1, hiệu ứng nhúng thiếc

Khi chất lỏng nóng hàn hòa tan và thâm nhập vào bề mặt kim loại của PCB được hàn, nó được gọi là liên kết kim loại hoặc liên kết kim loại. Các phân tử của hỗn hợp chất hàn và đồng tạo thành một hợp kim mới là một phần đồng và một phần chất hàn. Hành động dung môi này được gọi là liên kết thiếc. Nó tạo thành một liên kết giữa các phân tử giữa các phần khác nhau của PCB, tạo ra một hợp chất hợp kim kim loại. Sự hình thành các liên kết tốt giữa các phân tử là cốt lõi của quá trình hàn PCB, quyết định độ bền và chất lượng của điểm hàn PCB. Thiếc chỉ có thể bị ố nếu bề mặt đồng không bị nhiễm bẩn và màng oxit hình thành do PCB tiếp xúc với không khí, vật hàn và bề mặt làm việc cần đạt nhiệt độ thích hợp.

2. Sức căng bề mặt

Mọi người đều quen thuộc với sức căng bề mặt của nước, lực giữ cho các giọt nước lạnh hình cầu trên tấm kim loại PCB được bôi mỡ bởi vì, trong trường hợp này, độ bám dính có xu hướng khuếch tán chất lỏng trên bề mặt rắn nhỏ hơn lực dính của nó. Rửa bằng nước ấm và chất tẩy rửa để giảm sức căng bề mặt. Nước sẽ bão hòa tấm kim loại PCB đã được bôi mỡ và chảy ra ngoài tạo thành một lớp mỏng, điều này xảy ra nếu độ bám dính lớn hơn độ dính kết.

Thuốc hàn thiếc-chì thậm chí còn dính hơn nước, làm cho vật hàn hình cầu giảm thiểu diện tích bề mặt của nó (đối với cùng một thể tích, hình cầu có diện tích bề mặt nhỏ nhất so với các dạng hình học khác để đáp ứng yêu cầu của trạng thái năng lượng thấp nhất). Tác động của chất trợ dung tương tự như tác dụng của chất tẩy rửa trên tấm kim loại PCB được phủ một lớp dầu mỡ. Ngoài ra, sức căng bề mặt cũng phụ thuộc nhiều vào độ sạch và nhiệt độ của bề mặt PCB. Chỉ khi năng lượng bám dính lớn hơn nhiều so với năng lượng bề mặt (kết dính), PCB mới có thể có độ bám dính thiếc lý tưởng.

3, với góc thiếc

Một mặt khum được hình thành khi một giọt chất hàn được đặt trên bề mặt của một PCB nóng, được phủ từ thông cao hơn điểm eutectic của vật hàn khoảng 35 ° C. Ở một mức độ nào đó, khả năng dính thiếc của bề mặt kim loại PCB có thể được đánh giá bằng hình dạng của mặt khum. Kim loại không thể hàn được nếu mặt khum có vết cắt ở dưới rõ ràng, trông giống như những giọt nước trên tấm kim loại PCB được bôi dầu mỡ, hoặc thậm chí có xu hướng hình cầu. Chỉ có khum kéo dài đến kích thước nhỏ hơn 30. Góc nhỏ có khả năng hàn tốt.

4. Sự tạo ra các hợp chất hợp kim kim loại

Các liên kết liên kim loại của đồng và thiếc tạo thành các hạt có hình dạng và kích thước phụ thuộc vào thời gian và cường độ nhiệt độ mà chúng được hàn. Ít nhiệt hơn trong quá trình hàn có thể tạo thành cấu trúc tinh thể mịn, điều này làm cho PCB tạo thành một điểm hàn tuyệt vời với độ bền tốt nhất. Thời gian phản ứng quá dài, cho dù là do thời gian hàn PCB quá lâu, nhiệt độ quá cao hoặc cả hai, sẽ dẫn đến cấu trúc tinh thể thô có dạng sỏi và giòn với độ bền cắt thấp.Đồng được sử dụng làm vật liệu cơ bản kim loại của PCB, và thiếc-chì được sử dụng làm hợp kim hàn. Chì và đồng sẽ không tạo thành bất kỳ hợp kim kim loại nào, nhưng thiếc có thể thâm nhập vào đồng. Liên kết liên phân tử giữa thiếc và đồng tạo thành các hợp chất hợp kim kim loại Cu3Sn và Cu6Sn5 tại mối hàn và mối nối kim loại.

Lớp hợp kim kim loại (pha n + ε) phải rất mỏng. Trong hàn laser PCB, độ dày của lớp hợp kim kim loại là 0.1mm trong cấp số. Trong hàn sóng và hàn thủ công, độ dày của liên kết giữa các kim loại của các điểm hàn tốt của PCB là hơn 0.5μm. Do độ bền cắt của mối hàn PCB giảm khi độ dày lớp hợp kim kim loại tăng lên, người ta thường cố gắng giữ độ dày lớp hợp kim kim loại dưới 1μm bằng cách giữ thời gian hàn càng ngắn càng tốt.

Chiều dày của lớp hợp kim kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian hình thành điểm hàn. Tốt nhất, quá trình hàn nên hoàn thành trong khoảng 220 ‘t 2s. Trong điều kiện này, phản ứng khuếch tán hóa học của đồng và thiếc sẽ tạo ra vật liệu liên kết hợp kim kim loại thích hợp Cu3Sn và Cu6Sn5 có độ dày khoảng 0.5μm. Liên kết giữa các kim loại không thích hợp thường gặp ở các mối hàn nguội hoặc mối hàn không được nâng đến nhiệt độ thích hợp trong quá trình hàn và có thể dẫn đến cắt đứt bề mặt mối hàn PCB. Ngược lại, các lớp hợp kim kim loại quá dày, thường gặp ở các mối nối quá nhiệt hoặc hàn quá lâu sẽ dẫn đến độ bền kéo của mối nối PCB rất yếu.