物質的な選択およびプロセス開発: はんだの結合の主考察

それははんだが飲料水システムのために使用されるときはんだの鉛(Pb)の量をより少なくより0.2%限ったずっと中央政府きれいな飲料水の行為の道以来の20年以上である。 間もなくして立法が可決されたこと、新しいはんだの合金は銅の(CU)飲料水ラインの結合のための配管工業に導入された。 錫(Sn)の金持ちである合金に3.0 - 0.3 - 0.7%の範囲でCUがの5.0%範囲そして銀(Ag)ある。

Sn AgCUの合金はASTM B-32でリストされているように、そして50Sn -そのような適用の50Pbはんだの使用のための取り替えの合金として思わぬ障害の合金、Sn94およびSn96のランクに前に入ってしまった。 非Pb軸受け合金の使用は単に結合水水路を越えて、製氷機械の構造、冷却装置氷ディスペンサー、水飲み場およびジュースの分配機械を含むためにかなり長年かけて大きくなってしまった。 多くの製造業者はPb軸受けはんだの使用、か冷却ユニットでアンチモン(Sb)および水またはジュースプロダクトが付いている直接接触入って来ない熱交換器のようなはんだ付けされたアセンブリのビスマス(Bi)を、含んでいるそれらのはんだを中断した。

特定の合金の構成にもかかわらず、接合箇所の完全性は適切なはんだ付けするプロセスと直接関連している。 プロセス開発はプロセスをきれいにしている前および後アセンブリと同様、熱管理、変化適用に、演説しなければならない。 但し、最もよいアセンブリ練習はきちんと設計されていた接合箇所だけで有効である。 はんだの接合箇所の設計では、接合箇所が漏出堅さ、熱伝導性、または強さの条件を満たさなければならないかどうかはんだ付けするプロセスの目的ははんだのwettingおよび2つのfaying表面間の共同整理の気孔率最低限(unbonded区域)を促進するために広がりを最大限に活用することである。

上記の目的を実現するためにはんだの回転液体の絶対必要が2つの合う材料の熱拡張係数、はんだの流れ(旅行)の必須の深さ、および熱適用の均等性を補うことその時の最適共同整理の現在。 簡単な目分量は暖房が均一ならである、はんだは最も近く適切な表面に引かれる。 共同整理が均一なら、はんだは熱い表面である。 自動にはんだ付けすることで、部品のための据え付け品の設計は実際のはんだ付けするプロセスの間にオペレータによって内政不干渉のために共同整理の制御の方に非常に重要である。 fixturingの設計は目的が最低スクラップおよび改善が付いている多数のはんだの接合箇所を作り出すことであるので自動プロセスの成功の方に特に重要である。

事前アセンブリークリーニングおよびフラックス法は質、はんだ付けされたアセンブリの製造に関しては重要である。 クリーニングはこの記事だけで簡潔にふれられる; それにもかかわらず、重要性は誇張することができない。 結合されるべき合う表面は有機性残余、ペンキおよび酸化物のスケールのきれいにならなければぬらし、それらを広がることができるはんだがようにならない。 事前アセンブリークリーニングのための必要性ははんだの変化が洗剤、支払能力があるまたは脱脂剤ではないことの確認によって最もよく理解することができる。 適切な前処理のプロシージャがない時、危険は変化が根本的なfaying表面と反応するために汚染する層を重い突き通すことができないので、最底限に貧しい質のはんだの接合箇所のために非常に高い。

タイプの変化

商業はんだ付けする変化は次のタイプの1つによって普通示される: ロジン基づかせていた、有機酸の変化および無機酸の変化。 ロジン基づかせていた変化の主義の原料は白水ロジン(松の木の樹液の派生物)である。 有機酸の変化はクエン酸の乳酸か1つのような混合物で構成される。 無機酸の変化は亜鉛塩化物、アンモニウム塩化物、塩酸、硫酸または硝酸を含んでいる。 標準的な変化形態は液体の解決、のりおよび乾燥した塩である。 思わぬ障害およびSn AgCUのはんだのほとんどのワイヤー形態のために、ワイヤーに適した変化の中心がある。 そのようないわゆる「溶かされた中心ワイヤー」はワイヤー送り装置との適用の容易さを可能にし、別の溶ける操作のための必要性を除去する。

変化の選択

変化の選択は主に基材と、とりわけ、取除かれる表面の酸化物のタイプそして厚さによって運転される。 結合のCUの配管の場合には、比較的薄い曇りはロジン基づかせていた変化の使用によって効果的に除去される。 一方で、ステンレス鋼およびアルミニウムの表面の酸化物は、が薄くがちで非常に粘り強い(すなわち、薬品による腐食に対して抵抗力がある)、従って無機酸のような非常に積極的な変化を要求する。 変化残余が製造された部品から完全に取除かれなければ潜在性がより大きい積極性の変化の母材の潜伏腐食のためにあることがまた理解されなければならない。

はんだによってぬれることのサポートの方の変化の役割は母材のfaying表面および溶解したはんだの表面の表面の酸化物の減少からだけ、また2つの他の機能から生じる。 それらの機能は- 1)はんだ付けする操作の間に母材の表面のそれ以上の酸化を防ぐ容量および- 2)液体のはんだの表面張力を減らす機能である。 より低いはんだの表面張力ははんだの毛管流れの特性を改良する。 変化の適切な選択によるはんだによる最大限に活用する表面のwettingや毛管流れは、正しいはんだの処理ステップと共に、無効の形成および無限の共同表面による強さの損失を最小にする重要なステップである。

不適当な暖房は最底限か低質を持っているはんだの接合箇所への主要コントリビュータである。 このポイントは接合箇所がまたは自動化されたプロセス手で作られるかどうか本当、に関係なくである。 第一次問題は接合箇所の完了のために自由に流れるためにはんだのために十分に高いすべての表面で均一温度を実現する無力のようである。 共同地域の熱配分に影響を与える多くの要因がある。 一般的に、見落された要因は熱沈降のそれである。 熱沈降は一緒に結合される2つの構造の物理的な固まりの相違から起こる。 大きい固まりは温度上昇の共同区域の、ラギングから従ってより小さい部分より速い熱を引く。

熱沈降の第二の源は接合箇所から成り立つ母材の熱伝導性である; この状態は同じようでわずかな実寸、著しく異なる熱伝導性を持っていることの2部が、一緒に結合されるべきであるがと起こる。 大きい熱伝導性の材料はより低い熱伝導性の材料より速い共同区域から熱を大いに引く。

均一冷却の重要性

はんだ付けすることの後の接合箇所の冷却は非常に重要である。 このポイントはアセンブリが熱くし、高いボリュームの生産率の要求に応じるために急速に冷却されて自動プロセスに特に適切である。 (高い機械負荷によって混合するかもしれない)均一でない冷却による熱不適当な組み合わせの圧力によりはんだは割れるかもしれない。 目分量は共同温度がはんだの固相線か溶ける温度の少なくとも50%に落ちたまでできるだけ冷却するユニフォームを達成することである、そしてより急速な冷却は接合箇所に適用することができる。 思わぬ障害およびSn AgCUの合金のために、この温度の限界は93-121°C (200-250°F)である。 据え付け品の設計はまだ据え付け品に付す間、部品の冷却が接合箇所ではんだの変形か割れることを引き起こすかもしれない残りのstrssesを発生させるべきではないように吟味されるべきである。

ポストアセンブリクリーニングプロシージャはサービスにある間、プロダクトの潜伏腐食を防ぐために変化残余の取り外しを目標とする。 腐食はAlおよびMgの部品との特別な関心、しかしすべての基質材料のために常に演説するべきである。 ほとんどの変化残余は吸湿性である、従って、長い期間、変化が潜在的な腐食の活動を支える湿気を吸収することを意味する。 また、アセンブリにはんだ付けすることの後に残る変化残余はペンキまたは電気めっきされた終わりのようなそれに続く表面のコーティングの付着にとって有害かもしれない。

要約すると、プロダクトが手でまたは自動化されたプロセスによってはんだ付けされるかどうか、最適のはんだの接合箇所はきちんと設計されていた部分部分およびfixturingから始まる。 適切な暖房のスケジュール(暖房率、退潮のスパイクおよび冷却率)と同様、事前アセンブリークリーニング、はんだの合金および変化選択は、表面にまたは無効自由なはんだの接合箇所のための共同整理へのはんだの完全な流れのための重大な要因である。 ポストアセンブリクリーニングプロシージャはサービスにある間、プロダクトが不必要な腐食を防いで変化残余がないことを保障しなければならない。