Viete čo je eutektická spájka?

Eutektická spájka je typ spájky, ktorá sa taví a tuhne pri jednej teplote. Napríklad zmes klasickej spájky cín 63 % / olovo 37 %, sa taví a tuhne pri teplote 183 °C (pozri obrázok nižšie). Väčšina spájok začína mäknúť pri určitej teplote a úplne sa roztaví až pri vyššej teplote. Napríklad spájka Sn96,5Ag3Cu0,5 sa začína roztápať pri 219 °C, ale úplne kvapalný stav dosiahne až pri 221 °C.
V určitých pomeroch sú niektoré zliatiny eutektické - to znamená, že teplota topenia zliatiny je najnižšia možná pre zmes týchto zložiek a zhoduje sa s teplotou tuhnutia. Neeutektické zliatiny môžu mať výrazne odlišné teploty solidus (pevný stav) a liquidus (tekutý stav), pretože majú odlišné prechody medzi kvapalným a tuhým skupenstvom. Neeutektické zmesi často existujú ako pasta pevných častíc v roztavenej matrici fázy s nižšou teplotou topenia, keď sa priblížia k dostatočne vysokým teplotám. Pri elektrotechnických prácach, ak sa spoj naruší v tomto "pastovitom" stave pred úplným stuhnutím, môže dôjsť k zlému elektrickému spojeniu; použitie eutektickej spájky tento problém znižuje. Pastovitý stav neeutektickej spájky možno využiť v inštalatérstve, pretože umožňuje tvarovanie spájky počas chladnutia, napr. na zabezpečenie vodotesného spoja rúrok, čím vzniká tzv. utretý spoj.
Takže každá spájkovacia zliatina, ktorá sa taví a tuhne pri jednej teplote, sa nazýva eutektická spájka. Keď zmeníme zloženie z cínu 63 % / olova 37 % na cín 60 % / olovo 40 %, potom sa teplota tavenia zmení na rozsah tavenia. Spájkovacia zliatina, ktorá má rozsah tavenia, sa nazýva neeutektická spájka.
Aká je výhoda eutektickej spájky?
Keďže eutektická spájka sa taví a tuhne pri špecifickej teplote, je pre proces pretavovania spájky lepšia ako neeutektická spájka. Urýchľuje proces pretavovania spájky, čo vedie k rýchlejšiemu procesu montáže doskyplošného spoja a vyššej priepustnosti, čo následne významne znižuje efektívne náklady na dosiek plošných spojov.
Medzi ďalšie výhody patrí:
- Eutektická spájka tečie oveľa lepšie ako neeutektická spájka.
- Eutektické bezolovnaté spájky sa skladajú zo zliatin, ktorých výroba je lacnejšia.
- Keď sa spájka rýchlo roztaví a ochladne, kvalita spájkovaného spoja je dobrá.
- Eutektická spájka má pekný chrómový povrch v porovnaní s neeutektickou spájkou, ktorá má zvyčajne matný a zrnitý vzhľad.
- Počas procesu tuhnutia prejde neeutektická spájka obdobím čiastočne tuhého a čiastočne tekutého stavu. V tomto čase, ak sa nejaký diel posunie alebo sa proces pretavovania preruší, môže to spôsobiť trhliny v spájkovaných spojoch (praskanie za tepla). Tieto trhliny je potom veľmi ťažké odhaliť počas kontroly kvality.
Zoznam niekoľkých eutektických spájkovacích materiálov nájdete v nasledujúcej tabuľke.
Zloženie bezolovnatej eutektickej spájky
Zloženie spájkovacej zliatiny (% hmotnosti) | Zloženie | Teplota tavenia | Poznámka |
---|---|---|---|
95.6Sn3.5Ag0.9Cu | Cín - Striebro - Meď | 217 ºC | Skutočná eutektika stanovená Národným inštitútom pre štandardy a technológie (NIST) |
95.5Sn3.9Ag0.6Cu | Cín - Striebro - Meď | 217 ºC | Americké konzorcium NEMI odporúča túto spájku na spájkovanie pretavením. Používa sa v BGA guľôčkach. |
95.5Sn4Ag0.5Cu | Cín - Striebro - Meď | 217 ºC | Špeciálne navrhnuté zloženie pre nahradenie olovnatých spájok v medených a nerezových inštaláciách. |
97In3Ag | Indium - Striebro | 143 ºC | Používa sa vo fotonických zariadeniach a kryogénnych aplikáciách. |
65Sn25Ag10Sb | Cín - Striebro - Antimón | 233 ºC | Veľmi vysoká pevnosť. Používa sa na technologické upevnenie. |
95Zn5Al | Zinok - Alumínium | 382 ºC | Používa sa na spájkovanie hliníka. |
91Sn9Zn | Cín - Zinok | 199 ºC | Používa sa najmä pri spájkovaní hliníka s hliníkom a hliníka s meďou. |
52In48Sn | Indium - Cín | 118 ºC | Vhodné na spájkovanie pri nízkych teplotách. |
58Bi42Sn | Bizmut - Cín | 138 ºC | Vo veľkej miere sa používa v zostavách s priechodnou technológiou v počítačoch IBM mainframe. |
99.3Sn0.7Cu0.06Ni0.005Ge(SN100C) | Cín - Meď - Nikel - Germánium | 227 ºC | Rôzne komerčné aplikácie |
Ako vybrať správne zloženie eutektickej spájky?
K dispozícii sú rôzne zloženia eutektickej spájky. Výber správneho zloženia pre danú aplikáciu je vždy založený na niekoľkých faktoroch. Hlavným faktorom, ktorý je potrebné zvážiť, je však vždy teplota tavenia spájky v danom procese.
Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok a chceli by ste sa o to podeliť s viac ako 250.000 čitateľmi? Tak neváhajte a dajte nám vedieť, radi ju uverejníme a to vrátane obrazových a video príloh. Rovnako uvítame aj autorov teoretických článkov, či autorov zaujímavých videí z oblasti elektroniky / elektrotechniky.
Kontaktujte nás!