อะไรทำให้ประสานแข็ง?


31

ลวดบัดกรีนั้นนิ่มและยืดหยุ่นมาก แต่การบัดกรีบนแผงวงจรนั้นยาก ทำไม? ฉันไม่สามารถหาคำตอบที่ชัดเจนได้ แต่แนวคิดบางอย่างที่อยู่ในใจคือ:

  • ปฏิกิริยาเคมีบางชนิดที่เกิดขึ้นเมื่อประสานความร้อนแล้วเย็นตัวลง ถ้าเป็นเช่นนั้นปฏิกิริยานี้คืออะไร? บางทีด้วยฟลักซ์จะทำปฏิกิริยาอย่างใด แต่ถ้าบัดกรีที่ไม่มีฟลักซ์ล่ะ?

  • ลวดบัดกรีมีความหนาแน่นน้อยกว่าไม่ว่าจะผ่านทางกลวงหรือมีแกนฟลักซ์ทำให้ดูโค้งงอได้ง่ายขึ้น ดูเหมือนว่าจะมีโอกาสน้อยลงเพราะหนวดเคราดูจะหนักกว่าลวดบัดกรีแม้จะบางกว่า


1
หนวดแข็งและแข็งมาก หนวดเป็นโครงสร้างผลึกเดี่ยว ลวดบัดกรีเป็นคริสตัลไลน์ ประสานบนแผงวงจรคือ polychrstalline แต่เมื่อขนาดทางกายภาพเทียบเท่ากับขนาดของผลึกคุณสมบัติเป็นกลุ่มจะขึ้นอยู่กับการจัดเรียงทางกายภาพสูง
david

การบัดกรีบน PCB ไม่ควรจะแตกต่างไปจาก 'ลวด' ของการบัดกรีที่มาจากนอกเสียจากว่า PCB นั้นได้รับการภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรงบางอย่างและการบัดกรีมี "dealloyed"
brhans

3
คุณควรถามอีกครั้งในฟิสิกส์และ / หรือไซต์เคมี SE คำตอบด้านล่างในขณะที่ upvoted อย่างมากคือที่นั่งของกางเกง ฉันไม่สามารถอ้างถึงความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับโลหะวิทยา แต่โปรดทราบว่าการบัดกรีเป็นโลหะผสมกับ Cu ที่ผิวหน้า นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมมันถึงติดอยู่กับมัน ปัญหาการตกผลึกอื่น ๆ อีกครั้งฉันไม่รู้อะไรมาก สิ่งที่ฉันสามารถบอกคุณได้อย่างแน่นอนคือว่าทำไมการบัดกรีทำหรือไม่ยากขึ้นเมื่อ [ละลาย] ละลายไม่ใช่หัวข้อที่สอนตามปกติในชั้นเรียน EE
Fizz

1
ไม่มีใครมีเครื่องมือทดสอบความแข็งหรือไม่
Spehro Pefhany

คำตอบ:


20

@Kaz & @LongStrokinYerMomma ใกล้กับคำอธิบายที่ถูกต้อง

เมื่อคุณพูดถึงคุณสมบัติเชิงกลของโลหะ / โลหะผสมเราต้องพิจารณาโครงสร้างขัดแตะ และในกรณีนี้มีปฏิกิริยาทางเคมีน้อยมากที่เราเป็นห่วง

คุณเห็นสองปรากฏการณ์มีหน้าที่รับผิดชอบในการสังเกตนี้:

1. การตกผลึกซ้ำ

ความสามารถของโลหะ / โลหะผสมที่จะดึงเข้าไปในสายไฟเรียกว่าความเหนียว เมื่อเหล็กแท่งลวดบัดกรีถูกดึงผ่านแม่พิมพ์ต่างๆของการลดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง - มันผ่านกระบวนการที่เรียกว่าสายพันธุ์แข็งซึ่งทำให้มันมากขึ้นมีความยืดหยุ่น (เช่นการโค้งงอซ้ำแล้วซ้ำอีกโดยไม่ต้องพร่าง่าย)จะตัด / เปลี่ยนรูปกองกำลังเมื่อเทียบกับเหล็กแท่งสามมิติครั้งแรกของโลหะผสมเดียวกัน ดังนั้นเมื่อคุณละลายมันสูญเสียสายพันธุ์แข็งและผ่านการตกผลึกอีกครั้งซึ่งจะทำให้มันปรากฏเปราะมากขึ้น

2. ความสมบูรณ์แบบของโครงสร้างตาข่าย

เพชรเป็นวัสดุที่แข็งที่สุดไม่ใช่เพียงเพราะพันธะของมัน แต่เนื่องมาจากโครงสร้างตาข่ายที่สมบูรณ์แบบ หากคุณเปรียบเทียบระดับความสมบูรณ์แบบของโปรยมวลชนต่อหน่วยของลูกบาศก์เล็ก ๆ พูด 1 มม. 3 & ก้อนใหญ่พูด 20 มม. 3ของโลหะผสม / โลหะ / ผสมเคมีเหมือนกันคุณจะพบว่าลูกบาศก์เล็กลงจะสมบูรณ์แบบมากขึ้น มากกว่าลูกบาศก์ขนาดใหญ่ถึงแม้ว่าองค์ประกอบทางเคมีของพวกเขาจะเหมือนกัน (นี่คือสิ่งที่ผู้ใช้ @ LongStrokinYerMomma ชี้ให้เห็นในบทคัดย่อของเขาจากบทความนั้น )

เพื่อให้ได้ความรู้สึกที่เรียบง่ายขึ้นในชีวิตประจำวันลองนึกถึงการทำลายกิ่งไม้คุณสามารถแตกกิ่งก้านยาว 2 ฟุต แต่ไม่ยาว 10 ซม. ได้ในกรณีนี้คันโยกแอ็คชั่น / แขนบิดมีบทบาท แต่คุณ รับความคิด


ตรรกะของคุณ:

ลวดบัดกรีมีความหนาแน่นน้อยกว่าไม่ว่าจะผ่านทางกลวงหรือมีแกนฟลักซ์ทำให้ดูโค้งงอได้ง่ายขึ้น ดูเหมือนว่าจะมีโอกาสน้อยลงเพราะหนวดเคราดูจะหนักกว่าลวดบัดกรีแม้จะบางกว่า

ถูกต้องสมบูรณ์แบบส่วนหนึ่งอธิบายว่าทำไมลวดบัดกรีจึงยืดหยุ่นได้ แต่โปรดทราบว่าSolder การยืนยันบนแผงวงจรนั้นอ่อนนุ่มพอ ๆ กับลวดบัดกรีที่มาจากนั้นไม่ถูกต้องแน่นอน


4
คุณดูเหมือนจะเข้าสู่บางสิ่ง (ต่างจากคำตอบที่ได้รับการโหวตมากที่สุดที่นี่) ตัวอย่างเช่นหนังสือโดย Tu Solder Joint Technology: วัสดุคุณสมบัติและความน่าเชื่อถือมีบทหนึ่งเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงแบบเหนียวที่จะเปราะบางในการบัดกรีในตอนท้ายของหนังสือ นี่คือหลังจากสิ่งที่รู้จักกันทั่วไปในรูปแบบโลหะผสมบัดกรี ฯลฯ ปฏิกิริยาทองแดงดีบุกดูเหมือนจะเป็นปัจจัยในการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว อย่างไรก็ตามบางส่วนของโพสต์ของคุณให้การอนุมานค่อนข้างเบาบางตามการเปรียบเทียบ (กับเพชรเป็นต้น) ที่อาจไม่ได้ถือ
Fizz

33

การบัดกรีบนแผงวงจรนั้นอ่อนนุ่มเหมือนลวดบัดกรีที่มาจากเนื่องจากเป็นวัสดุเดียวกัน อย่างไรก็ตามลวดบัดกรีไม่ได้รับการสนับสนุนจากสิ่งใดดังนั้นจึงรู้สึกงอได้มากกว่า โปรดทราบว่าความนุ่มนวลไม่เหมือนความโค้งงอ การบัดกรีลวดยังสามารถรู้สึกนุ่มกว่าการใช้ปลายนิ้วของคุณเพราะการบัดกรีส่วนใหญ่จะกลวงด้วยแกนฟลักซ์ที่อ่อนนุ่มและคุณก็ยุบตัวลงโดยการจับ

การบัดกรีบนแผงวงจรมักจะเป็นชั้นบาง ๆ ที่ได้รับการสนับสนุนอย่างดีจากแผงวงจรตัวเองผ่านชั้นบาง ๆ ของทองแดงและหมุดของอุปกรณ์อะไรก็ตามที่ถูกบัดกรี ทำให้รู้สึกหนักกว่าลวดที่ไม่รองรับ


3
วัสดุเดียวกัน ... ดังนั้นก็คือไส้ดินสอถ่านและเพชร แต่มันก็ไม่ได้แข็งหรือนิ่มเท่ากัน และนั่นไม่ใช่แม้แต่การทำงานเย็นหรือการหลอมวัสดุเช่นทองแดง
Passerby

2
และประสานที่ถูกตัดออกจากการสนับสนุนพื้นฐานเช่นทองแดงยังคงหนักกว่าประสานก่อนที่จะละลาย และ op ทำจุดเกี่ยวกับหนวดเครา
Passerby

6
@Passerby Charcoal และเพชรไม่ใช่วัสดุเดียวกันแม้ว่าจะสามารถทำได้โดยการจัดเรียงอะตอมอีกครั้ง
253751

4
@Passerby: ฉันเพิ่งทำการทดลองและตัดประสานหนา 60/38/2 2 ซม. จากการติดตามกระแสหนักบนกระดานของฉันทำให้มันหนาประมาณ 1 มม. ใส่ความหนา 1 มม. ใส่บัดกรีที่หนา 1 มม. 1 อัน แม้แต่ม้วนเดียวกันมันก็มาจาก) ในมือที่ 3 ของฉันแขวนทรานซิสเตอร์พลังงานไขมันลงบนมันและทั้งคู่ก็ก้มลงเหมือนปาเก็ตตี้เปียก ฉันไม่แปลกใจเลยที่ฉันจะเดาว่าในโรงงานเพื่อหล่อโลหะผสมที่บัดกรีก็หลอมละลายอีกครั้ง
PlasmaHH

5
@Passe: ถ่านและเพชรมีอะตอมเหมือนกัน แต่เป็นวัสดุที่แตกต่างกันมาก การจัดเรียงอะตอมเป็นอย่างไร ในกรณีของการบัดกรีทั้งสองถูกแช่แข็งลวดและหยดบนกระดานเป็นโลหะผสมที่แช่แข็งเดียวกันของดีบุกและตะกั่ว จะมีความแตกต่างของความแข็งเนื่องจากวิธีการละลายและการทำงาน แต่ทั้งคู่ก็ยังคงเป็นวัสดุเดียวกันซึ่งต่างจากกราไฟต์เพชรและฟูลเลอรีนต่าง ๆ ทั้งหมดที่ทำจากอะตอมคาร์บอน
Olin Lathrop

10

มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับรูปร่าง เม็ดไนล่อนขนาดเล็กแข็ง เส้นใยไนล่อน (เช่นสายเบ็ด) มีความยืดหยุ่น เหมือนกันสำหรับแก้วและวัสดุอื่น ๆ กระจกอาจเป็นลูกบอลคริสตัลแข็งบานหน้าต่างที่ค่อนข้างยืดหยุ่นผ้าหรือฉนวนกันความร้อนนุ่มและนุ่มในผนังของคุณ


7

มีอีกสิ่งหนึ่งที่ฉันไม่เห็นในคำตอบคือ:

การบัดกรีส่วนใหญ่บนวงล้อจะมีฟลักซ์ในแกนกลาง ฟลักซ์นี้สามารถมากถึง 45% ของลวดบัดกรีโดยมวลและถูกเผาทิ้งเป็นส่วนหนึ่งของการบัดกรี ฟลักซ์มีความยืดหยุ่นมากกว่าโลหะดังนั้นปริมาณโลหะจริงในลวดบัดกรีจึงน้อยกว่าน้ำหนักฐานจึงทำให้ลวดโดยรวมมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

วัตถุประสงค์ของการไหลคือการทำความสะอาดพื้นผิวที่จะบัดกรีและเป็นสารที่เราเห็นการเผาไหม้ในระหว่างการบัดกรี


3

ฉันจะออกไปที่ขาและพูดว่ามีความสัมพันธ์ขั้นพื้นฐานระหว่างโครงสร้างผลึกโลหะของโลหะบัดกรีและประสิทธิภาพเชิงกล กระดาษนี้บอกว่า:

นามธรรม

ด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของความหนาแน่นการรวมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดของการเชื่อมต่อระหว่างกันสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการย่อขนาดให้อยู่ในระดับที่เทียบได้กับโครงสร้างผลึกของพวกเขา ตัวอย่างเช่นการบัดกรีข้อต่อ SnAgCu ในแพ็คเกจชิปพลิกอาจมีเพียงหนึ่งหรือไม่กี่เม็ด ในกรณีนี้พฤติกรรมเชิงกลของ micro-joint คาดว่าจะเปลี่ยนจาก polycrystalline-based เป็นผลึกเดี่ยว


ยินดีต้อนรับสู่ EE: SE! เป็นความคิดที่ดีที่จะเพิ่มข้อมูลจากลิงก์ใด ๆ ที่คุณโพสต์ไว้ที่นี่เพื่อให้คำตอบของคุณยังคงมีประโยชน์หาก (เมื่อ) ลิงค์นั้นตาย ฉันแนะนำให้แก้ไขเพื่อเพิ่มส่วนหนึ่งของนามธรรมให้กับคำตอบของคุณ - อย่าลังเลที่จะแก้ไขอีกครั้งหากคุณคิดว่าคุณมีเนื้อหาที่ดีกว่า
Greg d'Eon
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.