1, ефекат потапања калаја

Када се врући течни лем раствори и продре у металну површину ПЦБ- лемљење назива се везивање метала или везивање метала. Молекули смеше лема и бакра формирају нову легуру која је делом бакар, а делом лем. Ова акција растварача назива се везивање калајом. Формира међумолекулску везу између различитих делова ПЦБ -а, стварајући једињење металне легуре. Формирање добрих међумолекулских веза језгро је процеса заваривања ПЦБ -а, које одређује чврстоћу и квалитет тачака за заваривање ПЦБ -а. Коситар се може обојати само ако површина бакра није контаминирана и оксидни филм настао услед излагања ПЦБ -а ваздуху, а лем и радна површина морају да достигну одговарајућу температуру.

2. Површинска напетост

Свима је познат површински напон воде, сила која држи сферне капљице хладне воде на подмазаној металној плочи од ПЦБ -а, јер је у овом случају адхезија која тежи да дифундира течност на чврсту површину мања од њене кохезије. Оперите топлом водом и детерџентом како бисте смањили површинску напетост. Вода ће заситити подмазану металну плочу од ПЦБ -а и потећи напоље формирајући танки слој, што се дешава ако је адхезија већа од кохезије.

Лемљено олово је још кохезивније од воде, па лем постаје сферичан како би се смањила његова површина (за исту запремину, сфера има најмању површину у поређењу са другим геометријама како би задовољила захтеве најнижег енергетског стања). Ефекат флукса је сличан ефекту детерџента на металну плочу ПЦБ -а премазану машћу. Осим тога, површински напон такође у великој мери зависи од чистоће и температуре површине ПЦБ -а. Само када је енергија адхезије много већа од површинске енергије (кохезија), ПЦБ може имати идеалну адхезију калаја.

3, са коситреним углом

Менискус настаје када се кап лемљења стави на површину вруће ПЦБ превучене флуксом приближно 35 ° Ц изнад еутектичке тачке лема. У одређеној мери, способност металне површине ПЦБ -а да залепи лим може се проценити према облику менискуса. Метал се не леми ако менискус има јасан доњи рез, изгледа као капљице воде на подмазаној металној плочи од ПЦБ -а или чак има тенденцију да буде сферичан. Само се менискус растегао на величину мању од 30. Мали угао има добру заваривост.

4. Генерисање једињења металних легура

Интерметалне везе бакра и калаја формирају зрна чији облик и величина зависе од трајања и чврстоће температуре на којој су заварени. Мање топлоте током заваривања може формирати фину кристалну структуру, што чини ПЦБ одличном тачком за заваривање са најбољом чврстоћом. Предуго време реакције, било због предугог времена заваривања ПЦБ -а, превисоке температуре или обоје, резултираће грубом кристалном структуром која је шљунковита и крхка са малом чврстоћом на смицање.Бакар се користи као метални основни материјал за ПЦБ, а коситар-олово се користи као легура за лемљење. Олово и бакар неће формирати једињења легуре метала, али калај може продрети у бакар. Међумолекуларна веза између калаја и бакра формира једињења легуре метала Цу3Сн и Цу6Сн5 на споју лемљења и метала.

Слој легуре метала (н +ε фаза) мора бити веома танак. Код ласерског заваривања ПЦБ -а, дебљина слоја металне легуре је 0.1 мм у класи бројева. Код таласног лемљења и ручног лемљења, дебљина интерметалне везе добрих тачака заваривања ПЦБ -а је већа од 0.5μм. Будући да се посмична чврстоћа заварених спојева смањује са повећањем дебљине слоја металне легуре, често се покушава задржати дебљину слоја металне легуре испод 1 μм тако што се време заваривања скраћује што је могуће краће.

Дебљина слоја металне легуре зависи од температуре и времена формирања места заваривања. У идеалном случају, заваривање би требало да се заврши за око 220 ‘т 2с. Под овим условима, реакцијом хемијске дифузије бакра и калаја добиће се одговарајући материјали за везивање легура метала Цу3Сн и Цу6Сн5 дебљине око 0.5 μм. Неодговарајуће међуметално везивање уобичајено је за спојеве хладног лемљења или лемне спојеве који се током заваривања не подигну на одговарајућу температуру и могу довести до одсецања површине заваривања ПЦБ -а. Насупрот томе, превише дебели слојеви металних легура, који су предуго присутни у прегријаним или завареним спојевима, резултират ће врло слабом влачном чврстоћом ПЦБ спојева.