솔더 페이스트를 모든 금속에 사용할 수 있나요?

솔더 페이스트플럭스 매체에 현탁된 미세한 금속 합금 입자의 혼합물인 는 보편적인 적용 가능성보다는 선택적 야금학적 호환성을 나타냅니다. 표준 Sn-Ag-Cu 또는 Sn{3}}Pb 공식을 사용하여 납땜 가능한 조인트를 얻을 수 있다는 가정은 금속간 결합 형성을 제어하는 ​​전기화학적 및 열역학적 제약을 근본적으로 오해하는 것입니다.

간단히 대답하자면 '아니요'입니다.-그러나 이는 표면적인 부분에 불과합니다.

여기에 문제가 있습니다. 제가 전자 조립 작업을 처음 시작했을 때 저는 솔더 페이스트가 일종의 금속용 마법 접착제라고 가정하는 초보적인 실수를 저질렀습니다. 알루미늄 방열판을 직접 접착해 보았습니다. 완전한 재앙. 페이스트는 구슬처럼 뭉쳐서 왁스 칠한 자동차에 물처럼 자리를 잡았습니다.

현실? 아마도 일반 금속의 40%는 기성 솔더 페이스트와-상용적으로 잘 작동할 것입니다.- 나머지는? 당신은 물리학과 싸우고 있습니다.

분자 수준에서 실제로 일어나는 일

젖는 각도가 모든 것을 결정합니다. 용융된 땜납이 금속 표면에 접촉하면 세 가지 일이 발생할 수 있습니다.

땜납이 편평하고 얇게 퍼져(θ가 30도 미만)-단단한 접합부가 형성됩니다. 구리는 이를 아름답게 수행합니다. 금, 은, 대부분의 황동 합금도 마찬가지입니다.

또는 솔더 볼이 올라가서 흐르지 않습니다(θ가 90도 이상). 알류미늄. 매번.

60~70도 정도의 중간 영역은 상황을 예측할 수 없는 곳입니다. 니켈은 여기에 산다. 때로는 작동하고 때로는 작동하지 않습니다. 수성이 역행하는지 여부는 날짜, 플럭스 활동에 따라 다릅니다.

산화막: 보이지 않는 적

알루미늄은 나를 미치게 만든다.

금속 자체는 660도에서 녹습니다. 산화층이 코팅되어 있나요? 2072도. 그래서 당신은 제거된 지 몇 초 만에 말 그대로 재형성되는 미세하게 얇은 세라믹 껍질을 갖게 된 것입니다. 표준 로진 플럭스는 만질 수 없습니다. 공격적인 산성 플럭스는 닿을 수 없습니다. 산화물은 당신의 시도를 비웃을 뿐입니다.

티타늄도 같은 트릭을 사용합니다. 스테인리스강도 마찬가지입니다. 그러나 산화크롬 층은 IPC J-STD-004에 따라 H(고활성) 등급의 특수 플럭스를 사용하면 약간 더 관리하기 쉽습니다.

제대로 작동하는 금속

구리. 주석. 선두. 은. 금(주의 사항 있음). 놋쇠. 청동.

이들은 당신의 친구들입니다. 표준 SAC305 페이스트, 표준 리플로우 프로파일, 표준 결과. 표면 에너지가 정렬됩니다. 플럭스는 제 역할을 합니다. 금속간 화합물은 구리 접합부의 -Cu₆Sn₅ 및 Cu₃Sn-계면에서 형성되며 안정적인 기계적 및 전기적 연결을 제공합니다.

그래도 금은 흥미롭습니다. 접합부에 금이 너무 많으면 부서지기 쉽습니다. 주석-금 금속간 AuSn₄은 유리처럼 부서지기 쉽습니다. 이것이 바로 ENIG 마감이 금층을 얇은-일반적으로 0.05~0.1마이크로미터로 유지하는 이유입니다. 더 두꺼워지면 열 순환으로 인해 관절이 갈라집니다.

그럼 불가능한 목록이 있지

텅스텐. 몰리브덴. 탄탈.

녹는점이 너무 높아서 기존 솔더 페이스트는 기본적으로 실온-온도 소재입니다. 텅스텐은 3422도에 위치합니다. 일반적인 무연-페이스트 액상선은 약 220도입니다. 수학이 작동하지 않습니다. 티타늄이나 지르코늄을 함유한 활성 브레이징 합금, 진공로, 통제된 대기가 필요합니다.

표준 SMT 라인에서는 발생하지 않습니다.

내화 금속에는 완전히 다른 접근 방식이 필요합니다.

저는 진공 브레이징 전문가인 척 하지 않겠습니다.-완전히 다른 분야입니다. 그러나 원리에는 납땜 합금이 젖어 흐르는 동안 -그 자리에서 산화물 층을 화학적으로 환원시키는 활성 요소가 포함됩니다. 온도 범위는 800도에서 1000도를 훨씬 넘는 수준입니다. 장비 비용은 천문학적입니다.

취미로 프로젝트에서 텅스텐이나 몰리브덴을 발견하는 경우 기계적 고정이나 전도성 접착제가 현실적인 옵션입니다.

마그네슘에 대한 참고 사항

마그네슘은 그 자체로 경고할 가치가 있습니다. (심각한) 산화물 문제 외에도 마그네슘은 가연성입니다. 할로겐을 함유한 플럭스 화합물이 있는 상태에서 열을 가하면 매우 위험한 상황이 발생합니다. 대부분의 시설에서는 마그네슘 납땜 시도를 전면적으로 금지합니다.

하지 마세요.

표면 처리로 방정식이 바뀌다

이것이 실제 적용에 있어 흥미로워지는 부분입니다. 알루미늄은 직접 납땜할 수 없지만-니켈로 도금하면 갑자기 니켈 표면으로 작업하게 됩니다. 표준 페이스트가 잘 작동합니다.

반도체 산업은 이를 지속적으로 활용합니다. 실리콘은 납땜할 수 없습니다. 세라믹 기판도 마찬가지입니다. 그러나 얇은-필름 금속층-티타늄 접착층, 니켈 장벽, 금 마감-을 증착하면 본질적으로 납땜할 수 없는 재료에 납땜 가능한 표면을 만들 수 있습니다.

납땜을 가능하게 하는 일반적인 도금:

• 무전해 니켈 침지 금(ENIG)
• 구리 위에 유기 납땜성 보존제(OSP)
• HASL(열풍 납땜 레벨링)
• 침수 은
• 침수 주석

플럭스 활동 수준은 사람들이 생각하는 것보다 더 중요합니다.

IPC J-STD-004 분류 시스템은 흐름을 세 가지 활동 수준으로 나눕니다. 대부분의 사람들은 아무 생각 없이 서랍 안에 있는 물건을 집어듭니다.

낮은 활성(L 지정)은 표면이 깨끗하고 깨끗한 구리에 적용됩니다. 중간(M)은 가벼운 산화와 대부분의 생산 시나리오를 처리합니다. 높음(H)은 더 무거운 산화물을 공격하지만 철저한 청소가 필요한 부식성 잔류물을 남깁니다.

약간 납땜이 가능한 금속-니켈, 일부 스테인레스 등급, 노화된 구리-높은-활성 플럭스로 점프하는 것이 때때로 성공과 실패의 차이를 만듭니다. 하지만 나중에는 반드시 청소를 해야 합니다. 그 잔류물은 흡습성이 있습니다. 그들은 습기를 흡수하고 내부에서 천천히 관절을 부식시킵니다.

온도는 자체적인 제약을 만듭니다.

무연 페이스트는 기존 주석{0}납보다 더 높은 리플로우 온도를 필요로 합니다. 최고 온도는 일반적으로 240~250도에 이르며 때로는 SAC 합금의 경우 더 높기도 합니다.

이로 인해 다음과 같은 문제가 발생합니다.

아연(419도에서 녹지만 납땜 온도에서는 심하게 변형됨)

특정 고분자 기판

근처에 있는 온도-민감 부품

그리고 다른 극단적인 경우에는{0}}인듐 기반 땜납과 같은 저융점 금속이 바로 이러한 시나리오에 존재하지만{2}}기계적 강도가 희생되고 모든 비금속과도 호환되지 않습니다.

실무에 대한 나의 솔직한 평가

표준 구리 트레이스와 공통 구성요소 종단을 사용하여 PCB 조립을 수행하는 경우 솔더 페이스트는 예상대로 정확하게 작동합니다. 지나치게 생각하지 마십시오.

구조용 알루미늄 접합부, 스테인리스강 조립품 또는 특수 합금을 연구하고 있다면-먼저 특정 야금학적 조합을 중단하고 조사해 보세요. 페이스트 제조업체의 데이터시트가 모든 것을 말해주지는 않습니다. 사전 주석 도금, 특수 플럭스, 차단 도금 또는 완전히 다른 접합 공정이 필요할 수도 있습니다.-

그리고 누군가가 텅스텐 전극을 구리 버스 바에 납땜하라고 요구한다면 그냥 거절하세요.

더 넓은 원칙

납땜은 근본적으로 좁은 범위의 호환 가능한 재료에 최적화된 저온 야금 접합 공정입니다. 이는 역사적으로 구리, 주석, 납 및 관련 합금을 거의 독점적으로 사용했던 전자 제조와 함께 발전했습니다. 이 공정에서는 내화성 금속이나 반응성 금속 또는 견고한 산화물 장벽이 있는 금속을 수용할 필요가 전혀 없습니다.

이러한 재료에는 브레이징, 용접, 확산 접합, 기계적 고정 등 완전히 다른 프로세스가 필요합니다. 각각의 자리가 있습니다. 솔더 페이스트 역시 그 자리를 차지하고 있습니다.-마케팅 자료에서 제시하는 것보다 더 제한적인 자리일 뿐입니다.