1 ، اثر فرو بردن قلع

هنگامی که لحیم مایع داغ حل شده و به سطح فلز نفوذ می کند PCB لحیم شدن ، به آن اتصال فلز یا اتصال فلز می گویند. مولکولهای مخلوط لحیم و مس یک آلیاژ جدید تشکیل می دهند که بخشی از آن مس و بخشی لحیم است. این عمل حلال پیوند قلع نامیده می شود. این یک پیوند بین مولکولی بین قسمت های مختلف PCB ایجاد می کند و یک ترکیب آلیاژ فلزی ایجاد می کند. تشکیل پیوندهای بین مولکولی خوب هسته فرایند جوشکاری PCB است که قدرت و کیفیت نقاط جوش PCB را تعیین می کند. رنگ آمیزی قلع تنها در صورتی امکان پذیر است که سطح مس عاری از آلودگی باشد و لایه اکسیدی به دلیل قرار گرفتن در معرض PCB در هوا ایجاد شده باشد ، و لحیم کاری و سطح کار باید به دمای مناسب برسد.

2. کشش سطحی

همه با کشش سطحی آب آشنا هستند ، نیرویی که قطرات آب سرد را به صورت کروی روی یک صفحه فلزی PCB چرب نگه می دارد ، زیرا در این حالت ، چسبندگی که تمایل به انتشار مایع روی سطح جامد دارد ، کمتر از انسجام آن است. برای کاهش کشش سطحی با آب گرم و مواد شوینده بشویید. آب صفحه فلزی PCB چرب شده را اشباع کرده و به سمت خارج جریان می یابد و یک لایه نازک ایجاد می کند ، که اگر چسبندگی بیشتر از انسجام باشد ، ایجاد می شود.

لحیم سرب قلع حتی بیشتر از آب منسجم است و لحیم کاری را کروی می کند تا سطح آن را به حداقل برساند (برای حجم یکسان ، کره کوچکترین سطح را در مقایسه با سایر هندسه ها دارد تا نیازهای کمترین حالت انرژی را برآورده کند). اثر شار مشابه مواد شوینده بر روی صفحه فلزی PCB است که با گریس پوشانده شده است. علاوه بر این ، کشش سطحی نیز بستگی زیادی به تمیزی و دمای سطح PCB دارد. تنها زمانی که انرژی چسبندگی بسیار بیشتر از انرژی سطحی (انسجام) باشد ، PCB می تواند چسبندگی ایده آل به قلع داشته باشد.

3 ، با زاویه قلع

منیسک زمانی تشکیل می شود که یک قطره لحیم کاری روی سطح یک PCB داغ و روکش دار قرار گیرد که تقریباً 35 درجه سانتیگراد بالاتر از نقطه یوتکتیک لحیم کاری قرار دارد. تا حدودی ، توانایی سطح فلزی PCB در چسباندن قلع را می توان با شکل مینیسک ارزیابی کرد. اگر مینیسک دارای برش زیرین شفاف باشد ، مانند قطرات آب روی یک صفحه فلزی PCB چرب شده یا حتی کروی باشد ، این فلز قابل لحیم کاری نیست. فقط مینیسک به اندازه کمتر از 30 کشیده شده است. زاویه کوچک جوش پذیری خوبی دارد.

4. تولید ترکیبات آلیاژی فلزی

پیوندهای بین فلزی مس و قلع دانه هایی را تشکیل می دهند که شکل و اندازه آنها بستگی به مدت زمان و استحکام دمای جوش داده شده دارد. حرارت کمتر در طول جوشکاری می تواند یک ساختار کریستالی خوب ایجاد کند ، که باعث می شود PCB یک نقطه جوش عالی با بهترین استحکام باشد. زمان واکنش بیش از حد ، چه به دلیل زمان جوشکاری PCB بسیار زیاد ، چه دمای زیاد و چه هر دو ، منجر به یک ساختار بلوری خشن می شود که با مقاومت برشی کم متخلخل و شکننده است.مس به عنوان مواد پایه فلزی PCB و سرب قلع به عنوان آلیاژ لحیم کاری استفاده می شود. سرب و مس هیچ ترکیب آلیاژی فلزی ایجاد نمی کنند ، اما قلع می تواند به مس نفوذ کند. پیوند بین مولکولی بین قلع و مس ترکیبات آلیاژ فلزی Cu3Sn و Cu6Sn5 را در محل لحیم کاری و اتصال فلز ایجاد می کند.

لایه آلیاژ فلز (فاز n +ε) باید بسیار نازک باشد. در جوشکاری لیزری PCB ، ضخامت لایه آلیاژ فلز در کلاس شماره 0.1 میلی متر است. در لحیم کاری موج و لحیم کاری دستی ، ضخامت پیوند بین فلزی نقاط جوش خوب PCB بیش از 0.5μm است. از آنجا که مقاومت برشی جوش های PCB با افزایش ضخامت لایه آلیاژ فلز کاهش می یابد ، اغلب سعی می شود با کوتاه نگه داشتن زمان جوشکاری ضخامت لایه آلیاژ فلزی زیر 1μm باشد.

ضخامت لایه آلیاژ فلز بستگی به دما و زمان تشکیل نقطه جوش دارد. در حالت ایده آل ، جوشکاری باید در حدود 220 ‘t 2s انجام شود. در این شرایط ، واکنش انتشار شیمیایی مس و قلع مواد اتصال دهنده آلیاژ فلزی مناسب Cu3Sn و Cu6Sn5 با ضخامت حدود 0.5μm تولید می کند. اتصال نادرست بین متال در اتصالات لحیم کاری سرد یا اتصالات لحیم کاری رایج است که در حین جوشکاری تا دمای مناسب بالا نمی روند و می توانند منجر به قطع سطح جوش PCB شوند. در مقابل ، لایه های بسیار ضخیم آلیاژهای فلزی ، که در اتصالات بیش از حد گرم یا جوش داده شده برای مدت طولانی متداول هستند ، منجر به استحکام کششی بسیار ضعیف اتصالات PCB می شود.