Lodēšanas pasta, smalku metālu sakausējuma daļiņu maisījums, kas suspendēts plūsmas vidē, uzrāda selektīvu metalurģisku savietojamību, nevis universālu pielietojamību. Pieņēmums, ka jebkuru lodējamu savienojumu var izveidot ar standarta Sn-Ag-Cu vai Sn-Pb preparātiem, būtībā pārprot elektroķīmiskos un termodinamiskos ierobežojumus, kas regulē starpmetālu saišu veidošanos.
Īsā atbilde ir nē,{0}}bet tas tik tikko nesaskrāpē virsmu
Lūk, lieta. Kad es pirmo reizi sāku strādāt ar elektronikas montāžu, es pieļāvu iesācēju kļūdu, pieņemot, ka lodēšanas pasta ir sava veida burvju līme metāliem. Mēģināja tieši savienot alumīnija siltuma izlietnes. Pilnīga katastrofa. Pasta vienkārši salocījās un nosēdās kā ūdens uz vaskotas automašīnas.
Realitāte? Iespējams, 40% parasto metālu darbojas diezgan labi ar lodēšanas pastu. Pārējie? Jūs cīnāties ar fiziku.
Kas patiesībā notiek molekulārā līmenī
Slapināšanas leņķis nosaka visu. Kad izkusis lodmetāls saskaras ar metāla virsmu, var notikt trīs lietas:
Lodmetāls izkliedējas plakani un plāni (θ zem 30 grādiem)-veidojas ciets savienojums. Varš to dara skaisti. Tāpat arī zelts, sudrabs un lielākā daļa misiņa sakausējumu.
Vai arī lodēšanas lodītes uz augšu, atsakās plūst (θ virs 90 grādiem). Alumīnijs. Katru reizi.
Šī starpzona ap 60-70 grādiem ir vieta, kur lietas kļūst neparedzamas. Šeit dzīvo niķelis. Dažreiz strādā, dažreiz nē. Atkarīgs no dienas, plūsmas aktivitātes, vai Merkurs atrodas retrogrādā.
Oksīda plēves: neredzamais ienaidnieks
Alumīnijs padara mani traku.
Pats metāls kūst 660 grādos. Oksīda slānis pārklāj to? 2072 grādi. Tātad jums ir šis mikroskopiski plāns keramikas apvalks, kas burtiski pārveidojas dažu sekunžu laikā pēc noņemšanas. Standarta kolofonija plūsma to nevar pieskarties. Agresīvās skābes plūsmas to nevar pieskarties. Oksīds tikai pasmejas par jūsu mēģinājumiem.
Titāna velk to pašu triku. Arī nerūsējošais tērauds, lai gan hroma oksīda slānis ir nedaudz vieglāk pārvaldāms, izmantojot specializētas plūsmas, kurām ir H (augsta aktivitāte) saskaņā ar IPC J-STD-004.
| Metāls | Oksīda barjera | Praktisks rezultāts |
|---|---|---|
| Varš | Cu₂O, minimāls | Lieliska mitrināšana |
| Alumīnijs | Al₂O3, izturīgs | Vispirms ir nepieciešams niķelēts |
| Titāns | TiO₂, nekavējoties atjaunojas | Tikai vakuumlodēšana |
| Nerūsējošais | Cr₂O3 pasīvā plēve | Varbūt īpaša plūsma |
Metāli, kas vienkārši darbojas
Varš. Alva. Svins. Sudrabs. Zelts (ar brīdinājumiem). Misiņš. Bronza.
Tie ir tavi draugi. Standarta SAC305 pasta, standarta reflow profils, standarta rezultāti. Virsmas enerģijas izlīdzinās. Plūsma dara savu darbu. Intermetāliski savienojumi veidojas saskarnē -Cu₆Sn₅ un Cu₃Sn vara savienojumos-, un jūs iegūstat uzticamus mehāniskos un elektriskos savienojumus.
Zelts tomēr ir interesants. Pārāk daudz zelta locītavā izraisa trauslumu. Alvas -zelta intermetāliskais AuSn₄ ir trausls kā stikls. Tāpēc ENIG apdare saglabā zelta slāni plānu-parasti 0,05–0,1 mikrometru. Palieliniet biezumu, un jūsu locītavas saplaisā termiskā cikla laikā.
Tad ir neiespējamais saraksts
Volframs. Molibdēns. Tantals.
Kušanas temperatūra ir tik augsta, ka parastā lodēšanas pasta būtībā ir istabas{0}}temperatūras materiāls. Volframs atrodas 3422 grādu leņķī. Jūsu tipiskā bezsvina- pastas šķidrums ir aptuveni 220 grādi. Matemātika nedarbojas. Jums būs nepieciešami aktīvie cietlodēšanas sakausējumi, kas satur titānu vai cirkoniju, vakuuma krāsnis, kontrolēta atmosfēra.
Tas nenotiek standarta SMT līnijā.
Ugunsizturīgiem metāliem ir vajadzīgas pilnīgi atšķirīgas pieejas
Es neizlikšos par vakuumlodēšanas ekspertu{0}}tā ir pavisam cita disciplīna. Taču princips ietver aktīvos elementus, kas ķīmiski samazina oksīda slāni in situ, kamēr lodēšanas sakausējums mitrās un plūst. Temperatūra svārstās no 800 grādiem līdz pat 1000 grādiem. Iekārtu izmaksas ir astronomiskas.
Hobistu nolūkos, ja projektā saskaraties ar volframu vai molibdēnu, reālistiskas iespējas ir mehāniski stiprinājumi vai vadošas līmvielas.
Piezīme par magniju
Magnijs ir pelnījis savu brīdinājumu. Papildus oksīda problēmai (kas ir smaga), magnijs ir viegli uzliesmojošs. Siltuma izmantošana halogēnus saturošu plūsmas savienojumu klātbūtnē rada patiesi bīstamus apstākļus. Lielākā daļa iekārtu aizliedz lodēšanas mēģinājumus ar magniju.
Tikai nevajag.
Virsmas apstrāde maina vienādojumu
Šeit tas kļūst interesanti praktiskiem lietojumiem. Alumīniju nevar lodēt tieši,-bet pārklāj to ar niķeli, un pēkšņi jūs strādājat ar niķeļa virsmu. Standarta pasta darbojas labi.
Pusvadītāju rūpniecība to pastāvīgi izmanto. Silīciju nevar pielodēt. Nevar arī keramikas pamatnes. Bet uzklājiet plānus-plēves metalizācijas slāņus-titāna adhēzijas slāni, niķeļa barjeru, zelta apdari-, un jūs esat izveidojis lodējamu virsmu uz nepielodāma materiāla.
Parastie pārklājumi, kas nodrošina lodēšanu:
- Bezelektrisks niķeļa iegremdēšanas zelts (ENIG)
- Organiskais lodēšanas konservants (OSP) virs vara
- Karstā gaisa lodēšanas izlīdzināšana (HASL)
- Iegremdējamais sudrabs
- Iegremdējamā alva
Plūsmas aktivitātes līmeņiem ir lielāka nozīme, nekā cilvēki saprot
IPC J{0}}STD-004 klasifikācijas sistēma sadala plūsmu trīs aktivitātes līmeņos. Lielākā daļa cilvēku bez domāšanas satver visu, kas atrodas atvilktnē.
Zema aktivitāte (L apzīmējums) darbojas tīram vara ar svaigām virsmām. Vidēja (M) nodrošina vieglu oksidēšanu un lielāko daļu ražošanas scenāriju. Augsts (H) uzbrūk smagākiem oksīdiem, bet atstāj kodīgus atlikumus, kuriem nepieciešama rūpīga tīrīšana.
Mazlodējamiem metāliem-niķelis, dažas nerūsējošās tērauda kategorijas, novecojušais varš-pārlecot līdz augstai-aktivitātes plūsmai, dažkārt atšķir panākumus vai neveiksmes. Bet pēc tam jums noteikti ir jātīra. Šīs atliekas ir higroskopiskas. Tie uzsūks mitrumu un lēnām korodēs locītavu no iekšpuses.
Temperatūra rada savus ierobežojumus
Svinu-bezošajai pastai ir nepieciešama augstāka plūsmas temperatūra nekā tradicionālajam alvas-svinam. Maksimālā temperatūra parasti sasniedz 240–250 grādus, dažreiz augstāka SAC sakausējumiem.
Tas rada problēmas ar:
Cinks (kūst 419 grādu temperatūrā, bet lodēšanas temperatūrā slikti deformējas)
Daži polimēru substrāti
Temperatūras{0}}jutīgi komponenti tuvumā
Un otrā galējībā, tieši šādiem scenārijiem pastāv zemas-kušanas metāli, piemēram, indija-bāzes lodmetāli,-taču tie zaudē mehānisko izturību un arī nav saderīgi ar visiem parastajiem metāliem.
Mans godīgs vērtējums par praktisko darbu
Ja veicat PCB montāžu ar standarta vara pēdām un kopīgiem komponentu galiem, lodēšanas pasta darbojas tieši tā, kā paredzēts. Nepārdomājiet to.
Ja meklējat konstrukciju alumīnija savienojumus, nerūsējošā tērauda mezglus vai eksotiskus sakausējumus,{0}}apturiet un vispirms izpētiet konkrēto metalurģijas kombināciju. Pastas ražotāja datu lapa nepateiks visu. Jums var būt nepieciešama iepriekšēja-alvošana, specializētas plūsmas, barjeras pārklājumi vai pavisam citi savienošanas procesi.
Un, ja kāds jums pasniedz volframa elektrodu, lūdzot to pielodēt pie vara kopnes stieņa, vienkārši sakiet nē.
Plašākais princips
Lodēšana būtībā ir zemas{0}}temperatūras metalurģiskas savienošanas process, kas optimizēts šauram saderīgu materiālu klāstam. Tā attīstījās līdzās elektronikas ražošanai, kurā vēsturiski gandrīz vienīgi tika izmantots varš, alva, svins un saistītie sakausējumi. Procesam nekad nebija nepieciešams pielāgot ugunsizturīgus metālus vai reaktīvus metālus vai metālus ar izturīgām oksīda barjerām.
Šiem materiāliem ir nepieciešami pilnīgi dažādi procesi: lodēšana, metināšana, difūzijas savienošana, mehāniskā stiprināšana. Katram sava vieta. Lodēšanas pastai ir arī sava vieta-tikai ierobežotākai, nekā varētu ieteikt mārketinga materiāli.
