Sehingga kini, timah masih dianggap sebagai bahan terbaik untuk penyolderan. Malah pes pateri bebas plumbum juga kebanyakannya diperbuat daripada timah dan satu-satunya perbezaan terletak pada ketiadaan plumbum.
Takat lebur timah tulen (Sn) adalah setinggi 231.9°C yang sebenarnya sukar diterima dalam proses pematerian dalam pemasangan PCB (Printed Circuit Board) kerana sesetengah komponen elektronik tidak dapat menahan suhu setinggi itu. Oleh itu, pateri aloi perlu ditambah kepada serbuk timah yang menyumbang kepada sebahagian besar pes pateri, seperti perak (Ag), indium (In), zink (Zn), antimoni (Sb), kuprum (Cu), bismut (Bi) dan lain-lain. Dengan penambahan logam surih ke dalam serbuk timah, takat lebur pes pateri dapat dikurangkan supaya pemasangan PCB boleh dilaksanakan secara besar-besaran dengan penjimatan tenaga.
Tujuan lain menambah logam surih ke dalam pes patera terletak pada fungsinya untuk meningkatkan prestasi bebola patera seperti ketangguhan atau kekuatannya supaya sifat yang sempurna dapat diperoleh dari segi mekanik, elektrik dan prestasi terma selepas pematerian.
Kini, tidak sukar untuk memahami mengapa Sn63Pd37 merangkumi sebahagian besar pateri tampal dengan plumbum. Pateri tampal sebegini boleh mencapai takat lebur setinggi 183°C yang jauh lebih rendah daripada timah tulen. Bagi pateri tampal bebas plumbum, jika sedikit SAC305 ditambah, takat lebur boleh direndahkan kepada 217°C manakala jika sedikit SCN ditambah, takat lebur boleh direndahkan kepada 227°C. Sama ada 217°C atau 227°C adalah lebih rendah daripada takat lebur timah tulen, iaitu 231.9°C.
Selepas dua jenis logam dengan takat lebur tinggi dicampurkan secara berkadar, takat lebur komposit tersebut menurun. Bukankah itu mengejutkan? Sebenarnya, puncanya berpunca daripada beberapa ciri kimia dan tidak akan dibincangkan dalam artikel ini.
Terdapat beberapa jenis logam yang boleh ditambah ke dalam pes pateri untuk memastikan proses pematerian berjalan dengan lancar. Ciri-ciri dan fungsi logam tersebut akan diperkenalkan dalam artikel berikut.
• Perak (Ag)
Secara umumnya, penambahan perak ke dalam pes pateri bertujuan untuk meningkatkan kebasahan pematerian serta menguatkan kekuatan pematerian dan rintangan keletihan. Pes pateri mampu melepasi ujian kitaran sejuk-panas. Namun, jika terlalu banyak perak ditambah (biasanya lebih daripada 4%), bebola pateri akan menjadi rapuh sebaliknya.
• Indium (In)
Indium berkemungkinan merupakan sejenis logam yang boleh dicampurkan dengan timah untuk menjadi logam aloi dengan suhu lebur paling rendah. Takat lebur terendah bagi 52In48Sn boleh serendah 120°C manakala bagi 77.2Sn/20In/2.8Ag boleh serendah 114°C. Dalam sesetengah keadaan, pateri dengan suhu lebur rendah akan menjadi pilihan yang baik kerana ciri fizikal dan kebasahannya yang baik. Namun begitu, indium sangat jarang ditemui di seluruh dunia sehingga harganya sangat mahal. Akibatnya, indium hampir tidak dapat digunakan secara besar-besaran.
• Zink (Zn)
Oleh kerana zink agak biasa, ia boleh dibeli pada harga yang rendah yang serupa dengan plumbum. Walaupun takat lebur aloi zink-timah lebih rendah daripada perak tulen, tiada perbezaan yang ketara. Selain itu, zink mempunyai kelemahan yang jelas iaitu ia mudah bertindak balas dengan oksigen di udara lalu menghasilkan oksida. Oksida ini akan mengurangkan kebasahan pematerian sehingga banyak percikan timah akan terhasil atau kualiti pematerian akan menurun.
• Bismut (Bi)
Bismut juga berfungsi dengan sangat baik dalam membantu menurunkan suhu lebur aloi. Aloi Sn42Bi58 mempunyai suhu lebur serendah 138°C manakala aloi Sn64Bi35Ag1 hanya 178°C. Suhu lebur aloi timah, zink dan bismut boleh serendah 96°C. Bismut menunjukkan prestasi yang sangat baik dari segi kebasahan dan ciri fizikal. Selepas pematerian bebas plumbum menjadi popular, permintaan terhadap bismut meningkat dengan mendadak dan bismut digunakan terutamanya untuk produk yang tidak dapat menahan pematerian bersuhu tinggi. Kelemahan terbesar aloi timah-bismut terletak pada kerapuhannya yang tinggi dan kekuatan bebola pateri yang tidak mencukupi, sebab itulah sedikit perak ditambah untuk meningkatkan kekuatan dan rintangan keletihan.
• Nikel (Ni)
Menambah nikel ke dalam pateri bukanlah untuk menurunkan suhu lebur. Lagipun, berbanding dengan aloi timah-nikel, timah tulen mempunyai suhu lebur yang lebih rendah. Menambah sedikit nikel hanyalah untuk mengelakkan substrat kuprum daripada larut semasa pematerian. Nikel digunakan khususnya dalam pematerian gelombang untuk mengelakkan papan OSP (Organic Solderability Preservative) daripada “menggigit” kuprum, jadi jongkong pateri yang mengandungi aloi SnCuNi (SCN) digunakan dalam pematerian gelombang.
• Kuprum (Cu)
Menambah sedikit kuprum ke dalam pes pateri boleh meningkatkan kekakuan pateri supaya kekuatan bebola pateri dapat dipertingkatkan. Selain itu, sedikit kuprum boleh mengurangkan kesan kakisan yang disebabkan oleh pateri. Jumlah kuprum yang ditambah ke dalam pateri hendaklah kurang daripada 1% kerana lebih daripada 1% kuprum berkemungkinan menurunkan kualiti pematerian.
Timah kekal sebagai asas untuk pematerian yang berkesan dalam pemasangan PCB, tetapi penambahan logam aloi seperti perak, indium dan kuprum meningkatkan prestasi dengan menurunkan takat lebur dan menambah baik kekuatan mekanikal. Peluang untuk mengubah formula pes pateri membolehkan pengeluaran PCB yang pantas dan boleh diulang, yang penting untuk memenuhi spesifikasi ketat elektronik masa kini. Memahami peranan logam aloi memastikan bahawa proses pematerian memberikan sifat mekanikal, elektrik dan terma yang optimum.
Kami di PCBCart menyediakan perkhidmatan pemasangan dan fabrikasi PCB berkualiti tinggi untuk menggabungkan teknik pematerian tercanggih. Berdasarkan kepakaran kami, kami memastikan anda menerima bahan dan teknik pematerian yang sesuai mengikut keperluan khas projek anda bagi meningkatkan kualiti dan jangka hayat produk elektronik anda. Pilih PCBCart untuk ketepatan, kebolehpercayaan dan kecekapan bagi setiap keperluan PCB anda. Dapatkan sebut harga hari ini dan ketahui bagaimana penyelesaian khusus kami dapat menghidupkan projek elektronik anda dengan kualiti dan prestasi yang luar biasa.
Dapatkan Sebut Harga Segera untuk Pemasangan PCB & Pembuatan PCB
