Teknik PCB - Diagram metalografik binari bagi solder tin-lead PCBA

Diagram Metallografik Binari Tin

Walaupun pasta tentera bebas lead (solder) telah menjadi aliran utama teknologi elektronik perlindungan persekitaran modern, berdasarkan pertimbangan kepercayaan, masih ada banyak produk dalam industri kereta api dan elektronik tentera yang masih menggunakan solder yang mengandungi lead, kerana proses PCBA mempunyai solder lead kekuatan penywelding jauh lebih tinggi daripada yang bebas lead.

Komponen utama pasta solder yang dipilih adalah tin (Sn) dan lead (Pd). Komponen jejak lain termasuk logam seperti perak, bismuth, dan indium. Setiap mempunyai titik cair yang berbeza (MP). Namun, artikel ini menganggap bahawa jejak logam lain komposisi logam tidak mempengaruhi ciri-ciri pasta solder, jadi kita boleh pertama-tama menggunakan diagram fasa binari tin-lead untuk menjelaskan ciri-ciri pasta solder, kerana diagram fasa lebih daripada ternary terlalu rumit.

Dan sama ada ia adalah tentera atau IMC, semakin komponen, semakin kompleks struktur, semakin mudah untuk dikawal, dan semakin teruk kepercayaan.

Rujuk ke diagram fasa binari lead-tin. Abscissa mewakili peratus berat lembu-tin (Wt%), dan koordinat mewakili suhu dalam darjah Celsius (°C).

Titik cair lead ialah 327°C, jadi sudut kiri atas diagram fasa bermula pada 327°C (tin 100%, titik A). Sebagai kandungan tin nisbah berat tin-lead meningkat, titik Leleh (Liquidus mp)] Suhu garis semakin rendah dan rendah. Apabila nisbah berat tin kepada lead mencapai Sn63/Pb37 terbaik (sebenarnya Sn61.9/Pb38.1, kerana pengukuran awal tidak betul, ia menyebabkan ralat), titik cairan mencair juga mencapai 183°C yang rendah. Jika anda terus meningkatkan nisbah tin, suhu titik cairan air akan terbalik dan meningkat, mencapai 232°C apabila tin murni.

Kecuali nisbah berat 61.9/38.1 untuk solder liga tin-lead, yang mempunyai satu-satunya [titik bentuk biasa (titik E) (Eutectic)] 183°C, nisbah berat berbeza lain akan mempunyai dua titik cair. Suhu yang lebih tinggi dipanggil Ia adalah [Liquidus mp], dan suhu yang lebih rendah dipanggil [Solidus mp]. Solder antara dua titik cair dipanggil "melekat", yang merupakan cair viskositi tinggi di mana kuat dan cair bersamaan. Yang disebut pasty sebenarnya agak mirip dengan jenis aliran bumi-batu, kerana ia mungkin tin telah menjadi cair tetapi lead adalah kuat (αPb+L), atau hanya sebaliknya (βSn+L).

Sebab kenapa kita mesti gunakan nisbah berat Sn63/Pb37, ini kerana titik cair tin murni adalah setinggi 232°C, yang tidak mudah untuk digunakan untuk pemprosesan dan penyelesaian PCBA umum, atau bahawa bahagian elektronik semasa tidak boleh mencapai suhu yang tinggi, jadi ia mesti Tin terutama digunakan, dan kemudian tentera liga lain ditambah untuk menurunkan titik cairnya, Untuk mencapai tujuan utama produksi massa dan simpan tenaga. Ia juga boleh menurunkan ambang tahan suhu bagi bahagian elektronik, kerana kebanyakan produk PCBA hanya digunakan dan disimpan dalam persekitaran Ia hanya antara -40°C dan +70°C, jadi titik cair 183°C lebih daripada cukup; Tujuan kedua adalah untuk meningkatkan kekuatan dan kuasa kesatuan tentera.

Diagram fasa umum akan mempunyai simbol seperti α, β, dan γ untuk menunjukkan penyelesaian kuat dalam diagram fasa. Diagram fasa lead-tin hanya binari, jadi hanya α dan β digunakan. Dalam diagram fasa ini, α merujuk kepada penyelesaian kuat lead (Pb), dan β merujuk kepada penyelesaian kuat tin (Sn).

Kawasan fasa αPb (CBA) adalah penyelesaian yang kekayaan lead, tetapi tin akan meleleh dalam lead dan tin menjadi solut. Dalam kawasan fasa ini, solubiliti tin mempunyai had atas, bermula dari titik C, semasa suhu meningkat (Bila garis CB) mencapai 183°C (titik B), solubiliti tin juga mencapai 18.3% tertinggi. Apabila suhu terus meningkat (garis BA), solubiliti tin secara perlahan-lahan menurun ke sifar (titik A).

Kawasan fasa βSn adalah penyelesaian tegar yang kaya dengan tin, dan plum relatif terpecah dalam tin, dan plum menjadi solut. Mulai dari titik H, semasa suhu naik (garis HG) ke 183°C (titik G), solubiliti tin juga mencapai 2.23% (=100-97.8) yang tertinggi, apabila suhu terus naik (garis GF) Namun, solubiliti tin secara perlahan-lahan menurun ke sifar (titik F).