Typowa krzywa temperatury lutowania rozpływowego typowo bezołowiowego stopu Sn96.5Ag3.0Cu0.5.A to obszar ogrzewania, B to obszar stałej temperatury (obszar zwilżania), a C to obszar topienia cyny.Po 260 sekundach następuje strefa chłodzenia.
Tradycyjna krzywa temperatury lutowania rozpływowego Sn96.5Ag3.0Cu0.5 ze stopu Sn96.5Ag3.0Cu0.5
Celem nagrzewania strefy A jest szybkie nagrzanie płytki PCB do temperatury aktywacji topnika.Temperatura wzrasta od temperatury pokojowej do około 150°C w ciągu około 45-60 sekund, a nachylenie powinno wynosić od 1 do 3. Jeśli temperatura rośnie zbyt szybko, może się zapaść i prowadzić do defektów, takich jak kulki lutownicze i mostki.
Strefa stałej temperatury B, temperatura delikatnie wzrasta od 150°C do 190°C.Czas zależy od specyficznych wymagań produktu i jest kontrolowany i wynosi około 60 do 120 sekund, aby w pełni wykorzystać działanie rozpuszczalnika topnika i usunąć tlenki z powierzchni spawania.Jeśli czas będzie zbyt długi, może nastąpić nadmierna aktywacja, wpływająca na jakość spawania.Na tym etapie substancja czynna zawarta w rozpuszczalniku topnika zaczyna działać, a żywica kalafoniowa zaczyna mięknąć i płynąć.Środek aktywny dyfunduje i infiltruje wraz z żywicą kalafoniową na płytce PCB i powierzchni lutowniczej części oraz oddziałuje z powierzchnią tlenku płytki i powierzchni lutowanej części.Reakcja, oczyszczanie spawanej powierzchni i usuwanie zanieczyszczeń.Jednocześnie żywica kalafoniowa szybko rozszerza się tworząc warstwę ochronną na zewnętrznej warstwie powierzchni spawania i izoluje ją od kontaktu z gazami zewnętrznymi, chroniąc powierzchnię spawania przed utlenianiem.Celem ustawienia wystarczającego czasu stałej temperatury jest umożliwienie płytce PCB i częściom osiągnięcia tej samej temperatury przed lutowaniem rozpływowym i zmniejszenie różnicy temperatur, ponieważ zdolność pochłaniania ciepła przez różne części zamontowane na płytce PCB jest bardzo różna.Zapobiegaj problemom z jakością spowodowanym brakiem równowagi temperatur podczas rozpływu, takim jak nagrobki, fałszywe lutowanie itp. Jeśli strefa stałej temperatury nagrzewa się zbyt szybko, topnik w paście lutowniczej szybko się rozszerza i ulatnia, powodując różne problemy z jakością, takie jak pory, wydmuchy cyna i koraliki cynowe.Jeśli czas utrzymywania stałej temperatury będzie zbyt długi, rozpuszczalnik topnika będzie nadmiernie odparowywał i utracił swoją aktywność oraz funkcję ochronną podczas lutowania rozpływowego, co spowoduje szereg niekorzystnych konsekwencji, takich jak wirtualne lutowanie, poczerniałe pozostałości po lutowaniu i matowienie połączeń lutowniczych.W rzeczywistej produkcji czas stałej temperatury należy ustawić zgodnie z charakterystyką rzeczywistego produktu i pasty lutowniczej bezołowiowej.
Odpowiedni czas lutowania strefy C wynosi od 30 do 60 sekund.Zbyt krótki czas topienia cyny może spowodować wady w postaci słabego lutowania, natomiast zbyt długi czas może spowodować nadmiar metalu dielektrycznego lub przyciemnienie połączeń lutowniczych.Na tym etapie proszek stopowy zawarty w paście lutowniczej topi się i reaguje z metalem na lutowanej powierzchni.Rozpuszczalnik topnika wrze w tym czasie i przyspiesza ulatnianie się i infiltrację oraz pokonuje napięcie powierzchniowe w wysokich temperaturach, umożliwiając ciekły lut stopowy płynąć wraz z topnikiem, rozprowadzać się na powierzchni podkładki i owijać końcową powierzchnię lutowania części, tworząc efekt zwilżania.Teoretycznie im wyższa temperatura, tym lepszy efekt zwilżania.Jednakże w zastosowaniach praktycznych należy wziąć pod uwagę maksymalną tolerancję temperatury płytki PCB i części.Regulacja temperatury i czasu strefy lutowania rozpływowego ma na celu osiągnięcie równowagi pomiędzy temperaturą szczytową a efektem lutowania, czyli osiągnięcie idealnej jakości lutowania w akceptowalnej temperaturze szczytowej i czasie.
Po strefie spawania następuje strefa chłodzenia.Na tym etapie lut ochładza się z cieczy do ciała stałego, tworząc połączenia lutowane, a wewnątrz połączeń lutowanych tworzą się ziarna kryształów.Szybkie chłodzenie pozwala uzyskać niezawodne połączenia lutowane o jasnym połysku.Dzieje się tak, ponieważ szybkie chłodzenie może spowodować, że złącze lutowane utworzy stop o zwartej strukturze, podczas gdy wolniejsze chłodzenie spowoduje wytworzenie dużej ilości międzymetalu i utworzenie większych ziaren na powierzchni złącza.Niezawodność wytrzymałości mechanicznej takiego złącza lutowniczego jest niska, a powierzchnia złącza lutowniczego będzie ciemna i o niskim połysku.
Ustawianie temperatury lutowania rozpływowego bezołowiowego
W procesie bezołowiowego lutowania rozpływowego komorę pieca należy obrobić z całego kawałka blachy.Jeśli komora pieca jest wykonana z małych kawałków blachy, w wysokich temperaturach niezawierających ołowiu łatwo może dojść do wypaczenia komory pieca.Bardzo konieczne jest sprawdzenie równoległości toru w niskich temperaturach.Jeśli tor ulegnie odkształceniu w wysokich temperaturach ze względu na materiały i konstrukcję, nie da się uniknąć zakleszczenia i upadku deski.W przeszłości powszechnie stosowanym lutem był Sn63Pb37.Stopy krystaliczne mają tę samą temperaturę topnienia i temperaturę krzepnięcia, obie wynoszą 183°C.Bezołowiowe złącze lutowane SnAgCu nie jest stopem eutektycznym.Jego temperatura topnienia wynosi 217°C-221°C.Temperatura jest stała, gdy temperatura jest niższa niż 217°C, a temperatura jest ciekła, gdy temperatura jest wyższa niż 221°C.Gdy temperatura wynosi od 217°C do 221°C Stop wykazuje stan niestabilny.
Czas publikacji: 27 listopada 2023 r