Что делает припой затвердеть?


31

Паяльная проволока очень мягкая и гибкая, но паять на печатной плате сложно. Зачем? Я не смог найти однозначного ответа, но на ум приходят следующие идеи:

  • Некоторая химическая реакция, которая происходит, когда припой нагревается, а затем охлаждается. Если так, то какова эта реакция? Может быть, с флюсом как-то реагирует, но как насчет припоя, у которого нет флюса?

  • Паяльная проволока менее плотная, из-за того, что она полая или имеет сердечник из флюса, что облегчает ее изгиб. Это кажется менее вероятным, потому что оловянные усы кажутся намного более твердыми, чем паяльная проволока, хотя и тоньше.


1
Усы намного тяжелее и жестче. Усы - это монокристаллические структуры. Паяльная проволока поликристаллическая. Припой на печатной плате является поликристаллическим, но там, где физический размер сопоставим с размером кристалла, объемные свойства сильно зависят от физического расположения.
Дэвид

Припой на печатной плате не должен отличаться от «проволоки» припоя, из которой он получен, если только эта печатная плата не подверглась каким-либо экстремальным условиям и припой «сдвинут».
Brhans

3
Вы, вероятно, должны спросить это снова на сайте физики и / или химии SE. Ответы, приведенные ниже, несмотря на то, что за них проголосовали, - это «место штанов». Я не могу требовать глубокого понимания металлургии, но отмечу, что припой образует сплав с Cu на поверхности. Вот почему это прилипает к нему. Другая проблема кристаллизации и т.д., о которой я не знаю много. Что я могу вам сказать наверняка, так это то, почему припой делает или не становится сложнее, когда он [плавится], это не тема, которую обычно преподают в классе EE.
Fizz,

1
У кого-нибудь есть тестер твердости под рукой?
Спехро Пефхани

Ответы:


20

@Kaz & @LongStrokinYerMomma близки к правильному объяснению.

Когда вы говорите о механических свойствах металла / сплава, мы должны рассмотреть решетчатые структуры. И в этом случае небольшая химическая реакция является нашей заботой.

Видите ли, два явления ответственны за это наблюдение:

1. Перекристаллизация

Способность металла / сплава втягиваться в проволоку называется пластичностью. Когда заготовка проволочной проволоки протягивается через различные матрицы с уменьшающимися диаметрами - она ​​подвергается процессу, называемому деформационным упрочнением, что делает ее более устойчивой (т.е. многократно изгибающейся без разрушения) к силам сдвига / деформации по сравнению с исходной кубической заготовкой из того же сплава. Следовательно, когда вы плавите его, он теряет деформационное упрочнение и подвергается перекристаллизации, что делает его более хрупким .

2. Совершенствование структуры решетки

Алмаз является самым твердым материалом не только из-за его связей, но и из-за его идеальной структуры решетки. Если вы сравните степень совершенства решеток на единицу массы маленького кубика, скажем, 1 мм 3 и большого куба, скажем, 20 мм 3 из химически идентичного сплава / металла / смеси, вы обнаружите, что меньший куб будет более совершенным, а значит, более сильным / твердым чем куб большего размера, хотя их химический состав точно такой же (это то, на что указал пользователь @LongStrokinYerMomma в своей аннотации из этой статьи )

Чтобы получить более простое повседневное ощущение, подумайте о том, чтобы сломать палку, вы можете легко сломать палку длиной 2 фута, но не палкой длиной 10 см, да, в этом случае рычаг / рычаг крутящего момента играет роль, но вы получить идею.


Ваша логика:

Паяльная проволока менее плотная, из-за того, что она полая или имеет сердечник из флюса, что облегчает ее изгиб. Это кажется менее вероятным, потому что оловянные усы кажутся намного более твердыми, чем паяльная проволока, хотя и тоньше.

совершенно правильно, это отчасти объясняет, почему паяльная проволока податлива. Но обратите внимание, что контрольный припой на печатной плате такой же мягкий, как и проволочный припой, из которого он получен, определенно неверен.


4
Вы, кажется, на что-то (в отличие от ответа здесь с верхним голосом). Например, книга Tu Solder Joint Technology: Материалы, Свойства и Надежность содержит главу о переходе пластичного в хрупкое припой к концу книги. Это происходит после того, как более общеизвестно вещество в формах припоев сплавов и т. Д. Реакция меди с оловом, по-видимому, является фактором указанного перехода. Тем не менее, некоторые части вашего поста делают довольно сомнительные выводы, основанные на аналогиях (с бриллиантом и т. Д.), Которые на самом деле могут не иметь места.
Fizz,

33

Припой на печатной плате такой же мягкий, как и проволочный припой, из которого он получен, поскольку это тот же материал. Тем не менее, проволочный припой ничем не поддерживается, поэтому чувствует себя намного более гибким. Обратите внимание, что мягкость - это не то же самое, что гибкость. Припой из проволоки также может ощущаться мягче, чем прижимание ногтями, потому что большая часть припоя полая с сердечником из мягкого флюса, и вы сжимаете его, зажимая.

Припой на печатной плате, как правило, представляет собой тонкий слой, который хорошо поддерживается самой платой через тонкий слой меди, и контакты любого устройства припаиваются. Это заставляет его чувствовать себя намного сложнее, чем неподдерживаемый провод.


3
Тот же материал ... как и карандаш, уголь и бриллианты, но они не одинаково твердые / мягкие. И это даже не для холодной работы или отжига таких материалов, как медь.
Прохожий

2
А припой, который был отрезан от подложки, такой как медь, до расплавления еще труднее, чем припой. И оп указал на жестяные усы.
Прохожий

6
@Passerby Древесный уголь и алмазы - это не одно и то же, хотя один из них можно получить, переставив атомы в другом.
user253751

4
@Passerby: Я только что провел эксперимент и вырезал 2 см толстого припоя 60/38/2 из сильного токового следа на моей плате, сформировал его примерно до толщины 1 мм, поместил один и один припой толщиной 1 мм того же типа (должен быть даже тот же рулон, из которого он пришел) в мою третью руку, повесил на него толстый силовой транзистор, и оба согнулись, как мокрые спагетти. Для меня это не удивительно, так как я догадываюсь, что на заводе для изготовления сплава припой тоже расплавился.
PlasmaHH

5
@Passe: Древесный уголь и алмаз содержат одинаковые атомы, но они очень разные материалы. Как расположены атомы, имеет значение. В случае припоя оба замерзших провода и капля на плате - это один и тот же замороженный сплав олова и свинца. Там будет некоторая разница в твердости из-за того, как именно он был расплавлен и обработан, но оба они в основном все те же материалы, в отличие от графита, алмаза и различных фуллеринов, все из атомов углерода.
Олин Латроп

10

Это все о форме. Маленькая бусинка из нейлона - это твердо. Нейлоновое волокно (такое как леска) является гибким. То же самое для стекла и других материалов. Стекло может быть жестким хрустальным шаром, несколько гибким оконным стеклом, тканью или мягкой и пушистой изоляцией в ваших стенах.


7

Есть еще одна вещь, которую я не вижу в ответах:

Большая часть припоя на катушках имеет флюс в сердечнике. Этот флюс может составлять до 45% массы припоя и сгорает в процессе пайки. Флюс гораздо более гибкий, чем металлы, поэтому реальное количество металла в паяльной проволоке на самом деле меньше базового веса, что делает всю проволоку более гибкой.

Целью флюса является очистка поверхностей, подлежащих пайке, и вещество, которое мы видим, сгорая во время пайки.


3

Я собираюсь выйти на конечность и сказать, что есть базовая связь между металлической кристаллической структурой припоя и его механическими характеристиками. Эта статья говорит, что:

АННОТАЦИЯ

С продолжающимся увеличением плотности интеграции в электронике размеры соединений для электронных компонентов были уменьшены до масштаба, сопоставимого с размерами их кристаллографической структуры. Например, паяное соединение SnAgCu в упаковке с перевернутым чипом может содержать только одно или несколько зерен. В этом случае механическое поведение микросоединения, как ожидается, сместится от поликристаллического к монокристаллическому.


Добро пожаловать в EE: SE! Рекомендуется добавить некоторую информацию из любых ссылок, которые вы публикуете здесь, чтобы ваш ответ оставался полезным, если (когда) ссылка умирает. Я предложил изменить, чтобы добавить часть резюме к вашему ответу - не стесняйтесь редактировать его снова, если вы считаете, что у вас есть лучший отрывок.
Грег д'Эн
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.