Технология PCB - биметаллическая диаграмма припоя из олова и свинца PCBA

диаграмма бинарных элементов олова

Хотя бессвинцовая паяльная паста (припой) стала основным направлением современных экологически чистых электронных технологий, но, исходя из соображений надежности, свинцовый припой все еще широко используется в автомобильной промышленности и военной электронике, поскольку прочность пайки свинцовым припоем при обработке PCBA намного выше, чем у бессвинцового припоя.

основными компонентами припоя, содержащего свинец, являются олово (Sn) и свинец (Pd). К числу других микроэлементов относятся такие металлы, как серебро, висмут и индий. у каждого вида есть разные точки плавления (MP). Однако, исходя из предположения о том, что металлические компоненты этих следов других металлов не влияют на характеристики пасты, мы можем сначала объяснить свойства мази двухкомпонентной диаграммой с оловянной свинцовой поверхностью, поскольку карты более чем трех элементов слишком сложны.

независимо от того, является ли припой или IMC,чем больше его компонентов, тем сложнее структура, тем труднее управлять, тем меньше надежности.

обратитесь к двухкомпонентной диаграмме олова и свинца. Горизонтальные координаты означают процентную долю веса олова и свинца (Вт), а вертикальные координаты - температуру в градусах по Цельсию.

Температура плавления свинца составляет 327°C, поэтому левый верхний угол фазовой диаграммы начинается при 327°C (100% Sn, точка A). По мере увеличения содержания олова в весовом соотношении олово-свинец, температура линии [температура плавления (Liquidus mp)] становится все ниже и ниже. Температура проволоки становится все ниже и ниже. Когда весовое соотношение олова и свинца достигает оптимума Sn63/Pb37 (на самом деле Sn61,9/Pb38,1, из-за ошибки в предыдущих измерениях, которая привела к ошибке), температура точки плавления также достигает минимума 183°C. Если соотношение олова продолжает увеличиваться, температура плавления в жидком состоянии инвертируется и поднимается до 232°C для чистого олова.

За исключением весового соотношения 61,9/38,припой для сплава олова и свинца, который имеет уникальную [общую твердую точку (E point) (Eutectic)] 183В°C, другой вес будет иметь две точки плавления. Более высокая температура называется [Liquidus mp], а более низкая - [Solidus mp]. Припой между двумя точками плавления называется "пастообразным", это высоковязкая жидкость, сосуществующая между твёрдыми и жидкостями. Так называемая пастообразность на самом деле немного похожа на тип течения земной породы, потому что может быть так, что олово стало жидким, а свинец твердым (αPb+L), или наоборот (βSn+L).

Что касается того, почему мы должны использовать Sn63/Pb37 вес соотношение, Это потому, что температура плавления чистого олова достигает 232 ° C, который не легко быть использованы для общего PCBA обработки и сварки, или что текущие электронные части не могут достичь таких высоких температур, Так олово должно быть основной целью, а затем другие продавцы сплава добавляются для снижения температуры плавления, Таким образом, достижение главной цели массового производства и экономии энергии. Он также может снизить порог термостойкости электронных деталей, Потому что большинство продуктов PCBA используются и хранятся только в окружающей среде Это только между -40 ° C и +70 ° C, Так что температура плавления 183 ° C будет достаточно; Вторая цель заключается в повышении жесткости и прочности сварных точек.

на общей диаграмме фаз будут обозначены такие символы, как ±, ±, ^ и ³, для указания твердых растворов в фазовой схеме. диаграмма фаз Оловянного свинца представляет собой только двухэлементную фазовую карту, поэтому используйте только 0 ± и 0 ². в этом фазовом рисунке каждая колонка ± обозначает твердый раствор свинца (Pb), а в квадратных скобках - твердый раствор олова (Sn).

содержание в фазе ± Pb (CBA) является твердым раствором с высоким содержанием свинца, однако олово растворяется в свинце, а олово - в растворе. В этой фазной зоне растворимость олова имеет верхний предел, начиная с точки с, с повышением температуры (когда линия CB) до 183°C (точка B) и до 18,3 процента. когда температура продолжает повышаться, растворимость олова постепенно снижается до нуля (точка а).

зона оловянной фазы является твердым раствором, обогащенным оловом, относительный свинец растворяется в олове, а свинец - в растворе. Начиная с точки H, с повышением температуры (линия HG) до 183°C (точка G) растворимость олова также достигает максимального уровня в 2,23% (= 100 - 97,8), однако, когда температура продолжает повышаться (линия GF), растворимость олова постепенно снижается до нуля (точка F).