PCBdagi qo'rg'oshin va qo'rg'oshinsiz lehim va lehim erish nuqtalari

lehim erish nuqtasi

Global elektronika sanoati ekologik barqaror amaliyotga nisbatan sezilarli o'zgarishlarni boshdan kechirmoqda. Ushbu siljishning muhim jihatlaridan biri bosilgan elektron platalar assambleyasida (PCBA) an'anaviy qo'rg'oshinli lehimdan qo'rg'oshinsiz lehimga o'tishdir. Ushbu ikki lehim usuli o'rtasidagi nuanslarni tushunish elektron mahsulotlarning ishonchliligi, ishlashi va atrof-muhitga mosligini ta'minlash uchun juda muhimdir. Ushbu keng qamrovli maqola ikkala lehim texnikasining texnik jihatlari, qiyinchiliklari va amaliy jihatlarini o'rganib chiqadi, bu esa PCB sanoatidagi mutaxassislar uchun qimmatli tushunchalarni beradi.

Lehim bo'g'inlarining ahamiyati

Lehim bo'g'inlari elektron yig'ilishlarning asosi bo'lib, komponentlar va PCBlar o'rtasida mexanik va elektr aloqalarini o'rnatadi. Ushbu bo'g'inlarning yaxlitligi hal qiluvchi ahamiyatga ega; hatto bitta nuqsonli lehim birikmasi butun elektron qurilmaning funksionalligini buzishi mumkin. Shu sababli, elektron ishlab chiqarishda yuqori ishonchlilikka erishish uchun turli xil lehim turlarining xususiyatlari va xatti-harakatlarini tushunish juda muhimdir.

An'anaviy qo'rg'oshin bilan lehimlash

Qo'rg'oshinli lehimning tarkibi va xususiyatlari

Qo'rg'oshin asosidagi lehim, odatda qalay-qo'rg'oshin (SnPb) qotishmasi, o'nlab yillar davomida sanoat standarti bo'lib kelgan. Eng keng tarqalgan Sn37Pb formulasi bir nechta foydali xususiyatlarni taklif etadi:

• Erish nuqtasi: Sn37Pb ning evtektik tarkibi 183 ° C nisbatan past haroratda eriydi.
• Namlik qobiliyati: Zo'r namlanish mustahkam va ishonchli lehim birikmalarini ta'minlaydi.
• Mexanik xususiyatlari: Qo'rg'oshin lehim nisbatan yumshoq bo'lib, zarbani yaxshi singdirish va stressni taqsimlashni ta'minlaydi.

Qo'rg'oshin asosida lehimlashning afzalliklari

Qo'rg'oshin lehimidan foydalanishning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:

• Past erish nuqtasi: Osonroq va kamroq energiya talab qiladigan lehim jarayonlarini osonlashtiradi.
• Yuqori namlanish qobiliyati: Komponentlar va PCBlar o'rtasida kuchli yopishqoqlikni ta'minlaydi.
• Ishonchli mexanik ishlash: Lehimning yumshoqligi mexanik kuchlanishlarni o'zlashtirishga yordam beradi, qo'shma chidamlilikni oshiradi.

Salomatlik va ekologik xavflar

Texnik afzalliklariga qaramay, qo'rg'oshin juda zaharli bo'lib, ishchilar salomatligi va atrof-muhit uchun jiddiy xavf tug'diradi. Bu qat'iy qoidalarga olib keldi va elektron yig'ilishlardan qo'rg'oshinni yo'q qilishga qaratilgan global turtki bo'ldi.

lehim erish nuqtasi

Qo'rg'oshinsiz lehimlash

Qo'rg'oshinsiz lehimning tarkibi va xususiyatlari

SAC305 (96.5% Sn, 3.0% Ag, 0.5% Cu) kabi qalay-kumush-mis (SAC) formulalaridan tashkil topgan qo'rg'oshinsiz lehim qotishmalari ekologik toza alternativ sifatida paydo bo'ldi. Asosiy xususiyatlarga quyidagilar kiradi:

• Erish nuqtasi: SAC305 taxminan 217 ° C da eriydi, bu qo'rg'oshin asosidagi lehimdan yuqori.
• Namlik qobiliyati: Odatda qo'rg'oshin lehimidan ko'ra kambag'alroq, faolroq oqimlarni talab qiladi.
• Mexanik xususiyatlari: Qo'rg'oshinsiz lehim bo'g'inlari odatda qattiqroq va mo'rt bo'ladi.

Qo'rg'oshinsiz lehimlashning qiyinchiliklari

Qo'rg'oshinsiz lehimga o'tish bir qator qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi:

• Yuqori erish nuqtasi: Yuqori ishlov berish haroratini talab qiladi, komponentlar va PCBlarda termal stressni oshiradi.
• Mo'rtlik: Qo'rg'oshinsiz lehimli bo'g'inlar, ayniqsa, termal velosiped sharoitida yorilish va charchoqqa ko'proq moyil bo'ladi.
• Namlik bilan bog'liq muammolar: Yomon namlanish lehimlash parametrlarini aniq nazorat qilishni talab qiladigan to'liq bo'lmagan yoki zaif bo'g'inlarga olib kelishi mumkin.

Qo'rg'oshin va qo'rg'oshinsiz lehim o'rtasidagi keng qamrovli taqqoslash

Erish nuqtasi va termal stress

Qo'rg'oshin asosidagi qo'rg'oshinsiz lehimga o'tish lehim jarayonining termal profilidagi sezilarli o'zgarishlarni o'z ichiga oladi. Qo'rg'oshinsiz lehimlar, masalan, qalay-kumush-mis (SAC) qotishmalariga asoslanganlar, an'anaviy qalay-qo'rg'oshin (SnPb) lehimga (217 ° C) nisbatan yuqori erish nuqtalariga (taxminan 183 ° C) ega. Ushbu yuqori erish nuqtasi yig'ish paytida termal yukni oshiradi va bu bir nechta mumkin bo'lgan muammolarga olib keladi:

• Urish: Yuqori harorat, ayniqsa, bir xil qizdirilmagan bo'lsa, PCB substratining egilishiga olib kelishi mumkin.
• Delaminasyon: PCB qatlamlari yuqori harorat ta'sirida ajralishi mumkin.
• Komponentning shikastlanishi: Nozik komponentlar qo'rg'oshinsiz lehimlash uchun zarur bo'lgan yuqori qayta oqim haroratiga bardosh bera olmaydi.

Ushbu xavflarni kamaytirish uchun ehtiyotkorlik bilan termal boshqaruv zarur. Bunga bir tekis isitishni ta'minlash uchun qayta oqim rejimini optimallashtirish, termal zarbani kamaytirish uchun oldindan isitish bosqichlarini qo'llash va yuqori termal barqarorlikka ega materiallarni tanlash kiradi.

Mexanik ishonchlilik

Mexanik ishonchlilik lehim qo'shma ishlashida hal qiluvchi omil hisoblanadi. Qo'rg'oshinsiz lehim bo'g'inlari odatda qo'rg'oshinga asoslangan hamkasblariga qaraganda qattiqroq va mo'rtroqdir. Mexanik xususiyatlardagi bu farq bir nechta oqibatlarga olib keladi:

• Yoriq: Qo'rg'oshinsiz lehimlarning mo'rtligi ularni mexanik stress ostida yorilishga ko'proq moyil qiladi.
• Charchoq: Avtomobil va aerokosmik elektronikada keng tarqalgan takroriy termal velosiped, qo'rg'oshinsiz lehim birikmalarida charchoqning buzilishiga olib kelishi mumkin.

Ushbu muammolarni hal qilish maxsus strategiyalarni talab qiladi, masalan:

• Qotishma tanlash: Vismut yoki nikel kabi elementlarning ozgina qo'shilishi bilan qotishmalardan foydalanish qo'rg'oshinsiz lehimlarning mexanik xususiyatlarini yaxshilashi mumkin.
• Qo'shma loyiha: Stressni yanada teng taqsimlash va kontsentratsiya nuqtalarini kamaytirish uchun lehim birikmalarini loyihalash.
• Mustahkamlash texnikasi: Lehim bo'g'inlarini qo'llab-quvvatlash va ularning chidamliligini oshirish uchun to'ldirish yoki boshqa mustahkamlash usullarini qo'llash.

Ho'llanish va bo'g'imlarning shakllanishi

Namlanish - lehim birikmalarining shakllanishi va ishonchliligiga ta'sir qiluvchi muhim xususiyat. Qo'rg'oshin asosidagi lehimlar mukammal namlanish qobiliyatini namoyish etadi, minimal kuch bilan kuchli va ishonchli bo'g'inlarni hosil qiladi. Bundan farqli o'laroq, qo'rg'oshinsiz lehimlar ko'pincha past namlanishdan aziyat chekadi va bu mumkin bo'lgan muammolarga olib keladi:

• To'liq bo'lmagan namlash: Yomon namlanish yostiqning to'liq qoplanmaganligiga olib kelishi mumkin, bu esa zaif bo'g'inlarga olib keladi.
• Bo'shatish: Qoplangan havo yoki oqim qoldiqlari lehim birikmasi ichida bo'shliqlar hosil qilib, uning mexanik va elektr yaxlitligini buzishi mumkin.

Qo'rg'oshinsiz lehimlar bilan yuqori sifatli birikma hosil bo'lishini ta'minlash uchun bir nechta strategiyalardan foydalanish mumkin:

• Faol oqimlar: Yaxshi namlanishga yordam beruvchi va oksidlanishni kamaytiradigan faolroq oqim formulalaridan foydalanish.
• Optimallashtirilgan lehimlash parametrlari: namlanishni yaxshilash uchun lehim harorati, vaqt va atmosferani sozlash.
• Yuzaki tayyorlash: Lehimlanadigan yuzalarning toza va oksidlarsiz bo'lishini ta'minlash.

Atrof-muhit va salomatlikka ta'siri

Qo'rg'oshinsiz lehimlashga o'tishning asosiy sababi qo'rg'oshin ta'sirida atrof-muhit va sog'liq uchun xavflarning sezilarli darajada kamayishidir. Qo'rg'oshin inson salomatligi va atrof-muhit uchun jiddiy xavf tug'diradigan zaharli modda bo'lib, bu esa xavfli moddalarni cheklash ( RoHS ) direktivasi kabi qat'iy qoidalarga olib keladi. Qo'rg'oshinsiz lehimlash bu borada bir qator afzalliklarni taqdim etadi:

• Kamaytirilgan toksiklik: Lehimlash jarayonida qo'rg'oshinni yo'q qilish ishchilarga ta'sir qilish xavfini sezilarli darajada kamaytiradi va atrof-muhitning ifloslanishini minimallashtiradi.
• Muharrir moslik: Qo'rg'oshinsiz lehimlash amaliyotini qabul qilish global ekologik qoidalarga rioya qilishni ta'minlaydi.

Biroq, qo'rg'oshinsiz lehimli lehimlar o'z imkoniyatlaridan xoli emas. Qo'rg'oshinsiz lehimlar uchun talab qilinadigan yuqori ishlov berish harorati energiya sarfini oshiradi, bu esa umumiy atrof-muhit iziga ta'sir qilishi mumkin. Ushbu tashvishlarni muvozanatlash uchun ishlab chiqaruvchilar energiya tejaydigan amaliyotlarni qo'llashlari mumkin, masalan:

• Samarali issiqlik boshqaruvi: Energiya sarfini kamaytirish uchun qayta oqimli pechlar va boshqa isitish uskunalarini optimallashtirish.
• Advanced Materials: Pastroq haroratda qo'rg'oshinsiz lehimlash jarayonlarini ta'minlaydigan materiallarni ishlab chiqish va ishlatish.
• Qayta ishlash va chiqindilarni boshqarish: Atrof-muhitga ta'sirni minimallashtirish uchun qayta ishlash va chiqindilarni boshqarish bo'yicha sa'y-harakatlarni kuchaytirish.

Jismoniy xususiyatlarni batafsil taqqoslash

Qo'rg'oshin va qo'rg'oshinsiz lehim o'rtasidagi farqni ko'rsatish uchun ularning jismoniy xususiyatlarini batafsil taqqoslash mumkin:

Jismoniy xususiyatlarni batafsil taqqoslash

Qo'rg'oshinsiz lehimlashda qiyinchiliklar

Oksidlanish

Yuqori lehim harorati oksidlanish xavfini oshiradi, bu esa lehim bo'g'inlarining sifatini yomonlashtirishi mumkin. Ushbu qiyinchilik qo'shma yaxlitlikni saqlash uchun yaxshiroq oqim formulalarini va boshqariladigan lehim muhitini talab qiladi.

Komponentlarning mosligi

Ba'zi komponentlar, ayniqsa plastik paketlar yoki elektrolitik kondansatkichlar, qo'rg'oshinsiz lehimlash uchun zarur bo'lgan yuqori haroratlarga bardosh bera olmaydi. Muvofiqlikni ta'minlash uchun komponentlarni ehtiyotkorlik bilan tanlash va potentsial dizayn tuzatishlari zarur.

Qalay mo'ylovlari

Qo'rg'oshinsiz lehimlar, ayniqsa kalay miqdori yuqori bo'lganlar, kalay mo'ylovining o'sishiga moyil bo'lib, bu elektr qisqarishiga olib kelishi mumkin. Yumshatish strategiyalari nikel kabi to'siq qatlamlaridan foydalanish va tegishli qotishma kompozitsiyalarini tanlashni o'z ichiga oladi.

Supero'tkazuvchilar anodik filament (CAF)

Qo'rg'oshinsiz lehimlash PCBlarda CAF shakllanishini kuchaytirishi mumkin, bu qisqa tutashuvlarga va nosozliklarga olib keladi. Ushbu muammoning oldini olish uchun, ayniqsa, yuqori zichlikdagi yig'ilishlarda qattiq materiallar va jarayon nazorati zarur.

Qo'rg'oshinsiz lehimga o'tish bo'yicha amaliy mulohazalar

Jarayonni sozlash

Qotishma erish nuqtasi qayta oqim profiliga faqat bitta kirish nuqtasidir. SMT lehimlash jarayonida yig'ilgan plataning issiqlik massasi, komponent chegaralari va lehim-pasta yetkazib beruvchining jarayon oynasi ham hisobga olinishi kerak; qotishmaning erish harorati pechning belgilangan nuqtasi emas.

Materiallarni tanlash

To'g'ri materiallarni tanlash juda muhimdir. Komponentlar yuqori haroratlarga bardosh bera olishi kerak va PCBlar tegishli Tg (shisha o'tish harorati) qiymatlariga ega bo'lishi kerak. Bu yig'ilishning qo'rg'oshinsiz lehimlash jarayoniga ishlashga putur etkazmasdan bardosh bera olishini ta'minlaydi.

Ishlab chiqarish uchun dizayn (Dfm)

DFM tamoyillari issiqlik boshqaruvi, qo'shma ishonchlilik va komponentlarni joylashtirishga moslashtirilgan bo'lishi kerak. Muvaffaqiyatli qo'rg'oshinsiz lehimlash uchun prokladka dizaynini optimallashtirish va tegishli termal relyefni ta'minlash juda muhimdir.

Sifat nazorati

Qo'rg'oshinsiz lehimlashga xos bo'lgan nuqsonlarni aniqlash va bartaraf etish uchun rentgen tekshiruvi va avtomatlashtirilgan optik tekshiruv (AOI) kabi sifatni nazorat qilishning takomillashtirilgan choralari zarur. Ushbu tekshiruvlar lehim bo'g'inlarining ishonchliligini va yig'ishning umumiy sifatini ta'minlashga yordam beradi.

CAM muhandislari uchun asosiy fikrlar

Yuzaki tugatish turi va Gerber faylini yaratishga ta'siri

Yuqori zichlikdagi taxtalarni loyihalashda CAM muhandislari sirt qoplamasi turini hisobga olishlari kerak. Qalay purkalgan sirt jarayonlari uchun burg'ulash va yo'naltirish kompensatsiya qiymatlari qalay purkalmagan sirt jarayonlariga nisbatan yuqoriroq. Bu sirt jarayonini, burg'ulash o'lchamini va izlarning kengligi va oralig'ini diqqat bilan ko'rib chiqishni talab qiladi. Bundan tashqari, yuqori ishlov berish haroratiga ega qo'rg'oshinsiz lehimlash izlarning issiqlik kengayishiga ta'sir qiladi. Shuning uchun, iz kengliklari kutilgan oqim yukini qizib ketmasdan ushlab turish uchun mo'ljallangan bo'lishi kerak. Qisqa tutashuvlarning oldini olish uchun, ayniqsa yuqori zichlikdagi dizaynlarda, izlar orasidagi to'g'ri masofa ham juda muhimdir.

Elektr va issiqlikka oid mulohazalar

Sirt qoplamasining turi to'g'ridan-to'g'ri taxta qalinligi va lehim niqobini tozalashga ta'sir qiladi. Turli xil qoplamalar turli xil qalinlik talablariga ega; masalan, qalay bilan püskürtme, jarayon davomida taxtaning shamollashiga yo'l qo'ymaslik uchun eng nozik taxta qalinligiga e'tibor berishni talab qiladi. Bundan tashqari, sirt qoplamasi kerakli lehim niqobi bo'shlig'iga ta'sir qiladi. Qalay bilan purkalgan qoplamalar qalay bilan püskürtülmeyen qoplamalarga qaraganda turli xil jismoniy xususiyatlarga ega bo'lib, optimal ishlash va ishonchlilikni ta'minlash uchun maxsus bo'shliqni sozlashni talab qiladi.

Lehim niqobi dizayni va pad tartibi

Lehim niqobini loyihalashda tanlangan lehim sirtini moslashtirish uchun prokladkalar atrofida tegishli kengayishni ta'minlash juda muhimdir. Odatda yuqori lehimlash haroratini o'z ichiga olgan qo'rg'oshinsiz qoplamalar termal stressni engish uchun biroz kattaroq kengaytirishni talab qilishi mumkin. Lehim niqobini yostiqqa aniq moslashtirish juda muhim, chunki noto'g'ri hizalama lehim ko'prigiga yoki yomon lehim birikmalariga olib kelishi mumkin. Yostiqchaning joylashishiga kelsak, bir xil lehim bo'g'inlari uchun izchil o'lcham va shaklni saqlash juda muhimdir. Bu, ayniqsa, qo'rg'oshinsiz lehimlash uchun juda muhimdir, bu erda qattiqroq va mo'rt bo'g'inlar mexanik nosozlikni oldini olish uchun aniq prokladka dizaynini talab qiladi. To'g'ri to'ldirilmasa va lehimning singib ketishi va bo'shlig'iga yo'l qo'ymaslik uchun yopilmagan bo'lsa, Via-in-pad dizaynlaridan qochish kerak.

Xulosa

PCBAda qo'rg'oshinsiz lehimlashga o'tish atrof-muhit va sog'liqni saqlash masalalari bilan bog'liq bo'lib, jiddiy texnik qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Qo'rg'oshinsiz yig'ilishlarda ishonchli va yuqori sifatli lehim birikmalariga erishish uchun fizik xususiyatlar, jarayon talablari va potentsial nosozlik rejimlaridagi farqlarni tushunish juda muhimdir.

Qo'rg'oshinsiz lehimlash yuqori ishlov berish harorati, oksidlanishning kuchayishi va potentsial ishonchlilik muammolari kabi to'siqlarni keltirib chiqarsa-da, ularni ehtiyotkorlik bilan jarayonni nazorat qilish, material tanlash va dizayn moslashuvi orqali yumshatish mumkin. Sanoat rivojlanishda davom etar ekan, davom etayotgan tadqiqotlar va texnologik yutuqlar elektron ishlab chiqarishda qo'rg'oshinsiz lehimning ishonchliligi va ishlashini yanada oshiradi.