1, efekt máčania cínu

Keď sa horúca tekutá spájka rozpustí a prenikne na kovový povrch PCB spájkované sa to nazýva spájanie kovov alebo spájanie kovov. Molekuly zmesi spájky a medi tvoria novú zliatinu, ktorá je čiastočne meďou a čiastočne spájkou. Tento účinok rozpúšťadla sa nazýva spájanie cínu. Vytvára intermolekulárnu väzbu medzi rôznymi časťami PCB a vytvára zlúčeninu kovovej zliatiny. Vytváranie dobrých medzimolekulárnych väzieb je jadrom procesu zvárania DPS, ktorý určuje pevnosť a kvalitu bodov zvárania DPS. Cín je možné zafarbiť iba vtedy, ak je medený povrch bez kontaminácie a vytvára sa oxidový film v dôsledku pôsobenia PCB na vzduch a spájka a pracovný povrch musia dosiahnuť vhodnú teplotu.

2. Povrchové napätie

Každý pozná povrchové napätie vody, silu, ktorá udržuje kvapky studenej vody sférické na namazanej kovovej doske PCB, pretože v tomto prípade je priľnavosť, ktorá má tendenciu rozptyľovať kvapalinu na pevnom povrchu, menšia ako jej súdržnosť. Na zníženie povrchového napätia umyte teplou vodou a saponátom. Voda nasýti namazanú kovovú dosku plošných spojov a prúdi smerom von, aby vytvorila tenkú vrstvu, ku ktorej dochádza, ak je priľnavosť väčšia ako súdržnosť.

Cínovo-olovená spájka je ešte súdržnejšia ako voda, čím je spájka sférická, aby sa minimalizoval jej povrch (pre rovnaký objem má guľa v porovnaní s inými geometriami najmenší povrch, aby splnila požiadavky stavu najnižšej energie). Účinok tavidla je podobný účinku detergentu na kovovú dosku plošného spoja potiahnutú tukom. Povrchové napätie navyše veľmi závisí od čistoty a teploty povrchu DPS. Len vtedy, keď je adhézna energia oveľa väčšia ako povrchová energia (súdržnosť), môže mať PCB ideálnu adhéziu cínu.

3, s cínovým uhlom

Meniskus sa tvorí, keď je kvapka spájky umiestnená na povrch horúceho plošného spoja potiahnutého tavivom približne 35 ° C nad eutektickým bodom spájky. Schopnosť kovového povrchu PCB prilepiť cín možno do určitej miery vyhodnotiť podľa tvaru menisku. Kov nie je spájkovateľný, ak má meniskus čistý rez dna, vyzerá ako kvapôčky vody na namazanej kovovej doske plošných spojov alebo má dokonca tendenciu byť sférický. Iba meniskus sa natiahol na veľkosť menšiu ako 30. Malý uhol má dobrú zvárateľnosť.

4. Generovanie zlúčenín kovových zliatin

Intermetalické väzby medi a cínu tvoria zrná, ktorých tvar a veľkosť závisí od trvania a sily teploty, pri ktorej sú zvárané. Menej tepla počas zvárania môže vytvoriť jemnú kryštálovú štruktúru, vďaka ktorej je DPS vynikajúcim zváracím miestom s najlepšou pevnosťou. Príliš dlhý reakčný čas, či už v dôsledku príliš dlhého času zvárania DPS, príliš vysokej teploty alebo oboch, bude mať za následok hrubú kryštalickú štruktúru, ktorá je štrkovitá a krehká s nízkou pevnosťou v šmyku.Meď sa používa ako kovový základný materiál PCB a cín-olovo sa používa ako spájkovacia zliatina. Olovo a meď nevytvárajú žiadne zlúčeniny kovových zliatin, ale cín môže preniknúť do medi. Intermolekulárna väzba medzi cínom a meďou tvorí na spájkovacej a kovovej križovatke zlúčeniny kovových zliatin Cu3Sn a Cu6Sn5.

Vrstva zliatiny kovu (fáza n +ε) musí byť veľmi tenká. Pri laserovom zváraní DPS je hrúbka vrstvy kovovej zliatiny v číselnej triede 0.1 mm. Pri vlnovom spájkovaní a ručnom spájkovaní je hrúbka intermetálového spoja dobrých zváracích bodov DPS viac ako 0.5 μm. Pretože pevnosť v strihu PCB zvarov klesá so zvyšujúcou sa hrúbkou vrstvy kovovej zliatiny, často sa pokúša udržať hrúbku vrstvy kovovej zliatiny pod 1 μm tak, aby bol čas zvárania čo najkratší.

Hrúbka vrstvy kovovej zliatiny závisí od teploty a času vytvorenia miesta zvárania. V ideálnom prípade by zváranie malo byť dokončené asi za 220 s. Za týchto podmienok bude chemická difúzna reakcia medi a cínu produkovať vhodné spojovacie materiály zliatin kovov Cu2Sn a Cu3Sn6 s hrúbkou asi 5 μm. Nedostatočné intermetálne spojenie je bežné v spájkovaných spojoch za studena alebo v spájkovacích spojoch, ktoré nie sú počas zvárania zvýšené na vhodnú teplotu a môžu viesť k odrezaniu povrchu zvaru PCB. Naproti tomu príliš hrubé vrstvy kovových zliatin, bežné v príliš dlhých prehriatych alebo zváraných spojoch, budú mať za následok veľmi slabú pevnosť v ťahu spojov DPS.