1, effet de trempage d’étain

Lorsque la soudure liquide chaude se dissout et pénètre la surface métallique du PCB étant soudé, il est appelé liaison métallique ou liaison métallique. Les molécules du mélange de soudure et de cuivre forment un nouvel alliage qui est en partie cuivre et en partie soudure. Cette action de solvant est appelée liaison à l’étain. Il forme une liaison intermoléculaire entre les différentes parties du PCB, créant un composé d’alliage métallique. La formation de bonnes liaisons intermoléculaires est au cœur du processus de soudage PCB, qui détermine la résistance et la qualité des points de soudage PCB. L’étain ne peut être taché que si la surface du cuivre est exempte de contamination et de film d’oxyde formé en raison de l’exposition des PCB à l’air, et que la soudure et la surface de travail doivent atteindre la température appropriée.

2. Tension superficielle

Tout le monde connaît la tension superficielle de l’eau, la force qui maintient les gouttelettes d’eau froide sphériques sur une plaque métallique PCB graissée car, dans ce cas, l’adhérence qui tend à diffuser le liquide sur une surface solide est inférieure à sa cohésion. Laver à l’eau tiède et au détergent pour réduire la tension superficielle. L’eau va saturer la plaque métallique de PCB graissée et s’écouler vers l’extérieur pour former une fine couche, ce qui se produit si l’adhérence est supérieure à la cohésion.

La soudure étain-plomb est encore plus cohésive que l’eau, rendant la soudure sphérique pour minimiser sa surface (pour le même volume, la sphère a la plus petite surface par rapport aux autres géométries pour répondre aux exigences de l’état d’énergie le plus bas). L’effet du flux est similaire à celui du détergent sur la plaque de métal PCB enduite de graisse. De plus, la tension superficielle dépend également fortement de la propreté et de la température de la surface du PCB. Ce n’est que lorsque l’énergie d’adhérence est bien supérieure à l’énergie de surface (cohésion) que le PCB peut avoir l’adhérence idéale de l’étain.

3, avec angle d’étain

Un ménisque se forme lorsqu’une goutte de soudure est placée à la surface d’un PCB chaud enrobé de flux à environ 35 ° C au-dessus du point eutectique de la soudure. Dans une certaine mesure, la capacité de la surface métallique d’un PCB à coller à l’étain peut être évaluée par la forme du ménisque. Le métal n’est pas soudable si le ménisque a une coupe inférieure claire, ressemble à des gouttelettes d’eau sur une plaque de métal PCB graissée, ou a même tendance à être sphérique. Seul le ménisque s’étirait jusqu’à une taille inférieure à 30. Le petit angle a une bonne soudabilité.

4. La génération de composés d’alliages métalliques

Les liaisons intermétalliques du cuivre et de l’étain forment des grains dont la forme et la taille dépendent de la durée et de la résistance de la température à laquelle ils sont soudés. Moins de chaleur pendant le soudage peut former une structure cristalline fine, ce qui fait du PCB un excellent point de soudage avec la meilleure résistance. Un temps de réaction trop long, qu’il soit dû à un temps de soudage des PCB trop long, à une température trop élevée ou aux deux, entraînera une structure cristalline rugueuse qui est graveleuse et cassante avec une faible résistance au cisaillement.Le cuivre est utilisé comme matériau de base métallique du PCB et l’étain-plomb est utilisé comme alliage de soudure. Le plomb et le cuivre ne formeront aucun composé d’alliage métallique, mais l’étain peut pénétrer dans le cuivre. La liaison intermoléculaire entre l’étain et le cuivre forme des composés d’alliage métallique Cu3Sn et Cu6Sn5 au niveau de la soudure et de la jonction métallique.

La couche d’alliage métallique (phase n + ) doit être très fine. Dans le soudage laser PCB, l’épaisseur de la couche d’alliage métallique est de 0.1 mm en classe numérique. Dans le soudage à la vague et le soudage manuel, l’épaisseur de la liaison intermétallique des bons points de soudage du PCB est supérieure à 0.5 m. Étant donné que la résistance au cisaillement des soudures PCB diminue à mesure que l’épaisseur de la couche d’alliage métallique augmente, il est souvent tenté de maintenir l’épaisseur de la couche d’alliage métallique en dessous de 1 µm en maintenant le temps de soudage aussi court que possible.

L’épaisseur de la couche d’alliage métallique dépend de la température et du temps de formation du point de soudure. Idéalement, le soudage devrait être terminé en environ 220 ‘t 2s. Dans ces conditions, la réaction de diffusion chimique du cuivre et de l’étain produira des matériaux liants d’alliage métallique appropriés Cu3Sn et Cu6Sn5 avec une épaisseur d’environ 0.5 µm. Une liaison intermétallique inadéquate est courante dans les joints de soudure à froid ou les joints de soudure qui ne sont pas portés à la température appropriée pendant le soudage et peut entraîner une coupure de la surface de soudure du PCB. En revanche, des couches d’alliage métallique trop épaisses, courantes dans les joints surchauffés ou soudés pendant trop longtemps, entraîneront une très faible résistance à la traction des joints PCB.