Spajkalne palice
Shranjevanje
(1) Shranjevalno okolje
- Temperaturo je treba nadzorovati pri sobni temperaturi, običajno 18-28 stopinj; vlažnost mora biti 10% -65%; in ne sme biti močnih oksidativnih plinov, kot je kisik. Na splošno jih je treba hraniti zaprte v embalažni škatli.
(2)Varnostni ukrepi pri shranjevanju
- Spajkalne paliceso težki; ne postavljajte jih na dvignjene položaje. Mesto skladiščenja naj bo po možnosti v pritličju s trdnimi tlemi (če je postavljeno na druga tla, ocenite, ali tla prenesejo težo, in redno opazujte območje postavitve glede morebitnih znakov povešanja, da preprečite zrušitev). Omejiti je treba tudi višino zlaganja.
Uporaba
(1) Temperatura
Temperatura spajkanja za osvinčene (Sn63/Pb37) spajkalne palice je običajno nastavljena na 230 stopinj, medtem ko je temperatura spajkanja za spajkalne palice brez svinca (SAC305) običajno nastavljena na 260 stopinj.
(2) Atmosfersko okolje
Ko uporabljate spajkalne palice pri valovnem spajkanju, je priporočljiva uporaba dušikovega plina za izboljšanje fluidnosti in omočljivosti spajke, zmanjšanje stopnje oksidacije spajke pri visokih temperaturah in zmanjšanje izgube spajke.
(3) Nadzor glasnosti spajkanja
Količina spajke v posodi za valovito spajkanje je na splošno nadzorovana z višino nivoja tekočine, da se zmanjša razlika v višini med tekočo spajko, razpršeno iz vala, in površino tekočine, s čimer se zmanjša količina ustvarjene spajkalne žlindre in zmanjša izguba spajke.
(4) Nadzor vsebnosti nečistoč
1) Razvrstitev kositrnih-svinčevih spajk po čistosti
- ① Reciklirana in prečiščena spajka: v industriji se nekatere odpadne spajke (spajkalna žlindra, kapljajoča spajka, konci spajk in zavrženi kontaminirani materiali itd.) pogosto reciklirajo ali prečistijo in nato ponovno prodajo. Zaradi visokih stroškov rafiniranja (ki močno presegajo prodajno ceno spajke) je za nizko-razredne odpadne spajke, ki vsebujejo le nečistoče, kot so baker, cink in železo, splošna praksa dodajanje nove neobdelane kovine reciklirani odpadni spajki, da se vsebnost nečistoč zmanjša pod dovoljeno raven za kontaminacijo s spajkami. Vladni standardi ZDA QQ-S-571 in ASTM B-32 odražata dovoljene ravni kontaminacije v recikliranih materialih, kot je prikazano v tabelah 2.10 in 2.11.
Tabela 2.10: Kemijska sestava spajkalnih zlitin, uporabljenih v zveznem standardu ZDA QQ-S-571 (%)
| Element/Lastnost | Sn70 | Sn63 | Sn62 | Sn60 | Sn50 | Sn40 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Sn (%) | 69.5–71.5 | 62.5–63.5 | 61.5–62.5 | 59.5–61.5 | 49.5–51.5 | 39.5–41.5 |
| Pb (%) | Ravnovesje | Ravnovesje | Ravnovesje | Ravnovesje | Ravnovesje | Ravnovesje |
| Sb max (%) | 0.20–0.50 | 0.20–0.50 | 0.20–0.50 | 0.20–0.50 | 0.20–0.50 | 0.20–0.50 |
| Bi max (%) | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
| Ag max (%) | 0.015 | 0.015 | 1.75–2.25 | 0.015 | 0.015 | 0.015 |
| Cu max (%) | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 |
| Fe max (%) | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
| Zn max (%) | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 |
| Al max (%) | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 |
| Kot največ (%) | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.03 |
| Cd max (%) | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.001 |
| Solidus (stopnja) | 183 | 183 | 183 | 183 | 183 | 183 |
| Liquidus (stopnja) | 193 | 183 | 189 | 191 | 216 | 238 |
Tabela 2.11: Kemijska sestava spajkalnih zlitin, uporabljenih v standardu ASTM B-32 (%)
| Ocena | Sn | Pb | Sb min–maks | Bi max | Cu max | Fe max | Al max | Zn maks | Kot maks |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 70A | 70 | 30 | - | 0.12 | 0.25 | 0.08 | 0.02 | 0.005 | 0.03 |
| 70B | 70 | 30 | 0.20–0.50 | 0.25 | 0.08 | 0.02 | 0.005 | 0.005 | 0.03 |
| 63A | 63 | 37 | - | 0.12 | 0.25 | 0.08 | 0.02 | 0.005 | 0.03 |
| 63B | 63 | 37 | 0.20–0.50 | 0.25 | 0.08 | 0.02 | 0.005 | 0.005 | 0.03 |
| 60A | 60 | 40 | - | 0.12 | 0.25 | 0.08 | 0.02 | 0.005 | 0.03 |
| 60B | 60 | 40 | 0.20–0.50 | 0.25 | 0.08 | 0.02 | 0.005 | 0.005 | 0.03 |
| 50A | 50 | 50 | - | 0.12 | 0.25 | 0.08 | 0.02 | 0.005 | 0.03 |
| 50B | 50 | 50 | 0.20–0.50 | 0.25 | 0.08 | 0.02 | 0.005 | 0.005 | 0.03 |
| 45A | 45 | 55 | - | 0.12 | 0.25 | 0.08 | 0.02 | 0.005 | 0.03 |
| 45B | 45 | 55 | 0.20–0.50 | 0.25 | 0.08 | 0.02 | 0.005 | 0.005 | 0.03 |
Uporaba recikliranih spajk se odsvetuje v kritičnih aplikacijah, ker v avtomatizirani masovni proizvodnji nepredvidljive nečistoče v recikliranih spajkah povzročijo nepredvidene spremembe v učinkovitosti spajke, kar lahko povzroči resne težave.
- ② Virgin spajka: Virgin spajka se nanaša na spajko iz kositra in svinca, prečiščenega iz rude. Virgin spajka je standardni material v proizvodnji elektronske industrije, zlasti pri avtomatiziranem varjenju za množično proizvodnjo (kot je valovito spajkanje tiskanih vezij). Konsistentnost vsebnosti nečistoč v tem razredu spajke je razmeroma predvidljiva, kar preprečuje morebitne nevarnosti, povezane z uporabo recikliranih spajk.
Tabela 2.12: Največje mejne vrednosti nečistoč za spajko elektronskega razreda (varjenje visoke -čistosti) (J-STD-001) (%)
| Element nečistoč | Največja dovoljena vsebnost (masni %) |
|---|---|
| Cu | 0.300 |
| Au | 0.200 |
| Cd | 0.005 |
| Zn | 0.005 |
| Al | 0.006 |
| Sb | 0.500 |
| Fe | 0.020 |
| Kot | 0.030 |
| Bi | 0.250 |
| Ag | 0.100 |
| Ni | 0.010 |
Tabela 2.13: Primerjava vsebnosti nečistoč v navadni spajci (Sn37Pb) (%)
| Element nečistoč | QQ-S-571E, ASTM B-32* | Tipična vrednost nove spajke (masni %) | Najvišja mejna vrednost (masni %) |
|---|---|---|---|
| Sb | * | 0.010 | * |
| Cu | 0.080 | 0.010 | 0.25** |
| Au | - | 0.001 | 0.08*** |
| Cd | - | 0.001 | 0.005*** |
| Zn | 0.005 | 0.001 | 0.005*** |
| Al | 0.005 | 0.003 | 0.006* |
| Kot | 0.030 | 0.020 | 0.030 |
| Fe | 0.020 | 0.001 | 0.020 |
| Bi | 0.250 | 0.006 | 0.250 |
| noter | - | 0.007 | - |
| Ni | - | 0.002 | - |
| Ag | - | 0.002 | 0.100 |
| Pb | 0.080 | 0.010 | 0.060 |
* Velja za (0,20–0,50) mas. % Sb; drugače do 0,12 mas.%.
**Nečistoče Cu, Au, Cd, Zn, Al ne smejo presegati 0,30 % (toplo pri 250 stopinjah)
Tabela 2.14: Primerjava mejnih vrednosti nečistoč v zlitinah spajk: Japonska JIS-Z-3282, ameriški standard MIL in Kitajska YB-568 (%)
| Element nečistoč | Japonska JIS-Z-3282-1972 Razred A (masni %) | Japonska JIS-Z-3282-1972 B razred (masni %) | US MIL (masni %) | Kitajska YB-568 (masni %) |
|---|---|---|---|---|
| Sb | <1.0 | <0.30 | <10 | 0.2 ~ 0.5 |
| Cu | <0.08 | <0.05 | <0.03 | <0.08 |
| Bi | <0.05 | <0.05 | 0.25 | 0.1 |
| Zn | <0.005 | <0.005 | <0.005 | 0.002 |
| Fe | 0.35 | <0.03 | <0.02 | 0.02 |
| Al | <0.005 | <0.005 | <0.005 | 0.005 |
| Kot | <0.03 | <0.03 | <0.03 | 0.05 |
2) Vpliv kovinskih nečistoč na fizikalne lastnosti kositr-svinčeve spajke
Sledovi drugih kovin so pogosto prisotni v spajkah kot nečistoče. Nekatere nečistoče so neškodljive, druge pa imajo lahko že v majhnih količinah različne škodljive učinke na spajkanje in delovanje spajkalnega spoja. Na splošno je učinek nečistoč v spajkah odvisen od trdne topnosti dodanega kovinskega elementa v fazi kositra ali svinca. Če nastanejo intermetalne spojine, je učinek odvisen tudi od nastanka teh intermetalnih spojin. Tvorba trdnih raztopin poveča upornost (npr. dodajanje bizmuta in mangana), medtem ko tvorba intermetalnih spojin zmanjša upornost spajke (npr. dodajanje bakra).
3) Vpliv nečistoč na omočenje
Nečistoče, kot sta cink in aluminij, so škodljive nečistoče. Že pri vsebnosti 0,001 % lahko poslabšajo videz spajkalnih spojev in bistveno vplivajo na omočljivost in fluidnost, kar oteži spajkanje z valovi. Kovinske nečistoče, ki neposredno vplivajo na spajkanje, vključujejo baker, zlato, cink in aluminij. Te nečistoče lahko povzročijo erozijo osnovne kovine, ko so potopljene v spajkalni val, kar povzroči napake pri spajkanju, kot so "premostitev" in "konice".
Sledi kovinskih nečistoč, vgrajenih v kositr-svinčevo spajko, bodo spremenili površinsko energijo nastale zlitine in tako vplivali na njene vlažilne lastnosti, kot je prikazano na sliki 2.22. Pri valovnem spajkanju je vpliv nečistoč na omočljivost še posebej pomemben pri zagotavljanju učinkovitih rezultatov valovnega spajkanja.
Poleg tega prisotnost ostankov kositrovega-svinčevega oksida, plinov in ne-nekovinskih vključkov v spajki prav tako pomembno vpliva na učinkovitost spajke, kar je dejstvo, ki se pogosto spregleda. Vakuumsko-staljena spajka, izdelana iz vakuumsko-staljenega kositra in svinca, ima najboljše difuzijske lastnosti.
4) Vpliv primesi kovin na učinkovitost spajkanja
Glavni sestavini osvinčenih spajk, ki se uporabljajo pri valovnem spajkanju, sta kositer in svinec. Poleg tega vsebuje elemente v sledovih, ki se štejejo za nečistoče. Vpliv glavnih nečistoč kovin, ki se pojavljajo pri valovnem spajkanju, na učinkovitost spajkanja je prikazan v tabeli 2.15.
Tabela 2.15: Učinki nečistoč v spajkah na varilno zmogljivost
| Element nečistoč | Mehanske lastnosti | Močljivost/spajkanje | Spremembe temperature taljenja | Drugi učinki |
|---|---|---|---|---|
| Svinec (Pb) | Natezna trdnost se poveča, duktilnost postane krhka | Visoka omočljivost, zmanjšana fluidnost | Ožje talilno območje | Povečan električni upor |
| Bizmut (Bi) | Postane krhka | Zmanjšana tekočnost in omočljivost; nagnjeni k premoščanju in trnju | Nižje tališče | Razpoke med termičnimi cikli, izguba sijaja |
| Cink (Zn) | Moč se poveča | Težko za rokovanje | Višje tališče | Porozna površina, groba zrna, izguba sijaja |
| Železo (Fe) | Zmanjšana trdnost lepljenja | Zmanjšana pretočnost | Višje tališče | Magnetne lastnosti |
| Aluminij (Al) | Krhka in trda | Izjemno nizka pretočnost; v nekaterih primerih brez močenja | Oblikuje mehurčaste ali igličaste-kristale, groba površina | Lahko oksidira, jedko, izguba sijaja |
| fosfor (P) | Majhne količine povečajo pretočnost | - | - | Temna barva |
| kadmij (cd) | Postane krhka | Slaba omočljivost, zmanjšana tekočnost | Širše območje taljenja | Porozen, bel videz |
| arzen (as) | Krhka in trda | Povečana viskoznost; nagnjeni k premoščanju in trnju | Višje tališče | Tvori zrnate spojine ali spojine z-nizkim tališčem |
| Antimon (Sb) | Postane krhka | Zmanjšana učinkovitost spajkanja | Višje tališče | Tvori mehurčaste kristale |
| Srebro (Ag) | Več kot 5% proizvaja plin | Zahteva aktivni tok | Višje tališče | Povečana toplotna odpornost |
| zlato (Au) | Postane krhka, zmanjšana mehanska trdnost | Izguba sijaja | - | Beli videz |
