Kawat solder terbaik - Sn63Pb37 vs Sn60Pb40 vs ...?

8

Biasanya sirkuit saya penuh dengan komponen SMD yang sangat halus. Saya menyolder prototipe secara manual, yang membutuhkan banyak waktu. Alat yang bagus dan solder berkualitas tinggi dapat mempercepat proses.

Saya lebih suka menggunakan solder bertimbal, karena mengalir lebih baik pada suhu yang relatif rendah. Dengan cara ini saya dapat mencegah komponen saya dari kepanasan. Solder bertimbel tidak diperbolehkan untuk produk komersial, tetapi tidak masalah untuk membuat prototipe.

Ada beberapa jenis kawat solder bertimbal di pasaran. Saya mencoba mencari tahu mana yang "terbaik". Mari kita mendefinisikan "terbaik" sebagai berikut:

Suhu leleh rendah (mencegah komponen panas berlebih).
Pembasahan bantalan dan pin yang bagus.
Lebih disukai mengandung beberapa fluks, jadi seseorang tidak harus menerapkannya sepanjang waktu secara eksternal.
Diameter sangat halus untuk menyolder komponen kecil (seperti paket LFCSP, 0402 atau bahkan 0201 resistor, ...)
Harga tidak masalah.

Saya punya beberapa pertanyaan:

1. Timah - paduan timah yang
saya baca di Wikipedia bahwa solder Sn60Pb40 sangat populer untuk elektronik (saya setuju, saya telah menggunakan yang ini sejauh ini). Wikipedia juga menyebutkan bahwa Sn63Pb37 sedikit lebih mahal tetapi juga memberikan sambungan yang sedikit lebih baik.

Apa pendapat Anda tentang Sn60Pb40 vs Sn63Pb37 ? Apa sebenarnya bedanya?

2. Paduan eksotis
Tapi ini bukan satu-satunya paduan solder. Kombinasi yang lebih eksotis - mengandung timah + timah + perak dan bahkan dengan emas ada.

Apakah kombinasi eksotis ini akan mengubah sifat?

3. Paduan Bismuth dan Indium
Beberapa dari Anda membuat saya sadar akan paduan berbasis Bismuth dan Indium . Saya telah mendedikasikan pertanyaan baru untuk meliput mereka: Bismuth atau Indium solder - apa yang akan Anda pilih?

CATATAN: Saya menggunakan ekstraktor solder-asap.

soldering

— K. Mullier
sumber

5

Anda lupa satu properti penting: efek lingkungan. Soldier berbasis timah adalah larangan di UE untuk menjadi beracun dan sulit untuk ditangani dengan cara yang tidak membuat karyawan perusahaan daur ulang terkena risiko kesehatan. Karenanya solder berbasis timbal sebagian besar menghilang di UE dan sebagian besar negara yang mengekspor ke UE.

— Attila Kinali

Jika Anda ingin solder suhu sangat rendah, lihat paduan indium. Bahkan ada perusahaan bernama Indium Corp yang berspesialisasi di dalamnya. Mereka memiliki tentara dengan suhu leleh hingga ~ 38 C.

— The Photon

2

@ThePhoton, tunggu sebentar, saya bingung. 38 ° C? Apakah kamu serius? Saya membaca di lembar data solder berbasis Bismuth di DigiKey (bagian no. SMDSWLTLFP32-ND) bahwa titik leburnya adalah 138 ° C, bukan 38 ° C ...

— K.Mulier

3

Bahkan jika Anda menggunakan solder berbasis timah hanya untuk prototipe, apa pun yang menyentuh ujung solder segera membutuhkan stiker limbah beracun di sebagian besar yurisdiksi yang saya tahu. Kecuali jika Anda benar-benar membutuhkan solder timah, saya akan merekomendasikan untuk menggunakan timah bebas.

— Attila Kinali

3

Sayangnya solder bebas timah membuat sambungan berkualitas sangat buruk saat penyolderan manual. Itu tidak mengalir juga, membasahi bantalan kecil bisa sulit, seringkali sambungan menjadi lemah dan matte, bukannya kuat dan mengkilap, dll. Solder bebas timah paling baik digunakan dengan oven reflow, dalam bentuk pasta. Saya selalu membeli kawat solder bertimbal. Saya pikir aspek lingkungan tidak relevan dalam pembuatan prototipe. Sekarang yakin, asapnya beracun. Hati-hati. Tidak lebih berbahaya daripada bekerja dengan uap kimia beracun lainnya. Solder bertimbal secara konsisten memberikan hasil yang lebih baik dengan sedikit pekerjaan atau pengerjaan ulang

— Drunken Code Monkey

10

Sn63 / Pb37 lebih baik daripada 60/40 karena merupakan paduan eutektik . Itu berarti ia memiliki titik leleh terendah dari semua paduan Sn / Pb, dan itu membeku secara relatif tiba-tiba pada satu suhu daripada pada kisaran. Umumnya keduanya merupakan keunggulan atau netral.

Kombinasi dengan sejumlah kecil (katakanlah) emas cenderung untuk mengurangi kecenderungan solder untuk melarutkan material (emas dalam kasus ini).

Banyak tentara dewasa ini menghindari penggunaan timbal dan seringkali kebanyakan timah dengan bahan lain seperti tembaga, bismut, perak dll. Ini dilakukan untuk mengurangi toksisitas elektronik yang menemukan jalannya ke aliran limbah. Dalam pengalaman saya itu lebih buruk dalam segala hal dibandingkan dengan timah / timah solder kecuali mungkin dalam aplikasi di mana suhu leleh tinggi penting.

Flux masalah lain-ada sejumlah jenis.

Jika kepatuhan RoHS (dan toksisitas) tidak menjadi perhatian, 63/37 Sn / Pb solder dengan fluks rosin RMA adalah pilihan yang sangat baik, dan baik untuk aplikasi dengan keandalan tinggi. Baik untuk penyolderan tangan atau reflow.

Untuk produksi untuk pasar dunia, mungkin perlu menggunakan solder bebas timah dengan profil suhu yang lebih rewel dan kinerja yang lebih rendah. Terkadang fluks yang larut dalam air atau tidak bersih dapat diterima, tergantung pada produk dan seberapa besar itu dapat mempengaruhi proses (dan mungkin fungsionalitas produk).

— Spehro Pefhany
sumber

4

Paling penting tentang paduan eutektik: Saat mengeras, komposisi bagian padat sama dengan komposisi bagian cair. Jadi Anda tidak mendapatkan tumpukan komposisi yang berbeda-beda (dengan sifat fisik yang berbeda seperti TCE) dalam bahan padat.

— The Photon

@ThePhoton Ah, itu kemungkinan alasan solidifikasi lebih tiba-tiba. Terima kasih.

— Spehro Pefhany

Ya itu juga. Karena komposisi cairan tidak berubah ketika mulai dijual, suhu fusi tidak berubah.

— The Photon

Saya suka jawaban @Minho di bawah ini. Dia menunjukkan bahwa paduan eutectic 63/37 lebih cepat membeku, yang tidak baik untuk penyelarasan otomatis komponen SMD.

— K. Mullier

@ K.Mulier Penjajaran diri cukup rumit - melibatkan pembasahan dan tegangan permukaan. Solder bertimbal 63/37 umumnya lebih baik daripada timah bebas. Lihat, misalnya Studi Komponen Self-Alignment dalam Surface Mount Technology K. Dušek1), M. Novák1), A. Rudajevová2)

— Spehro Pefhany

4

Solderability lebih berkaitan dengan permukaan tembaga teroksidasi dan pilihan fluks untuk mengurangi oksidasi dan penambatan.

Saya ingat campuran solder Eutectic atau temp terendah adalah 63/37.

Dalam beberapa kasus, kontaminasi solder dengan antimon dapat menyebabkan persendian yang buruk.

Tetapi perbedaan temp adalah kecil dibandingkan dengan; persiapan permukaan, kebersihan, pilihan fluks, suhu penyimpanan pasta, waktu udara terbuka, umur simpan; desain pad untuk reflow, preheater papan (penggorengan atau oven IR, atau?) dan kurva profil udara panas atau berseri-seri dengan termokopel dan kurangnya turbulensi tetapi aliran halus.

Ini semua mempengaruhi pembasahan, laju pembakaran volatil, tegangan permukaan, celana pendek, bukaan, batu nisan, dll. Dan pastikan desain panel dioptimalkan untuk reflow, dan profil termal.

Juga memastikan DRC telah dilakukan sebelum desain dikirim dan diperiksa oleh papan toko.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
sumber

1

Terima kasih banyak. Apa yang Anda maksud dengan: "Dalam beberapa kasus, kontaminasi solder dengan antimon dapat menyebabkan persendian yang buruk."? Bagaimana ini bisa terjadi?

— K.Mulier

kualitas pemasok .. Perusahaan kami pernah memiliki solder kimia di tahun 80-an secara rutin untuk antimon dan kontaminan lainnya ketika mainframe memiliki papan pitch halus yang terlihat seperti alat cukur Shaver menggulung lapisan luar dengan 50 lapisan tembaga di antara dan tempat sampah besar untuk keranjang belanja perendaman emas cair pelapisan. Saya sangat menyarankan Anda menggunakan beberapa jenis emas imersi atau pelapisan equiv.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Kontak penyepuhan emas sebenarnya lebih buruk daripada menjalankan pabrik HASL. Untuk membuat piring emas menjadi tembaga, Anda membutuhkan lapisan nikel di antaranya, jika tidak tembaga bermigrasi melalui emas dan akhirnya merusaknya. Nikel bukan konduktor yang sangat baik, sehingga bantalan berlapis emas umumnya memiliki ketahanan yang lebih tinggi daripada tembaga biasa. Satu-satunya alasan untuk pelat kontak dengan emas adalah untuk mencegah korosi dalam jangka panjang, tetapi Anda sudah bisa menggunakan pelapis konformal dalam semprotan untuk ini. Emas juga larut dalam timah, yang mengubah komposisi solder Anda, yang memengaruhi kualitas sambungan. Perendaman perak adalah yang terbaik.

— Drunken Code Monkey

Terima kasih DCM, saya sebenarnya berpikir ENEPIG tetapi berkata IG, ya ENIS dan IS sangat bagus.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

3

Dari perspektif praktis, perbedaan utama antara keduanya adalah bahwa 63/37 adalah paduan eutektik. Singkatnya, itu berarti memiliki titik leleh tunggal dan bukan rentang plastik seperti solder 60/40.

Untuk penggunaan prototyping dan penghobi, ini lebih merupakan masalah pilihan. Jika Anda menyolder kabel bersama misalnya, 63/37 lebih mudah digunakan karena akan memadat lebih cepat dan tidak menyebabkan sambungan solder dingin. Namun, jika Anda menyolder komponen pemasangan permukaan pada pcb dengan tangan, maka kisaran plastik 60/40 dapat membantu karena memungkinkan komponen untuk "masuk" ke tempatnya.

— Minho
sumber

Menarik. Bisakah Anda menggali lebih dalam ke dalam hal "masuk ke tempat" ini? Saya tidak tahu dua paduan akan berbeda dengan cara ini. Saya ingin tahu lebih banyak :-)

— K.Mulier

1

Karena banyak perangkat SMD begitu ringan, tegangan permukaan solder cair akan memaksa mereka ke arah yang benar. Ini hanya dapat terjadi ketika solder berada dalam kondisi cair. Paduan solder non-eutektik akan memiliki kisaran suhu yang lebih luas di mana akan meleleh dan ini penting saat Anda menyolder secara manual.

— Minho

Itu masuk akal. Terima kasih telah menunjukkan ini :-). Apakah Anda memiliki pengalaman dengan solder berbasis Bismuth atau Indium?

— K.Mulier

Saya telah menggunakan Chip Quick Low Melt yang memiliki Bismuth dalam paduannya. Alasan utama untuk menggunakan ini adalah untuk pematrian komponen atau konektor peka panas.

— Minho

Oh baiklah. Tetapi bagaimana dengan menyolder alih-alih menyolder?

— K.Mulier

2

"Diameter sangat halus untuk menyolder komponen kecil (seperti paket LFCSP, 0402 atau bahkan 0201 resistor"

Ini menyiratkan bahwa Anda berbicara tentang kawat solder, bukan pasta solder. Produk Henkel Multicore adalah pilihan saya.

Jawaban singkat saya, secara pribadi: Henkel Multicore Sn63 / Pb37 0.38mm Crystal 400. (Digi-Key 82-117-ND).

Henkel Multicore Sn60 / Pb40 0.35mm Ersin 362 (nama terakhir adalah komposisi fluks) juga baik-baik saja tapi saya suka 63/37.

Beberapa paduan yang lebih eksotis, seperti Bi58 / Sn42 (atau Bi57.6 / Sn42 / Ag0.4) dapat diperoleh sebagai pasta solder tetapi tidak benar-benar ada sebagai kawat solder.

Paduan Bi ini menarik karena merupakan paduan eutektik suhu rendah yang bebas Pb. Banyak kelemahan umumnya terkait dengan paduan Pb bebas berasal dari suhu kerja yang lebih tinggi.

Secara pribadi, saya sering lebih suka paduan yang mengandung Pb untuk penggunaan laboratorium skala kecil, seperti Anda. Jelas, jika Anda membutuhkan RoHS-kepatuhan untuk produk Anda maka Anda perlu Pb-gratis, dan jika Anda membuat rakitan PCB Anda pada setiap jalur PCBA industri maka mereka semua akan diatur dengan paduan suhu dan profil suhu bebas Pb, jadi Anda tetap menggunakannya meskipun Anda tidak benar-benar membutuhkan RoHS.

ChipQuik membuat pasta solder dalam berbagai paduan yang berbeda, termasuk paduan bismut 138C, dalam kemasan kecil yang kompatibel dengan R&D kecil atau pengguna hobi.

Jika Anda mengerjakan ulang papan yang sudah memiliki patri, sebaiknya gunakan solder yang sama dengan yang sebelumnya ada di papan, jika tidak, Anda mendapatkan paduan "di antaranya" yang dapat memiliki sifat metalurgi yang tidak diketahui. Ini sangat penting dengan paduan Bi / Sn suhu rendah yang secara dramatis dapat mengubah titik lebur dan sifat mekaniknya jika ada sedikit "doping" Pb yang tidak disengaja.

Sparkfun menjual paduan Sn96.35 / Ag3 / Cu0.5 / 0.15Sb yang mereka klaim hebat - tetapi sepertinya paduan aneh! Ini dekat dengan Ag03A, tetapi berbeda, dan tidak muncul di Tabel Wikipedia Besar Solder dan Solder-Like Alloys.

— Luke
sumber

Jawaban yang sangat menarik! Terima kasih telah memasukkan nomor DigiKey.

— K.Mulier