Penyolderan gelombang memainkan peranan penentu dalam menetapkan komponen pada Papan Litar Bercetak semasa proses pemasangan PCB. Apabila teknologi pembuatan secara beransur-ansur dipertingkatkan dan kesedaran perlindungan alam sekitar semakin meningkat, penyolderan gelombang selanjutnya diklasifikasikan kepada penyolderan gelombang berplumbum dan penyolderan gelombang bebas plumbum. Perbezaan kandungan sudah pasti akan membawa kepada perbezaan dari segi teknologi pembuatan semata-mata untuk memastikan kualiti yang optimum. Oleh itu, adalah sangat penting untuk memahami perbezaan antara teknologi penyolderan yang digunakan dalam penyolderan gelombang berplumbum dan bebas plumbum.
Kontras Kandungan Pateri
• Pateri yang biasa digunakan dalam pematerian gelombang plumbum ialah
a. Pateri eutektik: Sn37PbIa berfungsi sebagai satu fasa homogen tunggal dengan suhu lebur 183°C, yang terdiri daripada dua fasa (Sn dan Pb) dengan takat lebur berbeza.
b. Pateri: Sn36Pb2AgSedikit Ag dicampurkan ke dalam pateri SnPb untuk dua tujuan berikut:
Matlamat#1: Ia boleh mengurangkan takat lebur pateri seperti Sn36Pb2Ag yang mempunyai takat lebur 179°C, meningkatkan kebolehrserakan dan kekuatan pematerian serta menjadikan sambungan pateri berkilau dengan cantik. Jenis pateri ini sangat sesuai digunakan untuk unit kristal kuarza, peranti seramik, termistor, peranti filem tebal, Litar Bersepadu (IC) dan komponen yang disalut Ag.
Matlamat #2: Untuk menghentikan pateri dan Ag daripada resapan bersama pada logam asas, Ag perlu ditambah ke dalam pateri terlebih dahulu. Hasilnya, resapan Ag pada seramik dan mika dapat dihentikan dan lapisan Ag tidak boleh terkopek, yang merupakan ciri aplikasi utama bagi jenis pateri ini.
• Pateri yang biasa digunakan dalam pematerian gelombang bebas plumbum ialah
a. Aloi Sn3.0Ag0.5Cu (diringkaskan sebagai SAC305). Pada masa ini ia merupakan unsur yang paling meluas digunakan dalam industri dengan julat suhu leburnya dari 217°C hingga 220°C. Sn3.8Ag0.7Cu (disingkatkan sebagai SAC387) ialah unsur monokristal bagi aloi SnAgCu dengan suhu lebur 217°C.
b. Aloi Sn0.7CuSebagai unsur monokristal bagi aloi siri SnCu, Sn0.7Cu mempunyai suhu lebur 227°C iaitu 9°C lebih tinggi daripada SAC305. Oleh itu, apabila suhu pematerian melebihi 250°C, ia tidak lagi sesuai untuk pematerian aliran semula.
Tetingkap Proses untuk Pateri Gelombang
• Pimpin Pematerian Gelombang
a. Mengenai pateri eutektik Sn37Pb:
1). Suhu pematerian gelombang. Apabila melibatkan suhu pematerian aloi eutektik Sn37Pb, ia hendaklah 37°C lebih tinggi daripada suhu leburnya. Oleh itu, suhu pematerian teori ialah 220°C (183°C tambah 37°C).
Suhu pematerian tidak sama dengan suhu takungan pateri dalam proses pematerian. Sepanjang keseluruhan proses pematerian gelombang, suhu lebur ialah suhu perantaraan antara suhu takungan pateri dan suhu kerja yang dipateri. Untuk memastikan kebasahan pateri yang sangat baik, selepas ia mencapai suhu kebasahan minimum, suhu takungan pateri perlu dinaikkan lagi sehingga menghampiri 250°C bagi mengimbangi kehilangan haba lain supaya keseimbangan haba dapat dicapai dalam pematerian gelombang.
2). Masa pateri gelombang. Untuk mendapatkan kesan penyolderan gelombang yang optimum, satu sambungan pateri hendaklah direndam dalam pateri gelombang selama 2 hingga 4 saat.
b. Bagi pateri Sn36Pb2Ag, julat proses pateri gelombangnya boleh ditetapkan dengan menggunakan pateri Sn37Pb sebagai rujukan.
• Pateri Gelombang Bebas Plumbum
Pemilihan suhu bagi pematerian gelombang bebas plumbum ialah kaedah penting untuk mengatasi kebasahan tidak mencukupi bagi pateri bebas plumbum. Selaras dengan julat suhu kebasahan terbaik semasa pematerian gelombang, lazimnya suhu perlu dipilih 50°C lebih tinggi daripada suhu lebur tertinggi. Sehubungan itu, tetingkap pemprosesan pateri bebas plumbum yang biasa disyorkan digambarkan seperti di bawah untuk mendapatkan kebasahan terbaik.
a. Mengenai pateri SAC305:
1). Suhu pematerian gelombang: 250°C hingga 260°C
2). Masa penyolderan gelombang: tempoh masa yang disyorkan ialah 3 hingga 5 saat
b. Mengenai aloi Sn0.7Cu:
1). Suhu pateri gelombang: 260°C hingga 270°C
2). Masa pematerian gelombang: bersamaan dengan SAC305
Fluks dan Pra-pemanasan
|
Item
|
Penyolderan Gelombang Plumbum
|
Penyolderan Gelombang Bebas Plumbum
|
Jenis Flux dan
Berat Bersalut |
1. Asas alkohol asid organikfluks tanpa pembersihandigunakan dalam pematerian gelombang plumbum dengan aktiviti rendah.
2. Kandungan fluks terpakai hendaklah dikawal dalam julat antara 300 hingga 750mg/dm2. |
1. Fluks berasaskan air asid organik digunakan dalam pematerian gelombang bebas plumbum dengan aktiviti tinggi.
2. Berat salutan adalah setara dengan yang digunakan dalam pematerian gelombang plumbum. |
| Suhu Pramemanas |
Pada akhir prapemanasan, suhu permukaan PCB hendaklah dikawal dalam julat antara 70 hingga 80°C. |
Pada akhir pra-pemanasan, suhu permukaan PCB hendaklah dikawal dalam julat antara 100 hingga 130°C. |
| Mod Prapemanasan |
Satu hingga tiga zon pra-pemanasan boleh digunakan berdasarkan keadaan praktikal dengan setiap zon pra-pemanasan sepanjang 600mm.
1. Dalam zon pra-pemanasan pertama, unit pemanasan IR gelombang sederhana digunakan, yang mampu membekalkan tenaga IR dan panjang gelombang yang sesuai untuk mengaktifkan bahan aktif dalam fluks dan menghalang pelarut daripada meruap daripada bahan pada fasa awal.
2. Zon prapemanasan kedua dan ketiga memanfaatkan pemanasan perolakan paksa supaya pelarut berlebihan dapat disingkirkan sebelum melalui pematerian gelombang. |
Satu hingga empat zon pra-pemanasan boleh digunakan berdasarkan keadaan praktikal dengan setiap zon pra-pemanasan sepanjang 600mm.
1. Di zon prapemanasan pertama, unit pemanasan IR gelombang sederhana digunakan, yang mampu membekalkan tenaga IR dan panjang gelombang yang sesuai untuk mengaktifkan bahan aktif dalam fluks dan menghalang pelarut daripada meruap daripada bahan pada fasa awal.
2. Zon prapemanasan kedua hingga keempat memanfaatkan pemanasan perolakan paksa supaya lebihan air dapat disingkirkan sebelum melalui pematerian gelombang. |
Lengkung Masa-Suhu Pateri Gelombang
Parameter proses teknologi pematerian gelombang menumpukan pada lengkung masa-suhu pematerian gelombang.
• Pimpin Pematerian Gelombang
Lengkung masa-suhu ditunjukkan di bawah apabila pateri Sn37Pb digunakan sebagai pateri dalam pematerian gelombang.
• Pateri Solder Gelombang Bebas Plumbum
Oleh kerana pateri bebas plumbum seperti SAC305 mempunyai kebasahan yang lebih buruk berbanding Sn37Pb, kecacatan lubang tembus cenderung berlaku apabila komponen lubang tembus menjalani pematerian gelombang. Oleh itu, beberapa pengubahsuaian perlu dibuat pada lengkung masa-suhu untuk pematerian gelombang bebas plumbum, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Kawalan Kekotoran Kuprum dalam Pateri Gelombang
Dalam takungan pateri bagi pematerian gelombang, apabila kandungan kuprum berubah sebanyak 0.2% (berat), suhu fasa cecair akan berubah sehingga 6°C pada kadar maksimum. Perubahan yang begitu besar akan menyebabkan pateri cecair mengalami pengubahsuaian besar dari segi ketakselarasan prestasi. Selain itu, kecairan pateri semakin berkurang, menjejaskan fungsi mekanikal proses gelombang dengan peningkatan kecacatan pematerian seperti pembentukan jambatan. Oleh itu, kawalan terhadap kekotoran kuprum dalam takungan pateri adalah sangat penting.
• Pimpin Penyolderan Gelombang
Kawalan ke atas kuprum dalam takungan pateri bagi pematerian gelombang berplumbum adalah berdasarkan dua fenomena fizikal berikut:
a. Perbezaan ketumpatan. Apabila unsur kuprum dileburkan dalam takungan pateri, ia kemudian akan wujud sebagai sejenis sebatian kimia logam Cu6Sn5. Oleh kerana ketumpatan Sn37Pb ialah 8.5g/cm3dan Cu6Sn58.3 g/cm3, yang terakhir terapung di permukaan cecair Sn37Pb dalam tab mandi pateri.
b. Perbezaan takat lebur. Takat lebur Cu6Sn5adalah 5 hingga 10°C lebih tinggi daripada Sn37Pb dan adalah 5 hingga 10°C lebih tinggi daripada SnPb. Akibatnya, suhu takungan pateri boleh dikurangkan di bawah takat lebur Cu6Sn5 dan kemudian alat khas digunakan untuk mengambil gangsa tembaga dan timah yang kemudiannya akan disingkirkan. Akhirnya, pateri ekologi asal dengan ketulenan tinggi akan digunakan untuk menambah takungan pateri.
• Pateri Gelombang Bebas Plumbum
Semasa proses pematerian gelombang bebas plumbum, apabila kuprum sebagai bendasing mencapai 1.55(wt)% dalam takungan pateri, pateri disarankan untuk dinaik taraf. Kerana sebaik sahaja nilai ini melebihi, kebolehbasahan kebanyakan aloi bebas plumbum akan menurun dengan ketara.
a. Sejauh yang berkaitan dengan pematerian gelombang bebas plumbum, sebatian kimia SnCu Cu6Sn5dengan ketumpatan 8.3g/cm3yang lebih tinggi daripada kedua-dua SnAgCu dan SnCu, menyebabkan sebatian kimia SnCu Cu6Sn5gagal terapung kerana tersebar dalam pateri cair dengan begitu banyak kecacatan pematerian yang terhasil.
b. Berkenaan dengan pematerian gelombang bebas plumbum, apabila kelajuan tembaga yang melebur ke dalam takungan pateri dan tembaga yang dikeluarkan daripada takungan pateri oleh PCB mengimbangi kesan pencairan pateri yang baru dibekalkan, kandungan tembaga dalam takungan pateri akan mencapai keseimbangan dinamik dan pematerian mesti dijalankan serta-merta di bawah perlindungan nitrogen.
PCBCart Menawarkan Teknik Pembuatan Penyolderan Berplumbum dan Penyolderan Bebas Plumbum untuk Pemasangan PCB
Kami memahami bahawa projek yang berbeza memerlukan teknik pematerian yang berbeza. Untuk memenuhi semua keperluan pelanggan, kami menawarkan kedua-dua Teknik Pematerian Berplumbum dan Teknik Pematerian Bebas Plumbum untuk pemasangan papan litar bercetak. Ingin tahu berapa kos kerja Pemasangan PCB anda? Klik butang berikut untuk mendapatkan sebut harga PCBA, ia tidak memerlukan walau satu sen pun!
Meminta Sebut Harga Perhimpunan PCB - Pateri Berplumbum/Tanpa Plumbum
Sumber Berguna
•Perkhidmatan Pembuatan PCB Ciri Penuh
•Perkhidmatan Pemasangan PCB Lanjutan dengan Pelbagai Pilihan Nilai Tambah
•Pengenalan Teknologi Pembuatan PCB Bebas Plumbum
•Perbandingan antara Prosedur Pembuatan Pematerian Berplumbum dan Pematerian Bebas Plumbum dalam PCBA
•Perbandingan Kebolehpercayaan antara Sambungan Pateri Berplumbum dan Bebas Plumbum
