1, efecte immersió de llauna

Quan la soldadura líquida calenta es dissol i penetra a la superfície metàl·lica de la PCB en ser soldat, s’anomena unió metàl·lica o unió metàl·lica. Les molècules de la barreja de soldadura i coure formen un nou aliatge que forma part coure i part soldada. Aquesta acció solvent es denomina unió estany. Forma un enllaç intermolecular entre les diverses parts del PCB, creant un compost d’aliatge metàl·lic. La formació de bons enllaços intermoleculars és el nucli del procés de soldadura de PCB, que determina la resistència i la qualitat dels punts de soldadura de PCB. La llauna només es pot tacar si la superfície de coure està lliure de contaminació i es forma una pel·lícula d’òxid a causa de l’exposició de PCB a l’aire i la soldadura i la superfície de treball han d’assolir la temperatura adequada.

2. Tensió superficial

Tothom coneix la tensió superficial de l’aigua, la força que manté les gotes d’aigua freda esfèriques sobre una placa metàl·lica de PCB greixada perquè, en aquest cas, l’adherència que tendeix a difondre el líquid sobre una superfície sòlida és inferior a la seva cohesió. Rentar amb aigua tèbia i detergent per reduir la tensió superficial. L’aigua saturarà la placa metàl·lica de PCB greixada i fluirà cap a l’exterior per formar una capa fina, que es produeix si l’adherència és superior a la cohesió.

La soldadura de plom estany és encara més cohesionada que l’aigua, cosa que fa que la soldadura sigui esfèrica per minimitzar la seva superfície (per al mateix volum, l’esfera té la superfície més petita en comparació amb altres geometries per satisfer els requisits d’un estat d’energia més baix). L’efecte del flux és similar al del detergent sobre la placa metàl·lica del PCB recoberta de greix. A més, la tensió superficial també depèn molt de la neteja i la temperatura de la superfície del PCB. Només quan l’energia d’adhesió és molt superior a l’energia superficial (cohesió), el PCB pot tenir l’adhesió ideal de l’estany.

3, amb angle de llauna

Un menisc es forma quan es col·loca una gota de soldadura a la superfície d’un PCB calent i recobert de flux, aproximadament a 35 ° C per sobre del punt eutèctic de soldadura. En certa mesura, la capacitat de la superfície metàl·lica d’un PCB per enganxar estany es pot avaluar per la forma del menisc. El metall no es pot soldar si el menisc té un tall de fons clar, sembla gotes d’aigua en una placa metàl·lica de PCB greixada o fins i tot tendeix a ser esfèric. Només el menisc s’estenia fins a una mida inferior a 30. El petit angle té una bona soldabilitat.

4. La generació de compostos d’aliatges metàl·lics

Els enllaços intermetàl·lics del coure i l’estany formen grans la forma i la mida depenen de la durada i la resistència de la temperatura a la qual es solden. Menys calor durant la soldadura pot formar una fina estructura cristal·lina, cosa que fa que el PCB formi un excel·lent punt de soldadura amb la millor resistència. Un temps de reacció massa llarg, ja sigui a causa d’un temps de soldadura de PCB massa llarg, una temperatura massa alta o tots dos, donarà lloc a una estructura cristal·lina rugosa que és grava i fràgil amb poca resistència al tall.El coure s’utilitza com a material base metàl·lic del PCB i l’estany-plom s’utilitza com a aliatge de soldadura. El plom i el coure no formaran cap compost d’aliatge metàl·lic, però l’estany pot penetrar al coure. L’enllaç intermolecular entre l’estany i el coure forma els compostos d’aliatge metàl·lic Cu3Sn i Cu6Sn5 a la unió de soldadura i metall.

La capa d’aliatge metàl·lic (fase n + ε) ha de ser molt prima. En la soldadura làser de PCB, el gruix de la capa d’aliatge metàl·lic és de 0.1 mm en la seva classe numèrica. En soldadura per ones i soldadura manual, el gruix de l’enllaç intermetal dels bons punts de soldadura del PCB és superior a 0.5 μm. Com que la resistència al tall de les soldadures de PCB disminueix a mesura que augmenta el gruix de la capa d’aliatge metàl·lic, sovint s’intenta mantenir el gruix de la capa d’aliatge metàl·lic per sota d’1 μm mantenint el temps de soldadura el més curt possible.

El gruix de la capa d’aliatge metàl·lic depèn de la temperatura i el temps de formació del punt de soldadura. Idealment, la soldadura s’hauria de completar en uns 220 ‘t 2. En aquestes condicions, la reacció química de difusió del coure i l’estany produirà materials adequats d’unió d’aliatges metàl·lics Cu3Sn i Cu6Sn5 amb un gruix d’uns 0.5 μm. La unió intermetal inadequada és freqüent en juntes de soldadura fredes o juntes de soldadura que no s’eleven a la temperatura adequada durant la soldadura i poden provocar un tall de la superfície de soldadura del PCB. En canvi, les capes d’aliatge metàl·lic massa gruixudes, habituals en juntes sobrecalentades o soldades durant massa temps, donaran lloc a una resistència a la tracció molt feble de les juntes de PCB.