כיצד להגדיר טמפרטורת הלחמה חוזרת ללא עופרת

עקומת טמפרטורת הלחמה מזרימה חוזרת של סגסוגת Sn96.5Ag3.0Cu0.5 מסורתית נטולת עופרת.A הוא אזור החימום, B הוא אזור הטמפרטורה הקבועה (אזור הרטבה), ו-C הוא אזור התכת הפח.אחרי 260S נמצא אזור הקירור.

סגסוגת Sn96.5Ag3.0Cu0.5 מסורתית נטולת עופרת עקומת טמפרטורת הלחמה חוזרת

מטרת אזור החימום A היא לחמם במהירות את לוח ה-PCB לטמפרטורת הפעלת השטף.הטמפרטורה עולה מטמפרטורת החדר לכ-150 מעלות תוך כ-45-60 שניות, והשיפוע צריך להיות בין 1 ל-3. אם הטמפרטורה עולה מהר מדי, היא עלולה לקרוס ולהוביל לפגמים כמו חרוזי הלחמה וגישור.

אזור טמפרטורה קבוע B, הטמפרטורה עולה בעדינות מ-150°C ל-190°C.הזמן מבוסס על דרישות מוצר ספציפיות ונשלט על כ-60 עד 120 שניות כדי לתת משחק מלא לפעילות ממס השטף ולהסיר תחמוצות ממשטח הריתוך.אם הזמן ארוך מדי, עלולה להתרחש הפעלה מוגזמת, המשפיעה על איכות הריתוך.בשלב זה, הסוכן הפעיל בממס השטף מתחיל לפעול, ושרף הרוזין מתחיל להתרכך ולזרום.החומר הפעיל מתפזר וחודר עם שרף הרוזין על כרית ה-PCB ועל משטח קצה ההלחמה של החלק, ומקיים אינטראקציה עם תחמוצת פני השטח של הרפידה ומשטח הלחמת החלק.תגובה, ניקוי המשטח לריתוך והסרת זיהומים.במקביל, שרף הרוזין מתרחב במהירות ליצירת סרט הגנה על השכבה החיצונית של משטח הריתוך ומבודד אותו ממגע עם גז חיצוני, ומגן על משטח הריתוך מפני חמצון.המטרה של קביעת זמן טמפרטורה קבועה מספקת היא לאפשר למשטח ה-PCB ולחלקים להגיע לאותה טמפרטורה לפני ההלחמה מחדש ולצמצם את הפרש הטמפרטורה, מכיוון שיכולות ספיגת החום של חלקים שונים המורכבים על ה-PCB שונות מאוד.מניעת בעיות איכות הנגרמות כתוצאה מחוסר איזון בטמפרטורה במהלך הזרמה חוזרת, כגון מצבות, הלחמות כוזבות וכו'. אם אזור הטמפרטורה הקבועה מתחמם מהר מדי, השטף במשחת ההלחמה יתרחב במהירות ויתנדף, ויגרום לבעיות איכות שונות כגון נקבוביות, מפוצץ פח, וחרוזי פח.אם זמן הטמפרטורה הקבועה ארוך מדי, ממס השטף יתנדף יתר על המידה ויאבד את פעילותו ותפקוד ההגנה שלו במהלך הלחמה חוזרת, וכתוצאה מכך שורה של השלכות שליליות כגון הלחמה וירטואלית, שאריות מפרקי הלחמה מושחרות וחיבורי הלחמה עמומים.בייצור בפועל, יש להגדיר את זמן הטמפרטורה הקבוע בהתאם למאפייני המוצר בפועל ומשחת הלחמה נטולת עופרת.

הזמן המתאים עבור אזור הלחמה C הוא 30 עד 60 שניות.זמן התכת פח קצר מדי עלול לגרום לפגמים כגון הלחמה חלשה, בעוד זמן ארוך מדי עלול לגרום לעודף מתכת דיאלקטרית או להכהות את מפרקי ההלחמה.בשלב זה, אבקת הסגסוגת במשחת ההלחמה נמסה ומגיבה עם המתכת שעל פני השטח המולחמים.ממס השטף רותח בזמן זה ומאיץ את הנידוף והחדירה, ומתגבר על מתח פני השטח בטמפרטורות גבוהות, ומאפשר להלחמת הסגסוגת הנוזלית לזרום עם השטף, להתפשט על פני הרפידה ולעטוף את משטח קצה ההלחמה של החלק כדי ליצור אפקט הרטבה.תיאורטית, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך אפקט ההרטבה טוב יותר.עם זאת, ביישומים מעשיים, יש לקחת בחשבון את סבילות הטמפרטורה המקסימלית של לוח ה-PCB והחלקים.התאמת הטמפרטורה והזמן של אזור ההלחמה החוזרת היא לחפש איזון בין טמפרטורת השיא לאפקט ההלחמה, כלומר להשיג את איכות ההלחמה האידיאלית בתוך טמפרטורת שיא וזמן שיא מקובלים.

לאחר אזור הריתוך נמצא אזור הקירור.בשלב זה ההלחמה מתקררת מנוזל למוצק ליצירת חיבורי הלחמה, ונוצרים גרגרי קריסטל בתוך חיבורי ההלחמה.קירור מהיר יכול לייצר חיבורי הלחמה אמינים עם ברק בהיר.הסיבה לכך היא שקירור מהיר יכול לגרום למפרק ההלחמה ליצור סגסוגת בעלת מבנה הדוק, בעוד שקצב קירור איטי יותר יפיק כמות גדולה של בין-מתכת ויוצר גרגרים גדולים יותר על פני המפרק.האמינות של החוזק המכני של מפרק הלחמה כזה נמוכה, ומשטח הלחמה יהיה כהה וברק נמוך.

הגדרת טמפרטורת הלחמה חוזרת נטולת עופרת

בתהליך הלחמה חוזרת ללא עופרת, יש לעבד את חלל התנור מחתיכת מתכת שלמה.אם חלל התנור עשוי מחתיכות מתכת קטנות, עיוות של חלל התנור יתרחש בקלות תחת טמפרטורות גבוהות ללא עופרת.יש צורך מאוד לבדוק את מקביליות המסלול בטמפרטורות נמוכות.אם המסלול מתעוות בטמפרטורות גבוהות בגלל החומרים והעיצוב, חסימה ונפילה של הלוח יהיו בלתי נמנעים.בעבר, הלחמת עופרת Sn63Pb37 הייתה הלחמה נפוצה.לסגסוגות גבישיות יש אותה נקודת התכה וטמפרטורת נקודת הקפאה, שתיהן 183 מעלות צלזיוס.מפרק הלחמה נטול עופרת של SnAgCu אינו סגסוגת אוטקטית.טווח נקודת ההיתוך שלו הוא 217°C-221°C.הטמפרטורה מוצקה כאשר הטמפרטורה נמוכה מ-217 מעלות צלזיוס, והטמפרטורה נוזלית כאשר הטמפרטורה גבוהה מ-221 מעלות צלזיוס.כאשר הטמפרטורה היא בין 217 מעלות צלזיוס ל-221 מעלות צלזיוס, הסגסוגת מציגה מצב לא יציב.