จนถึงปัจจุบัน ดีบุกยังคงถือเป็นวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับการบัดกรี แม้แต่ครีมประสานปลอดสารตะกั่วก็ยังทำมาจากดีบุกเป็นหลัก และความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือไม่มีสารตะกั่ว
จุดหลอมเหลวของดีบุกบริสุทธิ์ (Sn) สูงถึง 231.9°C ซึ่งแทบไม่สามารถยอมรับได้ในการบัดกรีระหว่างการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB: Printed Circuit Board) เนื่องจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บางชนิดไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงขนาดนั้นได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเติมโลหะผสมสำหรับบัดกรีลงในผงดีบุกซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของครีมประสาน เช่น เงิน (Ag), อินเดียม (In), สังกะสี (Zn), แอนติโมนี (Sb), ทองแดง (Cu), บิสมัท (Bi) เป็นต้น เมื่อมีการเติมโลหะปริมาณน้อยเหล่านี้ลงในผงดีบุก จุดหลอมเหลวของครีมประสานจะลดลง ทำให้สามารถดำเนินการประกอบ PCB ได้ในปริมาณมากพร้อมทั้งประหยัดพลังงาน
วัตถุประสงค์อีกประการหนึ่งของการเติมโลหะร่องรอยลงในครีมบัดกรีอยู่ที่บทบาทของมันในการปรับปรุงสมรรถนะของลูกบัดกรี เช่น ความเหนียวหรือความแข็งแรง เพื่อให้ได้คุณสมบัติที่สมบูรณ์แบบในด้านกลศาสตร์ ไฟฟ้า และสมรรถนะทางความร้อนหลังการบัดกรี
ตอนนี้ การทำความเข้าใจว่าทำไม Sn63Pd37 จึงคิดเป็นสัดส่วนส่วนใหญ่ของครีมประสานที่มีสารตะกั่วจึงไม่ใช่เรื่องยาก ครีมประสานชนิดนี้สามารถมีจุดหลอมเหลวสูงถึง 183°C ซึ่งต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของดีบุกบริสุทธิ์มาก สำหรับครีมประสานไร้สารตะกั่ว หากเติม SAC305 เล็กน้อย จุดหลอมเหลวสามารถลดลงมาอยู่ที่ 217°C ในขณะที่หากเติม SCN เล็กน้อย จุดหลอมเหลวสามารถลดลงมาอยู่ที่ 227°C ทั้ง 217°C และ 227°C ต่างก็ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของดีบุกบริสุทธิ์ซึ่งอยู่ที่ 231.9°C
หลังจากนำโลหะสองชนิดที่มีจุดหลอมเหลวสูงมาผสมกันในสัดส่วนที่เหมาะสมแล้ว จุดหลอมเหลวของวัสดุผสมกลับลดลง ไม่น่าประหลาดใจหรือ? แท้จริงแล้ว สาเหตุของปรากฏการณ์นี้เกิดจากคุณลักษณะทางเคมีบางประการ ซึ่งจะไม่กล่าวถึงในบทความนี้
มีโลหะบางชนิดที่สามารถเติมลงในครีมบัดกรีเพื่อให้การบัดกรีดำเนินไปได้อย่างราบรื่น คุณลักษณะและหน้าที่ของโลหะเหล่านั้นจะถูกแนะนำในบทความต่อไปนี้
• เงิน (Ag)
โดยทั่วไปแล้ว การเติมเงินลงในครีมประสานมีจุดประสงค์เพื่อเพิ่มความเปียกของการบัดกรี และเสริมความแข็งแรงรวมถึงความทนทานต่อความล้าของรอยบัดกรี ครีมประสานสามารถผ่านการทดสอบการวนรอบอุณหภูมิร้อน-เย็นได้ อย่างไรก็ตาม หากเติมเงินมากเกินไป (โดยทั่วไปมากกว่า 4%) ลูกประสานจะเปราะแทน
• อินเดียม (In)
อินเดียมอาจเป็นโลหะชนิดหนึ่งที่สามารถผสมกับดีบุกเพื่อกลายเป็นโลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำที่สุด จุดหลอมเหลวต่ำสุดของโลหะผสม 52In48Sn สามารถต่ำได้ถึง 120°C ในขณะที่โลหะผสม 77.2Sn/20In/2.8Ag สามารถมีจุดหลอมเหลวต่ำได้ถึง 114°C ในบางกรณี การใช้บัดกรีที่มีจุดหลอมเหลวต่ำจะเป็นตัวเลือกที่ดีเนื่องจากมีคุณสมบัติทางกายภาพและความเปียกติดที่ดี อย่างไรก็ตาม อินเดียมเป็นทรัพยากรที่หายากมากทั่วโลกจึงมีราคาแพงมาก ส่งผลให้ยากต่อการนำอินเดียมไปใช้ในระดับมหภาคหรือในวงกว้าง
• สังกะสี (Zn)
เนื่องจากสังกะสีเป็นโลหะที่ค่อนข้างธรรมดา จึงสามารถซื้อได้ในราคาต่ำใกล้เคียงกับตะกั่ว แม้จุดหลอมเหลวของโลหะผสมสังกะสี–ดีบุกจะต่ำกว่าของเงินบริสุทธิ์ แต่ก็แทบไม่แตกต่างกัน นอกจากนี้ สังกะสียังมีข้อเสียที่ชัดเจนคือทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศได้ง่ายจนเกิดออกไซด์ ซึ่งออกไซด์นี้จะลดความเปียกของบัดกรี ทำให้เกิดการกระเด็นของดีบุกจำนวนมากหรือทำให้คุณภาพการบัดกรีลดลง
• บิสมัท (Bi)
บิสมัทยังมีประสิทธิภาพสูงมากในการช่วยลดอุณหภูมิการหลอมเหลวของโลหะผสม โลหะผสม Sn42Bi58 มีอุณหภูมิการหลอมเหลวต่ำเพียง 138°C ในขณะที่ Sn64Bi35Ag1 มีอุณหภูมิการหลอมเหลวเพียง 178°C อุณหภูมิการหลอมเหลวของโลหะผสมดีบุก สังกะสี และบิสมัทสามารถต่ำได้ถึง 96°C บิสมัทมีสมรรถนะที่ดีมากในด้านความเปียกติดและคุณสมบัติทางกายภาพ หลังจากการบัดกรีปลอดสารตะกั่วได้รับความนิยม ความต้องการใช้บิสมัทก็เพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก และบิสมัทถูกใช้หลัก ๆ สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ไม่สามารถทนต่อการบัดกรีที่อุณหภูมิสูงได้ ข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดของโลหะผสมดีบุก-บิสมัทคือมีความเปราะสูงและความแข็งแรงของลูกประสานไม่เพียงพอ ซึ่งเป็นเหตุผลที่มีการเติมเงินในปริมาณเล็กน้อยเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานต่อความล้า
• นิกเกิล (Ni)
การเติมนิกเกิลลงในบัดกรีไม่ได้มีจุดประสงค์เพื่อลดอุณหภูมิหลอมเหลว ท้ายที่สุดแล้ว เมื่อเทียบกับโลหะผสมนิกเกิล-ดีบุก ดีบุกบริสุทธิ์จะมีอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำกว่า การเติมนิกเกิลเพียงเล็กน้อยก็เพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นทองแดงฐานละลายตัวในระหว่างการบัดกรี นิกเกิลถูกใช้เป็นพิเศษในกระบวนการเวฟโซลเดอริงเพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นวงจรที่เคลือบ OSP (Organic Solderability Preservative) “กัดกิน” ทองแดง ดังนั้นแท่งบัดกรีที่มีโลหะผสม SnCuNi (SCN) จึงถูกนำมาใช้ในกระบวนการเวฟโซลเดอริง
• ทองแดง (Cu)
การเติมทองแดงเล็กน้อยลงในครีมบัดกรีสามารถเพิ่มความแข็งแกร่งของบัดกรีได้ ทำให้ความทนทานของลูกบัดกรีเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ทองแดงในปริมาณเล็กน้อยยังสามารถลดผลกระทบจากการกัดกร่อนที่เกิดจากบัดกรีได้ ปริมาณทองแดงที่เติมลงในบัดกรีควรน้อยกว่า 1% เนื่องจากหากมีทองแดงมากกว่า 1% อาจทำให้คุณภาพการบัดกรีลดลง
ดีบัวยังคงเป็นพื้นฐานสำหรับการบัดกรีที่มีประสิทธิภาพในการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แต่การเติมโลหะผสมอื่น ๆ เช่น เงิน อินเดียม และทองแดง ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้วยการลดจุดหลอมเหลวและเพิ่มความแข็งแรงทางกล โอกาสในการปรับสูตรของครีมประสานทำให้สามารถผลิตแผงวงจรพิมพ์ได้อย่างรวดเร็วและทำซ้ำได้ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตอบสนองต่อข้อกำหนดที่เข้มงวดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน การทำความเข้าใจบทบาทของโลหะผสมช่วยให้มั่นใจได้ว่ากระบวนการบัดกรีจะให้คุณสมบัติทางกล ไฟฟ้า และความร้อนที่เหมาะสมที่สุด
ที่ PCBCart เราให้บริการประกอบและผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) คุณภาพเยี่ยม เพื่อผสานเทคนิคการบัดกรีล้ำสมัยที่ดีที่สุด จากความเชี่ยวชาญของเรา เรามั่นใจว่าคุณจะได้รับวัสดุบัดกรีและเทคนิคที่เหมาะสมตามความต้องการเฉพาะของโครงการ เพื่อยกระดับคุณภาพและยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณ เลือกใช้ PCBCart เพื่อความแม่นยำ ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพสำหรับทุกความต้องการด้าน PCB ของคุณ ขอใบเสนอราคาวันนี้ และค้นพบว่าบริการโซลูชันเฉพาะสำหรับคุณของเราจะช่วยทำให้โครงการอิเล็กทรอนิกส์ของคุณมีชีวิตขึ้นมาด้วยคุณภาพและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมได้อย่างไร
ขอใบเสนอราคาทันทีสำหรับการประกอบ PCB และการผลิต PCB
