Miglior filo di saldatura - Sn63Pb37 vs Sn60Pb40 vs ...?

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Di solito i miei circuiti sono pieni di componenti SMD a passo molto fine. Ho saldato manualmente i prototipi, il che richiede molto tempo. Buoni strumenti e saldature di alta qualità possono accelerare il processo.

Preferisco usare la saldatura al piombo, poiché scorre meglio a temperature relativamente basse. In questo modo posso impedire il surriscaldamento dei miei componenti. La saldatura al piombo non è consentita per i prodotti commerciali, ma va bene per la prototipazione.

Esistono diversi tipi di filo per saldatura con piombo sul mercato. Sto cercando di scoprire qual è il "migliore". Definiamo "migliore" come segue:

Bassa temperatura di fusione (impedisce il surriscaldamento dei componenti).
Buona bagnatura di cuscinetti e spille.
Preferibilmente contiene un po 'di flusso, quindi non è necessario applicarlo sempre esternamente.
Diametro molto fine per la saldatura di piccoli componenti (come pacchetto LFCSP, resistori 0402 o anche 0201, ...)
Il prezzo non è un problema.

Ho diverse domande:

1. Stagno - leghe di piombo
Ho letto su Wikipedia che la saldatura Sn60Pb40 è molto popolare per l'elettronica (sono d'accordo, ho usato questo finora). Wikipedia menziona anche che Sn63Pb37 è leggermente più costoso ma offre anche giunti leggermente migliori.

Cosa ne pensi di Sn60Pb40 vs Sn63Pb37 ? Qual è in realtà la differenza?

2. Leghe esotiche
Ma queste non sono le uniche leghe per saldatura. Esistono combinazioni più esotiche - contenenti stagno + piombo + argento e persino con l' oro .

Queste combinazioni esotiche cambieranno le proprietà?

3. Leghe di bismuto e indio
Alcuni di voi mi hanno fatto conoscere le leghe a base di bismuto e indio . Ho dedicato una nuova domanda per coprirli: bismuto o indio: cosa sceglieresti?

NOTA: utilizzo un estrattore di fumo per saldatura.

soldering

— K.Mulier
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Hai dimenticato una proprietà importante: gli effetti ambientali. Le saldature a base di piombo sono un must nell'UE per essere tossiche e difficili da gestire in un modo che non espone i dipendenti delle aziende di riciclaggio a rischi per la salute. Quindi la saldatura a base di piombo è scomparsa per lo più nell'UE e nella maggior parte dei paesi che esportano nell'UE.

— Attila Kinali,

Se vuoi saldature a bassa temperatura, guarda le leghe di indio. C'è anche una società chiamata Indium Corp specializzata in loro. Hanno saldature con temperature di fusione fino a ~ 38 C.

— The Photon,

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@ThePhoton, aspetta un attimo, mi confondo. 38 ° C? Sei serio? Ho letto nel foglio dati della saldatura a base di bismuto su DigiKey (n. Parte SMDSWLTLFP32-ND) che il punto di fusione è 138 ° C, non 38 ° C ...

— K.Mulier

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Anche se si utilizza la saldatura a base di piombo solo per i prototipi, tutto ciò che tocca la punta della saldatura richiede immediatamente un adesivo per rifiuti tossici nella maggior parte delle giurisdizioni di cui sono a conoscenza. A meno che tu non abbia davvero bisogno di una saldatura al piombo, consiglierei di usare senza piombo.

— Attila Kinali,

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Purtroppo la saldatura senza piombo crea giunti di qualità davvero scadente durante la saldatura manuale. Non scorre anche bene, bagnare i piccoli cuscinetti può essere difficile, spesso le articolazioni finiscono per essere deboli e opache, invece di forti e lucenti, ecc. La saldatura senza piombo è meglio usata con un forno a riflusso, in forma di pasta. Compro sempre filo per saldatura con piombo. Penso che gli aspetti ambientali siano irrilevanti nella prototipazione. Ora certo, i fumi sono tossici. Stai attento. Non è più pericoloso che lavorare con qualsiasi altro vapore chimico tossico. La saldatura con piombo offre costantemente risultati migliori con meno lavoro o rilavorazioni.

— Drunken Code Monkey,

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Sn63 / Pb37 è meglio di 60/40 perché è una lega eutettica . Ciò significa che ha il punto di fusione più basso di qualsiasi lega Sn / Pb e si solidifica relativamente bruscamente a una temperatura piuttosto che su un intervallo. Generalmente entrambi sono vantaggi o neutrali.

Le combinazioni con piccole quantità di (diciamo) oro tendono ad essere per ridurre la tendenza della saldatura a dissolvere il materiale (in questo caso l'oro).

Oggigiorno molte saldature evitano l'uso del piombo e spesso sono principalmente stagno con altri materiali come rame, bismuto, argento, ecc. Questo viene fatto per ridurre la tossicità dell'elettronica che si fa strada nel flusso dei rifiuti. Nella mia esperienza è peggiore in ogni modo rispetto alla saldatura a stagno / piombo, tranne forse in applicazioni in cui è importante l'alta temperatura di fusione.

Flusso un'altra questione: ci sono un certo numero di tipi diversi.

Se la conformità RoHS (e la tossicità) non destano preoccupazione, la saldatura 63/37 Sn / Pb con flusso di colina RMA è una scelta eccellente ed è adatta per applicazioni ad alta affidabilità. Va bene per saldatura a mano o reflow.

Per la produzione sui mercati mondiali, potrebbe essere necessario utilizzare saldature senza piombo con profili di temperatura più difficili e prestazioni inferiori. A volte sono accettabili flussi solubili in acqua o non puliti, a seconda del prodotto e di quanto potrebbe influenzare il processo (e possibilmente la funzionalità del prodotto).

— Spehro Pefhany
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Più importante per le leghe eutettiche: man mano che si solidifica, la composizione della porzione solida è uguale alla composizione della porzione liquida. Quindi non si ottiene un miscuglio di regioni di diversa composizione (con proprietà fisiche diverse come TCE) nel materiale solidificato.

— The Photon,

@ThePhoton Ah, questo è probabilmente il motivo per cui la solidificazione è più improvvisa. Grazie.

— Spehro Pefhany,

Sì, anche quello. Poiché la composizione liquida non cambia quando inizia a formarsi la vendita, la temperatura di fusione non cambia.

— The Photon,

Mi piace la risposta di @Minho di seguito. Sottolinea che la lega eutettica 63/37 si solidifica più rapidamente, il che non va bene per l'allineamento automatico dei componenti SMD.

— K.Mulier,

@ K.Mulier L'autoallineamento è piuttosto complesso e comporta bagnatura e tensione superficiale. La saldatura con piombo 63/37 è generalmente migliore di quella senza piombo. Vedi, ad esempio, lo studio dell'allineamento dei componenti nella tecnologia di montaggio superficiale K. Dušek1), M. Novák1), A. Rudajevová2)

— Spehro Pefhany,

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La saldabilità ha più a che fare con la superficie del rame ossidato e la scelta del flusso per ridurre l'ossidazione e la formazione di tombe.

Ricordo che il mix di saldatura eutettica o con temperatura più bassa è 63/37.

In alcuni casi, la contaminazione della saldatura con antimonio può provocare articolazioni sfavorevoli.

Ma le differenze temporanee sono minori rispetto a; preparazione della superficie, pulizia, scelta del flusso, temperatura di conservazione della pasta, tempo all'aria aperta, shelf life; disegno del cuscinetto per riflusso, preriscaldatore della scheda (padella o forno IR, o?) e curve del profilo di aria calda o di calore radiante con termocoppia e mancanza di turbolenza ma flusso regolare.

Tutto ciò influisce sulla bagnatura, sulla velocità di combustione dei volatili, sulla tensione superficiale, sui pantaloncini, sulle aperture, sulla pietra tombale, ecc. E si assicurano che il design del cuscinetto sia ottimizzato per il riflusso e il profilo termico.

Assicurarsi inoltre che il DRC sia stato eseguito prima che il progetto venga inviato e verificato dal negozio di bordo.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Grazie mille. Cosa intendi con: "In alcuni casi la contaminazione da saldatura con antimonio può provocare articolazioni sfavorevoli"? Come può succedere?

— K.Mulier,

qualità del fornitore .. La nostra azienda una volta aveva una saldatura a controllo chimico negli anni 80 di routine per antimonio e altri contaminanti quando i mainframe avevano una scheda fine pitch che somigliava agli strati esterni del foglio di rasoio Remington con 50 strati di rame in mezzo e enormi cassonetti per l'immersione di oro liquido nel carrello della spesa placcatura. Consiglio vivamente di utilizzare un tipo di oro ad immersione o equivalente.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,

I contatti per la doratura sono in realtà peggiori della corsa del mulino HASL. Per placcare oro su rame, è necessario uno strato di nichel nel mezzo, altrimenti il rame migra attraverso l'oro e finisce per corroderlo. Il nichel non è un ottimo conduttore, quindi i cuscinetti placcati in oro hanno generalmente una resistenza superiore rispetto al rame semplice. L'unico motivo per placcare i contatti con l'oro è prevenire la corrosione a lungo termine, ma è già possibile utilizzare un rivestimento conforme a spruzzo per questo. L'oro si dissolve anche in stagno, il che modifica la composizione della saldatura e influisce sulla qualità delle articolazioni. L'argento ad immersione è il migliore.

— Drunken Code Monkey,

Grazie DCM, stavo davvero pensando a ENEPIG ma ho detto IG, sì, ENIS e IS sono molto bravi.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,

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Da un punto di vista pratico, la principale differenza tra i due è che il 63/37 è una lega eutettica. In breve, ciò significa che ha un singolo punto di fusione e non una gamma di plastica come la saldatura 60/40.

Per prototipazione e uso hobbistico, è davvero una questione di preferenze. Ad esempio, se si stanno saldando fili insieme, 63/37 è più facile da usare perché si solidificherà più rapidamente e non causerà giunti di saldatura freddi. Tuttavia, se si stanno saldando a mano componenti a montaggio superficiale su un pcb, la gamma in plastica di 60/40 può aiutare in quanto consente ai componenti di "scattare" in posizione.

— Minho
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Interessante. Riesci a scavare più a fondo in questa cosa dello "snap in place"? Non sapevo che le due leghe sarebbero state diverse in questo modo particolare. Mi piace saperne di più :-)

— K.Mulier,

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Poiché molti dispositivi SMD sono così leggeri, la tensione superficiale della saldatura fusa li costringerà ad un corretto allineamento. Questo può avvenire solo quando la saldatura è in uno stato fuso. Una lega per saldatura non eutettica avrà un intervallo di temperatura più ampio dove verrà fusa e questo è importante quando si esegue la saldatura manualmente.

— Minho,

Questo ha senso. Grazie per averlo sottolineato :-). Hai esperienza con saldature a base di bismuto o a base di indio?

— K.Mulier,

Ho usato Chip Quick Low Melt che ha il bismuto nella lega. Il motivo principale per utilizzare questo è per dissaldare componenti o connettori sensibili al calore.

— Minho,

Oh ok. Ma che ne dici di saldare invece di dissaldare?

— K.Mulier,

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"Diametro molto fine per la saldatura di piccoli componenti (come pacchetto LFCSP, resistori 0402 o addirittura 0201"

Ciò implica che stai parlando di filo per saldatura, al contrario di pasta per saldatura. I prodotti Henkel Multicore sono il mio punto di riferimento.

La mia breve risposta, personalmente: Henkel Multicore Sn63 / Pb37 0.38mm Crystal 400. (Digi-Key 82-117-ND).

Anche Henkel Multicore Sn60 / Pb40 Ersin 362 da 0,35 mm (l'ultimo nome è la composizione del flusso) va bene, ma mi piace il 63/37.

Alcune delle leghe più esotiche, come Bi58 / Sn42 (o Bi57.6 / Sn42 / Ag0.4) sono ottenibili come pasta saldante ma in realtà non esistono come filo saldante.

Queste leghe bi sono attraenti in quanto sono una lega eutettica a bassa temperatura che è priva di Pb. Molti degli svantaggi generalmente associati alle leghe prive di Pb derivano da temperature di lavoro più elevate.

Personalmente, preferisco spesso leghe contenenti Pb per l'uso in laboratorio su piccola scala, come te. Ovviamente, se hai bisogno della conformità RoHS per il tuo prodotto, allora hai bisogno di Pb-free, e se stai producendo i tuoi assemblaggi PCB su qualsiasi linea PCBA industriale, saranno comunque tutti configurati con leghe senza Pb e profili di temperatura, quindi lo usi comunque anche se non hai strettamente bisogno di RoHS.

ChipQuik produce paste saldanti in una vasta gamma di leghe diverse, tra cui le leghe di bismuto 138C, in piccole confezioni compatibili con piccoli utenti di ricerca e sviluppo o hobby.

Se stai rielaborando una tavola che ha già saldato su di essa, è meglio usare la stessa saldatura originariamente sulla tavola, altrimenti otterrai una lega "tra" che può avere proprietà metallurgiche sconosciute. Ciò è particolarmente importante con le leghe Bi / Sn a bassa temperatura che possono cambiare drasticamente il loro punto di fusione e le proprietà meccaniche se è presente un po 'di "drogaggio" accidentale di Pb.

Sparkfun vende una lega Sn96.35 / Ag3 / Cu0.5 / 0.15Sb che sostengono sia eccezionale - ma sembra una lega strana! È vicino ad Ag03A, ma è diverso e non appare nella Grande Tabella Wikipedia delle leghe a saldare e a forma di saldatura.

— Luca
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Risposta molto interessante! Grazie per aver incluso i numeri DigiKey.

— K.Mulier,