラックスの効果はグリースで被覆した金属板のクリーナーと同様である。さらに表面張力は表面の清浄度や温度に大きく依存する。理想的なすず染色は、接着エネルギーが表面エネルギー（凝集）より非常に大きいときにだけ起こることができます。

プリント基板の金属合金Co化合物の発生

銅と錫の間の金属間結合は、結晶粒を形成する。粒の形状と大きさは溶接中の温度の持続時間と強さに依存する。溶接時、より少ない熱は、微細な結晶構造を形成することができますし、最高の強さと優れた溶接点を形成する。長すぎる反応時間は、長すぎる溶接時間、あまりにも高い温度または両方のため、かどうかは、砂質、脆性、低剪断強度である荒っぽい結晶構造につながる。

金属基板としては銅を使用し，はんだとしては錫鉛を用いる。鉛と銅は、いかなる合金でもCo -化合物を形成しません。しかし、錫は銅に浸透する。図10に示すように、錫と銅との分子間結合により、半田と金属との接続面に金属合金Co 3 Sn、Cu 6 Sn 5が形成される。

金属合金層（n相）＋角相は非常に薄くなければならない。レーザ溶接では、金属合金層の厚さは0.1 mmである。ウエーブはんだ付けおよび手動はんだ付けにおいては、優れた溶接点での金属間結合の厚さは、主に、金属合金層の厚さの増加に伴って、溶接継手の剪断強度が低下するため、0.5×1，000 m・□を超える。これは溶接時間をできるだけ短くすることで実現できる。

金属合金共晶層の厚さは、溶接点を形成する温度及び時間に依存する。この条件では、銅と錫の化学的拡散反応は、適切な量の金属合金結合材料Cu3 SnおよびCu 6 Sn 5を生成する。この場合、溶接中に適切な温度に上昇しないコールド溶接または溶接において、約0.5×1，000 mの小さい金属間結合の厚さが一般的である。これは、溶接面の切断につながる可能性があります。反対に、過度の加熱又は溶接を有する溶接継手において、厚すぎる金属合金層があまりにも長く、図に示すように、溶接継手の引張強度が非常に弱い。

4. 錫の傾斜角PCB基板

はんだの共晶点温度がはんだのそれより約35℃高い場合には、フラックスが塗布された高温表面に半田が滴下されると、メニスカスが形成される。金属表面におけるtinの能力はメニスカスの形状によって評価できる。ハンダメニスカスが、明らかにアンダーカット、例えば、ガラス化された金属板上の水滴、または球形である傾向がある場合、金属は溶接可能ではない。メニスカスのみが30未満の値に伸張される。良い溶接性は、わずかな角度で成し遂げられることができます。