1, efekt máčení cínu

Když se horká tekutá pájka rozpustí a pronikne na kovový povrch PCB při pájení se tomu říká spojování kovů nebo spojování kovů. Molekuly směsi pájky a mědi tvoří novou slitinu, která je částečně mědí a částečně pájkou. Toto působení rozpouštědla se nazývá vazba cínu. Vytváří intermolekulární vazbu mezi různými částmi PCB a vytváří sloučeninu kovové slitiny. Vytvoření dobrých mezimolekulárních vazeb je jádrem procesu svařování desek plošných spojů, který určuje pevnost a kvalitu bodů svařování desek plošných spojů. Cín lze barvit pouze tehdy, pokud je měděný povrch prostý kontaminace a oxidového filmu vytvořeného v důsledku působení PCB na vzduch a pájka a pracovní povrch musí dosáhnout příslušné teploty.

2. Povrchové napětí

Každý je obeznámen s povrchovým napětím vody, silou, která udržuje kapky studené vody sférické na namazané kovové desce plošných spojů, protože v tomto případě je adheze, která má tendenci rozptylovat kapalinu na pevném povrchu, menší než její soudržnost. Pro snížení povrchového napětí omyjte teplou vodou a saponátem. Voda nasytí namazanou kovovou desku plošných spojů a vytéká ven a vytvoří tenkou vrstvu, ke které dochází, pokud je přilnavost větší než soudržnost.

Pájka na bázi cínu a olova je ještě soudržnější než voda, takže pájka je sférická, aby se minimalizovala její povrchová plocha (pro stejný objem má koule nejmenší povrch v porovnání s jinými geometriemi, aby splňovala požadavky stavu nejnižší energie). Účinek tavidla je podobný účinku detergentu na kovovou desku plošných spojů potaženou tukem. Povrchové napětí je navíc velmi závislé na čistotě a teplotě povrchu DPS. Pouze když je adhezní energie mnohem větší než povrchová energie (soudržnost), může mít PCB ideální adhezi cínu.

3, s cínovým úhlem

Meniskus se vytvoří, když je kapka pájky umístěna na povrch horké PCB potažené tavivem přibližně 35 ° C nad eutektickým bodem pájky. Schopnost kovového povrchu PCB lepit cín lze do určité míry hodnotit tvarem menisku. Kov není pájitelný, pokud má meniskus čistý spodní řez, vypadá jako kapky vody na namazané kovové desce plošných spojů nebo dokonce má tendenci být sférický. Pouze meniskus se natáhl na velikost menší než 30. Malý úhel má dobrou svařitelnost.

4. Generování sloučenin kovové slitiny

Intermetalické vazby mědi a cínu tvoří zrna, jejichž tvar a velikost závisí na délce a síle teploty, při které jsou svařovány. Méně tepla během svařování může vytvořit jemnou krystalovou strukturu, díky které je deska plošných spojů vynikajícím místem svařování s nejlepší pevností. Příliš dlouhá reakční doba, ať už kvůli příliš dlouhému času svařování desek plošných spojů, příliš vysoké teplotě nebo obojímu, bude mít za následek drsnou krystalickou strukturu, která je štěrkovitá a křehká s nízkou pevností ve smyku.Jako kovový základní materiál PCB se používá měď a jako slitina pájky se používá cín-olovo. Olovo a měď nevytvoří žádné sloučeniny slitin kovů, ale cín může proniknout do mědi. Mezimolekulární vazba mezi cínem a mědí tvoří na spojce pájky a kovu sloučeniny kovové slitiny Cu3Sn a Cu6Sn5.

Vrstva kovové slitiny (fáze n +ε) musí být velmi tenká. Při laserovém svařování desek plošných spojů je tloušťka vrstvy kovové slitiny v číselné třídě 0.1 mm. Při vlnovém pájení a ručním pájení je tloušťka intermetální vazby dobrých svařovacích bodů PCB větší než 0.5 μm. Protože pevnost střihu desek plošných spojů klesá se zvyšující se tloušťkou vrstvy kovové slitiny, často se pokouší udržet tloušťku vrstvy kovové slitiny pod 1 μm tím, že se doba svařování zkrátí na co nejkratší dobu.

Tloušťka vrstvy kovové slitiny závisí na teplotě a čase vytvoření místa svařování. V ideálním případě by mělo být svařování dokončeno asi za 220 t 2 s. Za těchto podmínek bude chemická difúzní reakce mědi a cínu produkovat vhodné materiály pro spojování slitin kovů Cu3Sn a Cu6Sn5 o tloušťce přibližně 0.5 μm. Nedostatečné intermetální lepení je běžné u pájených spojů za studena nebo u pájených spojů, které nejsou během svařování zvýšeny na příslušnou teplotu a mohou vést k odříznutí povrchu svaru PCB. Naproti tomu příliš silné vrstvy slitin kovů, běžné v přehřátých nebo svařovaných spojích příliš dlouho, budou mít za následek velmi slabou pevnost spojů PCB v tahu.