Lodde - Solder

En loddet samling, der bruges til at fastgøre en ledning til stiften på en komponent på bagsiden af ​​et printkort

Spole af lodde, 1,6 mm diameter

Solder ( / s oʊ l d ər / , / s ɒ l d ər / eller i Nordamerika / s ɒ d ər / ) er et smelteligt metal legering anvendes til at skabe en permanent binding mellem metalemner. Loddemetal smeltes for at klæbe til og forbinde stykkerne efter afkøling, hvilket kræver, at en legering, der er egnet til lodning, har et lavere smeltepunkt end de stykker, der sættes sammen. Loddet bør også være modstandsdygtigt over for oxidative og ætsende virkninger, der ville nedbryde fugen over tid. Loddemateriale, der bruges til at lave elektriske forbindelser, skal også have gunstige elektriske egenskaber.

Blødt lodde har typisk et smeltepunktsinterval på 90 til 450 ° C (190 til 840 ° F; 360 til 720 K) og bruges almindeligvis inden for elektronik , VVS og metalplader. Legeringer, der smelter mellem 180 og 190 ° C (360 og 370 ° F; 450 og 460 K) er de mest almindeligt anvendte. Lodning udført ved hjælp af legeringer med et smeltepunkt over 450 ° C (840 ° F; 720 K) kaldes "hård lodning", "sølvlodning" eller lodning .

I specifikke proportioner er nogle legeringer eutektiske - det vil sige, at legeringens smeltepunkt er det lavest mulige for en blanding af disse komponenter og falder sammen med frysepunktet. Ikke-eutektiske legeringer kan have markant forskellige solidus- og liquidustemperaturer , da de har forskellige flydende og faste overgange. Ikke-eutektiske blandinger findes ofte som en pasta af faste partikler i en smeltet matrix i den lavere smeltende fase, når de nærmer sig høje nok temperaturer. I forbindelse med elektrisk arbejde, hvis leddet forstyrres, mens det er i denne "pastaagtige" tilstand, før det fuldstændigt størkner, kan der opstå en dårlig elektrisk forbindelse; brug af eutektisk loddemetal reducerer dette problem. Den pastaagtige tilstand af et ikke-eutektisk loddemetal kan udnyttes i VVS, da det muliggør støbning af loddet under køling, f.eks. For at sikre vandtæt samling af rør, hvilket resulterer i en såkaldt "aftørret samling".

Til elektrisk og elektronisk arbejde fås loddetråd i en række tykkelser til håndlodning (manuel lodning udføres ved hjælp af et loddejern eller loddepistol ) og med kerner, der indeholder flux . Det fås også som stuetemperaturpasta, som en præformet folie formet til at matche emnet, som kan være mere velegnet til mekaniseret masseproduktion , eller i små "faner", der kan vikles rundt om leddet og smeltes med en flamme, hvor en jern er ikke brugbart eller tilgængeligt, f.eks. ved reparationer i marken. Legeringer af bly og tin blev almindeligt anvendt tidligere og er stadig tilgængelige; de er særligt bekvemme til håndlodning. Blyfrie lodere har været stigende i brug på grund af lovkrav plus de sundhedsmæssige og miljømæssige fordele ved at undgå blybaserede elektroniske komponenter. De bruges næsten udelukkende i dag inden for forbrugerelektronik.

VVS’ere bruger ofte loddemetre, meget tykkere end ledningen til elektriske applikationer, og anvender flux separat; mange VVS-egnede loddeflukser er for ætsende (eller ledende) til at blive brugt i elektrisk eller elektronisk arbejde. Juveler bruger ofte loddetin i tynde plader, som de skærer i stykker.

Etymologi

Ordet lodde kommer fra Mellemøsten engelsk ord soudur via oldfransk solduree og soulder , fra det latinske solidare , der betyder "at gøre fast".

Sammensætning

Blybaseret

Sn
60Pb
40 loddetin

Tin - bly (Sn-Pb) loddemetaller, også kaldet bløde loddemetaller, er kommercielt tilgængelige med tin koncentrationer på mellem 5% og 70% efter vægt. Jo større tinkoncentration, desto større er loddemodulets træk- og forskydningsstyrke . Historisk set er det blevet antaget, at bly formindsker dannelsen af tin whiskers , selvom den præcise mekanisme for dette er ukendt. I dag bruges mange teknikker til at afbøde problemet, herunder ændringer i glødningsprocessen (opvarmning og afkøling), tilsætning af elementer som kobber og nikkel og påføring af konforme belægninger . Legeringer, der almindeligvis bruges til elektrisk lodning, er 60/40 Sn-Pb, som smelter ved 188 ° C (370 ° F), og 63/37 Sn-Pb, der hovedsageligt bruges til elektrisk/elektronisk arbejde. Denne blanding er en eutektisk legering af disse metaller, som:

1. har det laveste smeltepunkt (183 ° C eller 361 ° F) af alle tin-blylegeringerne; og
2. smeltepunktet er virkelig et punkt  - ikke et område.

I USA er bly siden 1974 forbudt i lodning og flux i VVS -applikationer til brug af drikkevand i henhold til lov om sikkert drikkevand . Historisk set blev der brugt en højere andel bly, normalt 50/50. Dette havde den fordel, at legeringen størknede langsommere. Da rørene blev fysisk monteret sammen før lodning, kunne loddetøjet tørres over samlingen for at sikre vandtæthed. Selvom blyvandsledninger blev fortrængt af kobber, da betydningen af blyforgiftning begyndte at blive fuldt ud værdsat, blev blyloddet stadig brugt indtil 1980'erne, fordi man mente, at mængden af ​​bly, der kunne udvaskes i vand fra loddet, var ubetydelig fra en korrekt loddet led. Det elektrokemiske par kobber og bly fremmer korrosion af bly og tin. Tin er imidlertid beskyttet af uopløseligt oxid. Da selv små mængder bly er fundet sundhedsskadelige som et stærkt neurotoksin , blev bly i VVS-loddemateriale erstattet af sølv (applikationer af fødevarekvalitet) eller antimon , ofte tilsat kobber , og andelen af ​​tin blev øget (se bly- gratis lodning .)

Tilsætning af tin - dyrere end bly - forbedrer legeringens befugtningsegenskaber; bly har selv dårlige befugtningsegenskaber. Tin-blylegeringer af høj tin har begrænset anvendelse, da anvendelsesområdet kan leveres af en billigere legering med højt bly.

Bly-tin loddemetal opløses let guld plating og danne sprøde intermetalliske. 60/40 Sn-Pb loddemetal oxiderer på overfladen og danner en kompleks 4-lags struktur: tin (IV) oxid på overfladen, under det et lag tin (II) oxid med fint spredt bly efterfulgt af et lag tin (II) oxid med fint dispergeret tin og bly, og selve loddet legeringen nedenunder.

Bly og til en vis grad tin, som det bruges i loddetin, indeholder små, men betydelige mængder af radioisotop -urenheder. Radioisotoper, der gennemgår alfa -henfald, er en bekymring på grund af deres tendens til at forårsage bløde fejl . Polonium-210 er især besværlig; bly-210 beta henfalder til bismut-210, som derefter forfalder til polonium-210, en intens udsender af alfapartikler . Uran-238 og thorium-232 er andre betydelige forureninger af blylegeringer.

Blyfri

Ren tin loddetråd

Lodning af kobberrør ved hjælp af en propanbrænder og blyfri lodning

Den Europæiske Union affald af elektrisk og elektronisk udstyr og begrænsning af farlige stoffer direktiv blev vedtaget i begyndelsen af 2003 og trådte i kraft den 1. juli 2006 at begrænse optagelsen af bly i de fleste forbrugerelektronik, der sælges i EU, og som har en bred effekt på forbrugerelektronik sælges på verdensplan. I USA kan producenterne modtage skattefordele ved at reducere brugen af ​​blybaseret loddetin. Blyfrie lodere til kommerciel brug kan indeholde tin, kobber, sølv, vismut , indium , zink , antimon og spor af andre metaller. De fleste blyfrie udskiftninger til konventionelle 60/40 og 63/37 Sn-Pb lodde har smeltepunkter fra 50 til 200 ° C højere, selvom der også er lodder med meget lavere smeltepunkter. Blyfrit loddemateriale kræver typisk omkring 2% masseflux for tilstrækkelig befugtningsevne.

Når blyfri lodning anvendes i bølgelodning , kan en let modificeret loddemetal pot være ønskeligt (f.eks titanium foringer eller skovlhjul) for at reducere vedligeholdelsesomkostningerne på grund af forøget tin-fjernende af høj loddetin.

Blyfrit lodning kan være mindre ønskeligt til kritiske applikationer, såsom luftfarts- og medicinske projekter, fordi dets egenskaber er mindre grundigt kendte.

Tin-sølv-kobber (Sn-Ag-Cu eller SAC ) lodder bruges af to tredjedele af japanske producenter til reflow- og bølgelodning og af omkring 75% af virksomhederne til håndlodning. Den udbredte anvendelse af denne populære blyfrie lodde-legeringsfamilie er baseret på det reducerede smeltepunkt for Sn-Ag-Cu-ternær eutektisk adfærd (217 ° C, 423 ° F), som er under 22/78 Sn-Ag ( vægt%) eutektisk ved 221 ° C (430 ° F) og 59/41 Sn-Cu eutektikum på 227 ° C (441 ° F). Den ternære eutektiske adfærd hos Sn-Ag-Cu og dens anvendelse til elektronisk samling blev opdaget (og patenteret) af et team af forskere fra Ames Laboratory , Iowa State University og fra Sandia National Laboratories -Albuquerque.

Meget nyere forskning har fokuseret på tilføjelse af et fjerde element til Sn-Ag-Cu loddemateriale for at give kompatibilitet til den reducerede afkølingshastighed af loddekuglerestrømning til samling af kuglegitterarrays . Eksempler på disse fire-elementersammensætninger er 18/64/14/4 tin-sølv-kobber-zink (Sn-Ag-Cu-Zn) (smelteområde 217-220 ° C) og 18/64/16/2 tin- sølv-kobber- mangan (Sn-Ag-Cu-Mn; smelteområde på 211–215 ° C).

Tinbaserede lodder opløser let guld og danner sprøde intermetalliske sammenføjninger; for Sn-Pb-legeringer er den kritiske koncentration af guld for at sprøde leddet ca. 4%. Indiumrige lodere (normalt indium-bly) er mere egnede til lodning af tykkere guldlag, da opløsningsgraden for guld i indium er meget langsommere. Tinrige soldater opløser også let sølv; til lodning af sølvmetallisering eller overflader er legeringer med tilsætning af sølv egnede; tinfrie legeringer er også et valg, selvom deres befugtning er dårligere. Hvis loddetiden er lang nok til at danne intermetallics, er tinoverfladen på en ledning loddet til guld meget kedelig.

Hård lodding

Hårde lodninger bruges til lodning og smelter ved højere temperaturer. Legeringer af kobber med enten zink eller sølv er de mest almindelige.

Ved sølvsmedning eller smykkefremstilling bruges specielle hårde lodder, der vil bestå assay . De indeholder en stor andel af metallet, der loddes, og bly bruges ikke i disse legeringer. Disse lodninger varierer i hårdhed, betegnet som "emaljering", "hård", "medium" og "let". Emaljeringsloddet har et højt smeltepunkt, tæt på selve materialet, for at forhindre leddets lodning under affyring i emaljeringsprocessen. De resterende loddetyper bruges i faldende hårdhedsrækkefølge under fremstillingen af ​​et emne for at forhindre en tidligere loddet søm eller fælles aflodning, mens yderligere steder loddes. Nem lodning bruges også ofte til reparationsarbejde af samme grund. Flux bruges også til at forhindre leddene i at aflodde.

Sølvloddet bruges også til fremstilling af metaldele, der ikke kan svejses . De legeringer, der bruges til disse formål, indeholder en høj andel sølv (op til 40%) og kan også indeholde cadmium .

Legeringer

Forskellige elementer tjener forskellige roller i loddelegeringen:

• Antimon tilsættes for at øge styrken uden at påvirke befugtning. Forhindrer tin skadedyr. Bør undgås på zink, cadmium eller galvaniserede metaller, da den resulterende samling er sprød.
• Bismut sænker smeltepunktet betydeligt og forbedrer fugtbarheden. I nærvær af tilstrækkeligt bly og tin danner bismut krystaller af Sn
  16Pb
  32Bi
  52med et smeltepunkt på kun 95 ° C, som diffunderer langs korngrænserne og kan forårsage et sammenbrud ved relativt lave temperaturer. En kraftig del fortinnet med en legering af bly kan derfor aflodde under belastning, når den loddes med et vismutholdigt loddemateriale. Sådanne led er også tilbøjelige til at revne. Legeringer med mere end 47% Bi ekspanderer ved afkøling, som kan bruges til at opveje spændinger ved uoverensstemmelse i termisk ekspansion. Hæmmer væksten af tin whiskers . Relativt dyrt, begrænset tilgængelighed.
• Kobber forbedrer modstandsdygtigheden over for termisk cyklustræthed og forbedrer befugtningsegenskaberne for det smeltede loddemetal. Det bremser også opløsningsgraden for kobber fra pladen og delledninger i det flydende loddemateriale. Kobber i lodder danner intermetalliske forbindelser. Overmættet (med ca. 1%) opløsning af kobber i tin kan anvendes til at hæmme opløsning af tyndfilm under-bump-metallisering af BGA- chips, f.eks. Som Sn
  94Ag
  3Cu
  3.
• Nikkel kan tilsættes til lodde-legeringen for at danne en overmættet opløsning for at hæmme opløsning af tyndfilm under-bump metallisering. I tin-kobberlegeringer hæmmer lille tilsætning af Ni (<0,5 vægtprocent) dannelsen af ​​hulrum og interdiffusion af Cu- og Sn-elementer. Hæmmer kobberopløsning, endnu mere i synergi med vismut. Nikkeltilstedeværelse stabiliserer kobber-tin-intermetallerne, hæmmer væksten af ​​pro-eutektiske ß-tindendritter (og øger derfor fluiditeten nær smeltepunktet for kobber-tin eutektisk), fremmer en skinnende lys overflade efter størkning, hæmmer overfladesprængning ved afkøling; sådanne legeringer kaldes "nikkelmodificeret" eller "nikkelstabiliseret". Små mængder øger smelteflydigheden, de fleste med 0,06%. Suboptimale beløb kan bruges til at undgå patentproblemer. Fluiditetsreduktion øger hulfyldning og formindsker bro og istapper.
• Kobolt bruges i stedet for nikkel for at undgå patentproblemer til forbedring af fluiditet. Stabiliserer ikke intermetalliske vækster i fast legering.
• Indium sænker smeltepunktet og forbedrer duktiliteten. I nærvær af bly danner det en ternær forbindelse, der undergår faseændring ved 114 ° C. Meget høje omkostninger (flere gange sølv), lav tilgængelighed. Oxiderer let, hvilket forårsager problemer ved reparationer og omarbejdninger, især når oxid-fjernende flux ikke kan bruges, f.eks. Under GaAs-vedhæftning. Indiumlegeringer bruges til kryogene applikationer og til lodning af guld, da guld opløses i indium meget mindre end i tin. Indium kan også lodde mange ikke -metaller (f.eks. Glas, glimmer, aluminiumoxid, magnesia, titania, zirkonium , porcelæn, mursten, beton og marmor). Tilbøjelig til diffusion i halvledere og forårsage uønsket doping. Ved forhøjede temperaturer spredes let gennem metaller. Lavt damptryk, egnet til brug i vakuumsystemer. Danner sprød intermetallik med guld; indiumrige soldater på tykt guld er upålidelige. Indiumbaserede lodere er tilbøjelige til korrosion, især i nærvær af chloridioner .
• Bly er billigt og har egnede egenskaber. Værre befugtning end tin. Giftig, bliver udfaset. Hæmmer væksten af ​​tin whiskers, hæmmer tin skadedyr. Sænker opløseligheden af ​​kobber og andre metaller i tin.
• Sølv giver mekanisk styrke, men har værre duktilitet end bly. I mangel af bly forbedrer det modstandsdygtighed over for træthed fra termiske cyklusser. Brug af SnAg-lodere med HASL-SnPb-belagte elektroder danner SnPb
  36Ag
  2fase med smeltepunkt ved 179 ° C, som bevæger sig til plade-loddegrænsefladen, størkner sidst og adskiller sig fra brættet. Tilsætning af sølv til tin reducerer opløseligheden af ​​sølvbelægninger betydeligt i tinfasen. I eutektisk tin-sølv (3,5% Ag) legering og lignende legeringer (f.eks. SAC305) har den en tendens til at danne blodplader af Ag
  3Sn , der, hvis den dannes nær et sted med høj belastning, kan tjene som startsteder for revner og forårsage dårlig stød og faldende ydeevne; sølvindholdet skal holdes under 3% for at hæmme sådanne problemer. Høj ionmobilitet, har tendens til at migrere og danne kortslutninger ved høj luftfugtighed under DC -bias. Fremmer korrosion af loddepotter, øger slagdannelse.
• Tin er det sædvanlige hovedkonstruktionsmetal i legeringen. Den har god styrke og befugtning. I sig selv er den tilbøjelig til tinskadedyr , tinneskrig og vækst af tinhårhår . Opløser let sølv, guld og i mindre men stadig betydeligt mange andre metaller, f.eks. Kobber; dette er en særlig bekymring for tinrige legeringer med højere smeltepunkter og genstrømningstemperaturer.
• Zink sænker smeltepunktet og er billigt. Det er imidlertid meget modtageligt for korrosion og oxidation i luft, derfor er zinkholdige legeringer uegnede til nogle formål, f.eks. Bølgelodning, og zinkholdige loddepastaer har kortere holdbarhed end zinkfri. Kan danne sprøde Cu-Zn intermetalliske lag i kontakt med kobber. Oxiderer let, hvilket forringer befugtning, kræver en passende flux.
• Germanium i tinbaserede blyfrie lodninger påvirker dannelsen af ​​oxider; under 0,002% øger det dannelsen af ​​oxider. Optimal koncentration til undertrykkelse af oxidation er 0,005%. Anvendes i fx Sn100C legering. Patenteret.
• Sjældne jordarters elementer , når de tilsættes i små mængder, forfiner matrixstrukturen i tin-kobberlegeringer ved at adskille urenheder ved korngrænserne. Imidlertid resulterer overdreven tilsætning i dannelsen af ​​tin whiskers; det resulterer også i falske sjældne jordfaser, som let oxiderer og forringer loddeegenskaberne.
• Fosfor bruges som antioxidant for at hæmme dannelse af klud. Reducerer fluiditeten af ​​tin-kobberlegeringer.

Urenheder

Urenheder kommer normalt ind i loddebeholderen ved at opløse de metaller, der er til stede i samlingerne, der loddes. Opløsning af procesudstyr er ikke almindeligt, da materialerne normalt vælges til at være uopløselige i lodde.

• Aluminium  - lidt opløselighed, forårsager træthed af loddetin og kedeligt gruset udseende på grund af dannelse af oxider. Tilsætning af antimon til soldater danner Al-Sb intermetallics, der er adskilt i slam . Fremmer skrøbelighed.
• Antimon  - tilsat tilsigtet, op til 0,3% forbedrer befugtning, større mængder nedbryder langsomt befugtning. Forøger smeltepunkt.
• Arsen  - danner tynde intermetaller med negative virkninger på mekaniske egenskaber, forårsager befugtning af messingoverflader
• Cadmium  - forårsager træghed i loddetin, danner oxider og pletter
• Kobber  -den mest almindelige forurening, danner nålformede intermetallics, forårsager træthed hos lodder, grushed af legeringer, nedsat befugtning
• Guld  - opløses let, danner sprød intermetallik, forurening over 0,5% forårsager træghed og reducerer befugtning. Sænker smeltepunktet for tinbaserede lodninger. Legeringer i højere tin kan absorbere mere guld uden skørhed.
• Jern  - danner intermetallik, forårsager gryn, men opløsningshastigheden er meget lav; opløses let i bly-tin over 427 ° C.
• Bly  - forårsager problemer med overholdelse af farlige stoffer i direktivet med over 0,1%.
• Nikkel  -forårsager grynethed, meget lille opløselighed i Sn-Pb
• Fosfor  - danner tin og blyfosfider , forårsager grus og befugtning, der findes i elektroløs fornikling
• Sølv  - ofte tilsigtet tilsat, i store mængder danner intermetallics, der forårsager gryn og dannelse af bumser på loddeoverfladen, potentiale for skørhed
• Svovl  - danner bly og tinsulfider , forårsager befugtning
• Zink  - i smelte danner overdreven slagge, i størkne led oxiderer hurtigt på overfladen; zinkoxid er uopløseligt i flux, hvilket forringer reparationsevnen; kobber- og nikkelbarriererlag kan være nødvendige ved lodning af messing for at forhindre zinkmigration til overfladen; potentiale for skørhed

Board finish vs bølge lodning bad urenheder opbygning:

• HASL, blyfri (varmt luftniveau): normalt stort set ren tin. Forurener ikke bad i høj tin.
• HASL, blyet: noget bly opløses i badet
• ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold): typisk 100-200 mikro tommer nikkel med 3-5 mikro tommer guld på toppen. Noget guld opløses i badet, men grænser, der overstiger opbygning, er sjældne.
• Nedsænkningssølv: typisk 10-15 mikrometer sølv. Nogle opløses i badet, grænser, der overstiger opbygning, er sjældne.
• Nedsænknings tin: forurener ikke bad i høj tin.
• OSP (Organic solderability preservative): sædvanligvis imidazol-klasse forbindelser, der danner et tyndt lag på kobberoverfladen. Kobber opløses let i badeværelser med høj tin.

Strøm

Elektrisk loddetin med en integreret harpikskerne, synlig som en mørk plet i loddetrådens afskårne ende.

Flux er et reduktionsmiddel designet til at hjælpe med at reducere (returnere oxiderede metaller til deres metalliske tilstand) metaloxider ved kontaktpunkterne for at forbedre den elektriske forbindelse og mekaniske styrke. De to hovedtyper af flux er syreflux (undertiden kaldet "aktiv flux"), der indeholder stærke syrer, der bruges til metalreparation og VVS, og kolofoniumflux (undertiden kaldet "passiv flux"), der bruges i elektronik. Rosin flux findes i en række forskellige "aktiviteter", der svarer nogenlunde til hastigheden og effektiviteten af ​​kolofoniumets organiske syrekomponenter ved opløsning af metalliske overfladeoxider og følgelig korrosiviteten af ​​fluxresten.

Grund af bekymring over luftforurening og farligt affald bortskaffelse har elektronikindustrien gradvist blevet skiftet fra harpiksflusmiddel til vandopløseligt flux, som kan fjernes med deioniseret vand og vaskemiddel , i stedet for kulbrinte opløsningsmidler . Vandopløselige flux er generelt mere ledende end traditionelt anvendte elektriske / elektroniske fluxer og har derfor større potentiale for elektrisk interaktion med et kredsløb; generelt er det vigtigt at fjerne deres spor efter lodning. Nogle flux -spor af kolofoniumtype bør ligeledes fjernes og af samme grund.

I modsætning til at bruge traditionelle stænger eller spolede tråde af loddet metal af alle metaller og manuelt påføre flux til de dele, der sættes sammen, har meget håndlodning siden midten af ​​det 20. århundrede brugt flux-core loddemetal. Dette fremstilles som en opviklet loddetråd, med et eller flere kontinuerlige legemer af uorganisk syre eller kolofoniumflux indlejret i længderetningen inde i det. Da loddetin smelter på leddet, frigør det fluxen og frigiver det også på det.

Operation

Stivelsesadfærden afhænger af legeringens sammensætning. Rene metaller størkner ved en bestemt temperatur og danner krystaller af en fase. Eutektiske legeringer størkner også ved en enkelt temperatur, idet alle komponenter udfældes samtidigt i såkaldt koblet vækst . Ikke-eutektiske sammensætninger ved afkøling begynder først at udfælde den ikke-eutektiske fase; dendritter, når det er et metal, store krystaller, når det er en intermetallisk forbindelse. En sådan blanding af faste partikler i et smeltet eutektikum omtales som en grødet tilstand. Selv en relativt lille andel af faste stoffer i væsken kan dramatisk sænke dens fluiditet.

Temperaturen for total størkning er legeringens solidus, temperaturen ved hvilken alle komponenter smeltes er liquidus.

Den grødet tilstand ønskes, hvor en grad af plasticitet er gavnlig for at oprette fugen, hvilket gør det muligt at fylde større huller eller tørres over fugen (f.eks. Ved lodning af rør). Ved håndlodning af elektronik kan det være skadeligt, da samlingen kan se ud som størknet, mens den endnu ikke er. For tidlig håndtering af sådanne led forstyrrer derefter dens indre struktur og fører til kompromitteret mekanisk integritet.

Intermetallics

Mange forskellige intermetalliske forbindelser dannes under størkning af lodder og under deres reaktioner med de loddede overflader. Intermetallics danner forskellige faser, sædvanligvis som indeslutninger i en duktil fastopløsningsmatrix, men kan også danne selve matricen med metalindeslutninger eller danne krystallinsk stof med forskellige intermetalliske materialer. Intermetallics er ofte hårde og sprøde. Finfordelt intermetallik i en duktil matrix giver en hård legering, mens grov struktur giver en blødere legering. En række intermetallics dannes ofte mellem metallet og loddet, med en stigende andel af metallet; fx danne en struktur af Cu − Cu
3Sn − Cu
6Sn
5−Sn . Der kan dannes lag af intermetallics mellem loddet og det loddede materiale. Disse lag kan forårsage mekanisk pålidelighedssvækkelse og skørhed, øget elektrisk modstand eller elektromigration og dannelse af hulrum. Guld-tin intermetallics laget er ansvarlig for dårlig mekanisk pålidelighed af tin-loddet forgyldte overflader, hvor guldbelægningen ikke helt opløses i loddet.

To processer spiller en rolle i en loddeforbindelsesdannelse: interaktion mellem substratet og smeltet loddemetal og fast-state-vækst af intermetalliske forbindelser. Basismetallet opløses i det smeltede loddemiddel i en mængde afhængigt af dets opløselighed i loddet. Den aktive bestanddel i loddetin reagerer med basismetallet med en hastighed, der afhænger af opløseligheden af ​​de aktive bestanddele i basismetallet. Solid-state reaktionerne er mere komplekse-dannelsen af ​​intermetallics kan hæmmes ved at ændre sammensætningen af ​​basismetallet eller lodde-legeringen eller ved at anvende et egnet barriererlag til at hæmme diffusion af metallerne.

Nogle eksempler på interaktioner omfatter:

• Guld og palladium opløses let i lodder. Kobber og nikkel har en tendens til at danne intermetalliske lag under normale lodningsprofiler. Indium danner også intermetallik.
• Indium-guld intermetallics er sprøde og optager omkring 4 gange mere volumen end det originale guld. Bindningstråde er især modtagelige for indiumangreb. En sådan intermetallisk vækst kan sammen med termisk cykling føre til svigt i bindingstrådene.
• Kobber belagt med nikkel og guld bruges ofte. Det tynde guldlag letter nikkelens gode lodningsevne, da det beskytter nikkel mod oxidation; laget skal være tyndt nok til hurtigt og fuldstændigt at opløse, så blottet nikkel udsættes for loddet.
• Bly-tin loddelag på kobberledninger kan danne kobber-tin intermetalliske lag; lodde-legeringen udtømmes derefter lokalt af tin og danner et blyrigt lag. Sn-Cu intermetallics kan derefter blive udsat for oxidation, hvilket resulterer i nedsat lodningsevne.
• Cu
  6Sn
  5 -almindelig på lodde-kobber-grænseflade, dannes fortrinsvis, når der er overskud af tin; i nærvær af nikkel, (Cu, Ni)
  6Sn
  5 forbindelse kan dannes
• Cu
  3Sn  -almindelig på lodde-kobber grænseflade, dannes fortrinsvis når overskud af kobber er tilgængelig, mere termisk stabil end Cu
  6Sn
  5, ofte til stede, når lodning ved højere temperatur fandt sted
• Ni
  3Sn
  4 -almindelig på lodde-nikkel-grænseflade
• FeSn
  2 - meget langsom dannelse
• Ag
  3Sn - ved højere koncentration af sølv (over 3%) i tin danner blodplader, der kan tjene som revnedannelsessteder.
• AuSn
  4 -β-fase-sprød, dannes ved overskud af tin. Skadeligt for tinbaserede lodders egenskaber i forhold til forgyldte lag.
• AuIn
  2 -former på grænsen mellem guld og indium-bly loddetin, fungerer som en barriere mod yderligere opløsning af guld

Forform

En præform er en præfabrikeret form af loddetin specielt designet til applikationen, hvor den skal bruges. Mange metoder bruges til fremstilling af loddepræformen, idet stempling er den mest almindelige. Loddepræformen kan omfatte den loddemetode, der er nødvendig til lodningsprocessen. Dette kan være en intern flux, inde i loddepræformen eller ekstern, med loddepræformen belagt.

Lignende stoffer

Glaslodning bruges til at forbinde glas med andre glas, keramik , metaller , halvledere , glimmer og andre materialer i en proces kaldet glasfritbinding . Glasloddet skal flyde og fugt de loddede overflader langt under temperaturen, hvor der opstår deformation eller nedbrydning af enten de sammenføjede materialer eller nærliggende strukturer (f.eks. Metalliseringslag på spåner eller keramiske substrater). Den sædvanlige temperatur for at opnå strømning og befugtning er mellem 450 og 550 ° C (840 og 1.020 ° F).

Se også

• Kropslodning
• Graping
• Direktiv om begrænsning af farlige stoffer
• Lodningsevne
• Loddemaske
• Loddetræthed
• Træs metal
• Loddemasse

Referencer

eksterne links

• "Lodde"  . Encyclopædia Britannica . 25 (11. udgave). 1911. s. 374.
• Fasediagrammer over forskellige typer loddelegeringer