lehim - Solder

Baskılı devre kartının arkasındaki bir bileşenin pimine bir tel bağlamak için kullanılan lehimli bir bağlantı

Lehim makarası, 1,6 mm çap

Lehim ( / s oʊ L d ər / , / s ɒ l d ər / veya Kuzey Amerika'daki / s ɒ d ər / ), bir kaynaşabilir , metal alaşımımetal iş parçaları arasında kalıcı bir bağ oluşturmak için kullanılır. Soğuduktan sonra parçalara yapışmak ve birleştirmek için lehim eritilir, bu da lehim olarak kullanıma uygun bir alaşımın birleştirilen parçalardan daha düşük bir erime noktasına sahip olmasını gerektirir. Lehim ayrıca zamanla eklemi bozacak oksidatif ve aşındırıcı etkilere karşı da dayanıklı olmalıdır. Elektrik bağlantılarının yapılmasında kullanılan lehimin de uygun elektriksel özelliklere sahip olması gerekir.

Yumuşak lehim tipik olarak 90 ila 450 °C (190 ila 840 °F; 360 ila 720 K) arasında bir erime noktası aralığına sahiptir ve elektronik , sıhhi tesisat ve sac işlerinde yaygın olarak kullanılır . 180 ve 190 °C (360 ve 370 °F; 450 ve 460 K) arasında eriyen alaşımlar en yaygın olarak kullanılanlardır. Erime noktası 450 °C'nin (840 °F; 720 K) üzerinde olan alaşımlar kullanılarak gerçekleştirilen lehimleme, "sert lehimleme", "gümüş lehimleme" veya sert lehimleme olarak adlandırılır .

Belirli oranlarda, bazı alaşımlar ötektiktir - yani, alaşımın erime noktası, bu bileşenlerin bir karışımı için mümkün olan en düşük noktadır ve donma noktası ile çakışır. Ötektik olmayan alaşımlar, farklı sıvı ve katı geçişlerine sahip olduklarından, belirgin şekilde farklı katılaşma ve sıvılaşma sıcaklıklarına sahip olabilirler. Ötektik olmayan karışımlar, genellikle, yeterince yüksek sıcaklıklara yaklaştıkça, düşük erime fazının erimiş bir matrisinde katı parçacıkların bir macunu olarak bulunur. Elektrik işlerinde, bu "macunsu" durumdayken eklem tamamen katılaşmadan bozulursa, zayıf bir elektrik bağlantısı oluşabilir; ötektik lehim kullanımı bu sorunu azaltır. Ötektik olmayan bir lehimin macunsu durumu, örneğin, "silinmiş bağlantı" olarak adlandırılan bir sonuçla sonuçlanan, örneğin boruların su geçirmez birleşim yerinin sağlanması için, lehimin soğutma sırasında kalıplanmasına izin verdiği için tesisatta kullanılabilir.

Elektrik ve elektronik işleri için, lehim teli, elle lehimleme için çeşitli kalınlıklarda mevcuttur (manuel lehimleme, bir havya veya lehim tabancası kullanılarak gerçekleştirilir ) ve akı içeren damarlar ile . Ayrıca oda sıcaklığında macun olarak, mekanize seri üretim için daha uygun olabilecek iş parçasına uyacak şekilde önceden şekillendirilmiş bir folyo olarak veya eklem etrafına sarılabilen ve bir alevle eritilebilen küçük "çıkıntılar" halinde mevcuttur. demir, örneğin saha onarımlarında olduğu gibi kullanılamaz veya mevcut değildir. Kurşun ve kalay alaşımları geçmişte yaygın olarak kullanılıyordu ve hala mevcuttur; özellikle elle lehimleme için uygundurlar. Yasal gereklilikler ve ayrıca kurşun bazlı elektronik bileşenlerden kaçınmanın sağlık ve çevresel faydaları nedeniyle kurşunsuz lehimlerin kullanımı artmaktadır. Bugün neredeyse sadece tüketici elektroniğinde kullanılmaktadırlar.

Tesisatçılar genellikle elektrik uygulamaları için kullanılan telden çok daha kalın lehim çubukları kullanır ve akıyı ayrı olarak uygular; tesisata uygun birçok lehim pastası, elektrik veya elektronik işlerde kullanılamayacak kadar aşındırıcıdır (veya iletkendir). Kuyumcular genellikle lehimi küçük parçalar halinde kestikleri ince tabakalarda kullanırlar.

etimoloji

Lehim kelimesi Orta İngilizce soudur kelimesinden , Eski Fransız soluree ve soudur aracılığıyla , Latince solidare'den "katı yapmak" anlamına gelir.

Kompozisyon

Kurşun bazlı

Sn
60Pb
40 lehim

Yumuşak lehimler olarak da adlandırılan kalay - kurşun (Sn-Pb) lehimler, ağırlıkça %5 ile %70 arasında kalay konsantrasyonları ile ticari olarak temin edilebilir. Kalay konsantrasyonu ne kadar büyük olursa, lehimin çekme ve kesme mukavemetleri o kadar büyük olur . Tarihsel olarak, kurşunun teneke bıyık oluşumunu azalttığına inanılıyordu , ancak bunun kesin mekanizması bilinmiyor. Bugün, tavlama işlemindeki değişiklikler (ısıtma ve soğutma), bakır ve nikel gibi elementlerin eklenmesi ve koruyucu kaplamaların uygulanması dahil olmak üzere sorunu azaltmak için birçok teknik kullanılmaktadır . Elektrik lehimleme için yaygın olarak kullanılan alaşımlar, 188 °C'de (370 °F) eriyen 60/40 Sn-Pb ve esas olarak elektrik/elektronik işlerde kullanılan 63/37 Sn-Pb'dir. Bu karışım, aşağıdaki metallerin ötektik bir alaşımıdır:

1. tüm kalay-kurşun alaşımları arasında en düşük erime noktasına (183 °C veya 361 °F) sahiptir; ve
2. erime noktası gerçekten bir noktadır  - bir aralık değil.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, 1974'ten beri, Güvenli İçme Suyu Yasası uyarınca , içme suyu kullanımı için sıhhi tesisat uygulamalarında lehim ve eritken içinde kurşun yasaktır . Tarihsel olarak, genellikle 50/50 olmak üzere daha yüksek oranda kurşun kullanılmıştır. Bu, alaşımın daha yavaş katılaşmasını sağlama avantajına sahipti. Lehimlemeden önce boruların fiziksel olarak birleştirilmesiyle, su sızdırmazlığını sağlamak için lehim eklemin üzerinden silinebilir. Kurşun zehirlenmesinin önemi tam olarak anlaşılmaya başladığında kurşun su borularının yerini bakır almış olsa da, lehimden suya sızabilecek kurşun miktarının uygun bir kaynaktan ihmal edilebilecek kadar az olduğu düşünüldüğünden, 1980'lere kadar kurşun lehim hala kullanılıyordu. lehimli eklem. Elektrokimyasal bakır ve kurşun çift kurşun ve kalay korozyon teşvik eder. Ancak kalay, çözünmeyen oksitle korunur. Kurşun bile küçük miktarlarda etkili bir şekilde sağlığa zararlı bulunduğu için nörotoksin , sıhhi tesisat lehim kurşun ile ikame edilmiş gümüş (gıdada uygulamaları) ya da antimon ile, bakır genellikle ilave edildi ve kalay oranı artmıştır (bkz Kurşun ücretsiz lehim .)

Kurşundan daha pahalı olan kalay ilavesi alaşımın ıslatma özelliklerini iyileştirir; kurşunun kendisi zayıf ıslatma özelliklerine sahiptir. İşlenebilirlik aralığı daha ucuz bir yüksek kurşun alaşımı tarafından sağlanabileceğinden, yüksek kalaylı kalaylı alaşımların kullanımı sınırlıdır.

Kurşun-kalay lehimler, altın kaplamayı kolayca çözer ve kırılgan intermetalikler oluşturur. 60/40 Sn-Pb lehimi yüzeyde oksitlenir, karmaşık 4 katmanlı bir yapı oluşturur: yüzeyde kalay(IV) oksit , altında ince dağılmış kurşunlu bir kalay(II) oksit tabakası, ardından bir kalay tabakası (II) ince dağılmış kalay ve kurşun ile oksit ve altında lehim alaşımının kendisi.

Kurşun ve bir dereceye kadar kalay, lehimde kullanıldığı şekliyle küçük ama önemli miktarlarda radyoizotop safsızlıkları içerir. Alfa bozunmasına maruz kalan radyoizotoplar , yumuşak hatalara neden olma eğilimleri nedeniyle bir endişe kaynağıdır . Polonium-210 özellikle zahmetlidir; Kurşun-210 beta bozunması için bizmut-210 daha sonra beta bozunumları polonyumla-210, yoğun bir emitör için alfa parçacıkları . Uranyum-238 ve toryum-232 , kurşun alaşımlarının diğer önemli kirleticileridir.

kurşunsuz

Saf kalay lehim teli

Propan meşale ve kurşunsuz lehim kullanarak bakır boruların lehimlenmesi

Avrupa Birliği Atık Elektrikli ve Elektronik Ekipman Direktifi ve Yönetmeliği Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması erken 2003 yılında kabul ve AB'de satılan en tüketici elektroniği kurşun içerme kısıtlayan ve üzerinde geniş bir etkiye sahip 1 Temmuz 2006 tarihinde yürürlüğe girmiştir edildi tüketici elektroniği dünya çapında satılmaktadır. ABD'de üreticiler kurşun bazlı lehim kullanımını azaltarak vergi avantajları elde edebilirler. Ticari kullanımdaki kurşunsuz lehimler kalay, bakır, gümüş, bizmut , indiyum , çinko , antimon ve eser miktarda diğer metalleri içerebilir . Konvansiyonel 60/40 ve 63/37 Sn-Pb lehim için çoğu kurşunsuz değiştirme, 50 ila 200 °C daha yüksek erime noktalarına sahiptir, ancak çok daha düşük erime noktalarına sahip lehimler de vardır. Kurşunsuz lehim, yeterli ıslatma kabiliyeti için tipik olarak kütlece yaklaşık %2 akı gerektirir.

Dalga lehimlemede kurşunsuz lehim kullanıldığında , yüksek kalaylı lehimin artan kalay süpürmesinden dolayı bakım maliyetini azaltmak için biraz modifiye edilmiş bir lehim kabı (örneğin titanyum astarlar veya çarklar) istenebilir .

Kurşunsuz lehim , özellikleri daha az tam olarak bilindiğinden, havacılık ve tıbbi projeler gibi kritik uygulamalar için daha az tercih edilebilir .

Kalay-gümüş-bakır (Sn-Ag-Cu veya SAC ) lehimleri, Japon üreticilerin üçte ikisi tarafından yeniden akış ve dalga lehimleme için ve şirketlerin yaklaşık %75'i tarafından elle lehimleme için kullanılmaktadır. Bu popüler kurşunsuz lehim alaşım ailesinin yaygın kullanımı, 22/78 Sn-Ag'nin altında olan Sn-Ag-Cu üçlü ötektik davranışının (217 °C, 423 °F) azaltılmış erime noktasına dayanmaktadır ( ağırlıkça %) ötektiği 221 °C (430 °F) ve 59/41 Sn-Cu ötektiği 227 °C (441 °F). Sn-Ag-Cu'nun üçlü ötektik davranışı ve elektronik montajı için uygulaması, Ames Laboratuvarı , Iowa Eyalet Üniversitesi ve Sandia Ulusal Laboratuvarları -Albuquerque'den bir araştırma ekibi tarafından keşfedildi (ve patenti alındı) .

Son zamanlardaki araştırmaların çoğu, bilyeli ızgara dizilerinin montajı için lehim küresi yeniden akışının azaltılmış soğutma hızına uyumluluk sağlamak amacıyla Sn-Ag-Cu lehime dördüncü bir elemanın eklenmesine odaklanmıştır . Bu dört elementli bileşimlerin örnekleri 18/64/14/4 kalay-gümüş-bakır-çinko (Sn-Ag-Cu-Zn) (erime aralığı 217–220 °C) ve 18/64/16/2 kalay- gümüş-bakır- manganez (Sn-Ag-Cu-Mn; erime aralığı 211–215 °C).

Kalay bazlı lehimler altını kolayca çözerek kırılgan intermetalik bağlantılar oluşturur; Sn-Pb alaşımları için eklemi gevrekleştiren kritik altın konsantrasyonu yaklaşık %4'tür. İndiyumca zengin lehimler (genellikle indiyum-kurşun) daha kalın altın tabakanın lehimlenmesi için daha uygundur çünkü indiyumda altının çözünme hızı çok daha yavaştır. Kalayca zengin lehimler de gümüşü kolayca çözer; gümüş metalizasyon veya yüzeylerin lehimlenmesi için gümüş ilaveli alaşımlar uygundur; Islanabilirlikleri daha zayıf olsa da, kalay içermeyen alaşımlar da bir seçimdir. Lehimleme süresi intermetalikleri oluşturacak kadar uzunsa, altına lehimlenmiş bir bağlantının kalay yüzeyi çok mattır.

Sert lehim

Sert lehimler lehimleme için kullanılır ve daha yüksek sıcaklıklarda erir. Çinko veya gümüş içeren bakır alaşımları en yaygın olanlarıdır.

Gelen Silversmithing veya takı yapımı, özel sert lehimler, geçecek kullanılmaktadır deneyi . Lehimlenen metalin yüksek bir oranını içerirler ve bu alaşımlarda kurşun kullanılmaz. Bu lehimler, "emayeleme", "sert", "orta" ve "kolay" olarak adlandırılan sertlik bakımından farklılık gösterir. Emaye lehimi, emayeleme işleminde ateşleme sırasında bağlantı lehiminin sökülmesini önlemek için malzemenin kendisine yakın yüksek bir erime noktasına sahiptir . Kalan lehim türleri, ek yerler lehimlenirken daha önce lehimlenmiş bir dikiş veya bağlantı sökme işlemini önlemek için, bir öğenin yapım sürecinde azalan sertlik sırasına göre kullanılır. Kolay lehim de aynı sebepten dolayı onarım işleri için sıklıkla kullanılır. Akı, bağlantıların lehimlenmesini önlemek için de kullanılır.

Gümüş lehim, kaynak yapılamayan metal parçaları birleştirmek için imalatta da kullanılır . Bu amaçlar için kullanılan alaşımlar yüksek oranda gümüş (%40'a kadar) içerir ve ayrıca kadmiyum içerebilir .

Alaşımlar

Lehim alaşımında farklı elementler farklı rollere hizmet eder:

• Islanabilirliği etkilemeden mukavemeti artırmak için antimon eklenir. Kalay zararlısını önler. Oluşan bağlantı gevrek olduğundan çinko, kadmiyum veya galvanizli metallerde kullanılmamalıdır.
• Bizmut , erime noktasını önemli ölçüde düşürür ve ıslanabilirliği artırır. Yeterli kurşun ve kalay varlığında bizmut Sn kristallerini oluşturur.
  16Pb
  32Bi
  52Erime noktası sadece 95 °C olan, tane sınırları boyunca yayılır ve nispeten düşük sıcaklıklarda eklem arızasına neden olabilir. Bir kurşun alaşımı ile önceden kalaylanmış yüksek güçlü bir parça, bu nedenle, bizmut içeren bir lehimle lehimlendiğinde yük altında lehimlenebilir. Bu tür eklemler de çatlamaya eğilimlidir. %47'den fazla Bi içeren alaşımlar, ısıl genleşme uyumsuzluğu streslerini dengelemek için kullanılabilen soğutma üzerine genleşir. Teneke bıyıkların büyümesini geciktirir . Nispeten pahalı, sınırlı kullanılabilirlik.
• Bakır , termal döngü yorgunluğuna karşı direnci artırır ve erimiş lehimin ıslatma özelliklerini iyileştirir . Ayrıca bakırın levhadan çözünme hızını ve sıvı lehimdeki parça uçlarını yavaşlatır. Lehimlerdeki bakır intermetalik bileşikler oluşturur. Kalay içinde aşırı doymuş (yaklaşık %1 oranında) bakır çözeltisi, BGA yongalarının ince film darbe altı metalizasyonunun çözünmesini engellemek için kullanılabilir , örneğin Sn olarak
  94Ag
  3Cu
  3.
• İnce film darbe altı metalizasyonunun çözünmesini engellemek için aşırı doymuş bir çözelti oluşturmak için lehim alaşımına nikel eklenebilir. Kalay-bakır alaşımlarında, az miktarda Ni ilavesi (ağırlıkça <%0.5) boşluk oluşumunu ve Cu ve Sn elementlerinin interdifüzyonunu engeller. Bizmut ile daha da fazla sinerji içinde bakırın çözünmesini engeller. Nikel varlığı bakır-kalay intermetaliklerini stabilize eder, ötektik öncesi β-kalay dendritlerinin büyümesini engeller (ve dolayısıyla bakır-kalay ötektiğinin erime noktasına yakın akışkanlığı arttırır), katılaşmadan sonra parlak parlak yüzeyi destekler, soğutmada yüzey çatlamasını engeller; bu tür alaşımlara "nikel modifiyeli" veya "nikel stabilize" denir. Küçük miktarlar eriyik akışkanlığını arttırır, çoğu %0.06'dır. Patent sorunlarından kaçınmak için yetersiz miktarlar kullanılabilir. Akışkanlığın azaltılması, delik dolumunu artırır ve köprü ve buz sarkıtlarını azaltır.
• Akışkanlığı iyileştirmede patent sorunlarından kaçınmak için nikel yerine kobalt kullanılır. Katı alaşımda intermetalik büyümeleri stabilize etmez.
• İndiyum erime noktasını düşürür ve sünekliği artırır. Kurşun varlığında 114 °C'de faz değişimine uğrayan üçlü bir bileşik oluşturur. Çok yüksek maliyet (birkaç kez gümüş), düşük bulunabilirlik. Kolayca oksitlenir, bu da özellikle oksit giderici akı kullanılamadığında, örneğin GaAs kalıp eki sırasında onarım ve yeniden işleme için sorunlara neden olur. İndiyum alaşımları, kriyojenik uygulamalar için ve altın kalaydan çok daha az indiyumda çözündüğü için altını lehimlemek için kullanılır. İndiyum ayrıca birçok ametali (örneğin cam, mika, alümina, magnezya, titanya, zirkonya , porselen, tuğla, beton ve mermer) lehimleyebilir . Yarı iletkenlere difüzyona eğilimlidir ve istenmeyen dopinge neden olur. Yüksek sıcaklıklarda metaller arasında kolayca yayılır. Düşük buhar basıncı, vakum sistemlerinde kullanıma uygundur. Altınla kırılgan intermetalikler oluşturur; kalın altın üzerinde indiyum açısından zengin lehimler güvenilmezdir. İndiyum bazlı lehimler, özellikle klorür iyonlarının varlığında korozyona eğilimlidir .
• Kurşun ucuzdur ve uygun özelliklere sahiptir. Tenekeden daha kötü ıslatma. Toksik, aşamalı olarak kullanımdan kaldırılıyor. Teneke bıyıkların büyümesini geciktirir, kalay haşeresini engeller. Kalayda bakır ve diğer metallerin çözünürlüğünü azaltır.
• Gümüş mekanik mukavemet sağlar, ancak kurşundan daha kötü sünekliğe sahiptir. Kurşun yokluğunda, termal döngülerden kaynaklanan yorgunluğa karşı direnci artırır. HASL-SNPB kaplı yol açar formları ile gizli engel lehim kullanılarak SNPB
  36Ag
  2179 °C'de erime noktasına sahip, kart-lehim arayüzüne hareket eden, en son katılaşan ve karttan ayrılan faz. Kalay içine gümüş eklenmesi, kalay fazında gümüş kaplamaların çözünürlüğünü önemli ölçüde düşürür. Ötektik kalay-gümüş (%3.5 Ag) alaşımında ve benzeri alaşımlarda (örn. SAC305) Ag trombositleri oluşturma eğilimindedir.
  3Sn , yüksek gerilimli bir noktanın yakınında oluşursa, çatlaklar için başlangıç ​​yerleri olarak hizmet edebilir ve zayıf şok ve düşme performansına neden olabilir; bu tür sorunları önlemek için gümüş içeriğinin %3'ün altında tutulması gerekir. Yüksek iyon hareketliliği, DC öngerilimi altında yüksek nemde göç etme ve kısa devre oluşturma eğilimindedir. Lehim potalarının korozyonunu teşvik eder, cüruf oluşumunu arttırır.
• Kalay , alaşımın olağan ana yapısal metalidir. İyi mukavemet ve ıslatma özelliğine sahiptir. Tek başına kalay haşerelerine , kalay çınlamasına ve kalay bıyıklarının büyümesine eğilimlidir . Gümüş, altın ve daha az ama yine de önemli ölçüde diğer birçok metali, örneğin bakırı kolayca çözer; bu, daha yüksek erime noktalarına ve yeniden akış sıcaklıklarına sahip kalay bakımından zengin alaşımlar için özel bir endişe kaynağıdır.
• Çinko erime noktasını düşürür ve düşük maliyetlidir. Bununla birlikte, havadaki korozyon ve oksidasyona karşı oldukça hassastır, bu nedenle çinko içeren alaşımlar, örneğin dalga lehimleme gibi bazı amaçlar için uygun değildir ve çinko içeren lehim pastaları, çinko içermeyenlere göre daha kısa raf ömrüne sahiptir. Bakır ile temas halinde kırılgan Cu-Zn intermetalik katmanlar oluşturabilir. Islanmayı engelleyen kolayca oksitlenir, uygun bir akı gerektirir.
• Germanyum , kalay bazlı kurşunsuz lehimlerde oksit oluşumunu etkiler; %0,002'nin altında oksit oluşumunu arttırır. Oksidasyonu bastırmak için en uygun konsantrasyon %0,005'tir. Örneğin Sn100C alaşımında kullanılır. Patentli.
• Nadir toprak elementleri , küçük miktarlarda eklendiğinde, tane sınırlarındaki safsızlıkları ayırarak kalay-bakır alaşımlarındaki matris yapısını iyileştirir. Ancak aşırı ilave, teneke bıyık oluşumuna neden olur; aynı zamanda, lehim özelliklerini kolayca oksitleyen ve bozan sahte nadir toprak fazları ile sonuçlanır.
• Fosfor , cüruf oluşumunu engellemek için antioksidan olarak kullanılır. Kalay-bakır alaşımlarının akışkanlığını azaltır.

safsızlıklar

Safsızlıklar genellikle lehimlenen tertibatlarda bulunan metalleri çözerek lehim haznesine girer. Malzemeler genellikle lehimde çözünmez olarak seçildiğinden, proses ekipmanının çözülmesi yaygın değildir.

• Alüminyum  – az çözünürlük, oksit oluşumu nedeniyle lehimin yavaşlamasına ve donuk kumlu bir görünüme neden olur. Lehimlere antimon eklenmesi, cüruf olarak ayrılan Al-Sb intermetaliklerini oluşturur . Gevrekleşmeyi teşvik eder.
• Antimon  – kasıtlı olarak eklendi, %0,3'e kadar ıslanmayı iyileştirir, daha büyük miktarlar ıslanmayı yavaş yavaş bozar. Erime noktasını yükseltir.
• Arsenik  – mekanik özellikler üzerinde olumsuz etkileri olan ince intermetalikler oluşturur, pirinç yüzeylerin ıslanmasına neden olur
• Kadmiyum  - lehimin yavaşlamasına neden olur, oksitler ve kararmalar oluşturur
• Bakır  - en yaygın kirletici, iğne şeklinde intermetalikler oluşturur, lehimlerin yavaşlamasına, alaşımların kumlu olmasına, ıslanmanın azalmasına neden olur
• Altın  – kolayca çözünür, kırılgan intermetalikler oluşturur, % 0,5'in üzerindeki kirlilik durgunluğa neden olur ve ıslanmayı azaltır. Kalay bazlı lehimlerin erime noktasını düşürür. Daha yüksek kalay alaşımları, gevrekleşmeden daha fazla altını emebilir.
• Demir  – intermetalikler oluşturur, kumluluğa neden olur, ancak çözünme hızı çok düşüktür; 427 °C'nin üzerinde kurşun-kalay içinde kolayca çözünür.
• Kurşun  – Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanmasına neden olur Direktif uyum sorunlarına %0,1'in üzerinde.
• Nikel  – kumluluk sağlar, Sn-Pb'de çok az çözünür
• Fosfor  – kalay ve kurşun fosfitleri oluşturur , akımsız nikel kaplamada bulunan kumluluk ve ıslanmaya neden olur
• Gümüş  - genellikle kasıtlı olarak eklenir, yüksek miktarlarda lehim yüzeyinde pütürlülük ve sivilce oluşumuna neden olan intermetalikler oluşturur, gevrekleşme potansiyeli vardır
• Kükürt  – kurşun ve kalay sülfürler oluşturur , ıslanmaya neden olur
• Çinko  – eriyik halinde aşırı cüruf oluşturur, katılaşmış derzlerde yüzeyde hızla oksitlenir; çinko oksit akılarda çözünmez, onarılabilirliği bozar; yüzeye çinko göçünü önlemek için pirinç lehimlenirken bakır ve nikel bariyer katmanları gerekebilir; gevrekleşme potansiyeli

Levha kaplamaları ve dalga lehimleme banyosu kirliliklerinin birikmesi:

• HASL, kurşunsuz (Sıcak Hava Seviyesi): genellikle neredeyse saf kalay. Yüksek kalaylı banyoları kirletmez.
• HASL, kurşunlu: bir miktar kurşun banyoda çözülür
• ENIG (Elektrosuz Nikel Daldırma Altın): tipik olarak 100-200 mikroinç nikel ve üstte 3-5 mikroinç altın. Altının bir kısmı banyoda çözülür, ancak birikmeyi aşan limitler nadirdir.
• Daldırma gümüşü: tipik olarak 10-15 mikro inç gümüş. Bazıları banyoda çözülür, birikmeyi aşan limitler nadirdir.
• Daldırma kalay: Yüksek kalaylı banyoları kirletmez.
• OSP (Organik lehimlenebilirlik koruyucu): genellikle bakır yüzeyinde ince bir tabaka oluşturan imidazol sınıfı bileşikler. Bakır, yüksek kalaylı banyolarda kolayca çözünür.

akı

Lehim telinin kesik ucunda karanlık bir nokta olarak görünen entegre reçine çekirdekli elektrik lehimi.

Flux , elektrik bağlantısını ve mekanik mukavemeti iyileştirmek için temas noktalarındaki metal oksitleri azaltmaya (oksitlenmiş metalleri metalik hallerine döndürmeye) yardımcı olmak için tasarlanmış bir indirgeyici ajandır . İki ana akı türü, metal tamirinde ve sıhhi tesisatta kullanılan güçlü asitler içeren asit akısı (bazen "aktif akı" olarak adlandırılır) ve elektronikte kullanılan reçine akısı (bazen "pasif akı" olarak adlandırılır). Reçine akısı, kabaca reçinenin organik asit bileşenlerinin metalik yüzey oksitlerini çözmedeki hızına ve etkinliğine ve sonuç olarak akı kalıntısının aşındırıcılığına karşılık gelen çeşitli "aktiviteler" içinde gelir.

Atmosferik kirlilik ve tehlikeli atık bertarafı konusundaki endişeler nedeniyle , elektronik endüstrisi kademeli olarak reçine akısından hidrokarbon çözücüler yerine deiyonize su ve deterjanla giderilebilen suda çözünür akıya geçiyor . Suda çözünür akılar genellikle geleneksel olarak kullanılan elektrik/elektronik akılardan daha iletkendir ve dolayısıyla bir devre ile elektriksel olarak etkileşime girme potansiyeli daha yüksektir; genel olarak lehimlemeden sonra izlerinin giderilmesi önemlidir. Bazı reçine tipi akı izleri de aynı nedenle kaldırılmalıdır.

Tamamen metal lehimin geleneksel çubuklarını veya sarmal tellerini kullanmanın ve birleştirilecek parçalara manuel olarak akı uygulamanın aksine, 20. yüzyılın ortalarından bu yana elle lehimlemenin çoğunda akı çekirdekli lehim kullanılmıştır. Bu, içine uzunlamasına gömülü bir veya daha fazla sürekli inorganik asit veya reçine akısı gövdesi ile sarmal bir lehim teli olarak üretilir. Lehim eklem üzerinde erirken, akıyı serbest bırakır ve onu da serbest bırakır.

Operasyon

Katılaşma davranışı alaşım bileşimine bağlıdır. Saf metaller belirli bir sıcaklıkta katılaşarak bir fazın kristallerini oluşturur. Ötektik alaşımlar aynı zamanda tek bir sıcaklıkta katılaşır, tüm bileşenler eş zamanlı olarak adlandırılan büyümede çökelir . Soğutma sırasında ötektik olmayan bileşimler ilk önce ötektik olmayan fazı çökeltmeye başlar; bir metal olduğunda dendritler, metaller arası bir bileşik olduğunda büyük kristaller. Erimiş bir ötektikte katı parçacıkların böyle bir karışımı, duygusal bir durum olarak adlandırılır . Sıvıdaki nispeten küçük bir katı oranı bile akışkanlığını önemli ölçüde azaltabilir.

Toplam katılaşma sıcaklığı alaşımın katılığıdır, tüm bileşenlerin eridiği sıcaklık sıvıdır.

Bir dereceye kadar plastisitenin eklem oluşturmak için faydalı olduğu, daha büyük boşlukların doldurulmasına veya eklemin silinmesine izin verdiği (örneğin boruları lehimlerken) duygusal durum arzu edilir. Elektroniklerin elle lehimlenmesinde, bağlantı henüz katılaşmamışken katılaşmış gibi görünebileceğinden zararlı olabilir. Böyle bir bağlantının zamanından önce ele alınması daha sonra iç yapısını bozar ve mekanik bütünlüğün tehlikeye girmesine yol açar.

intermetalikler

Lehimlerin katılaşması ve lehimli yüzeylerle reaksiyonları sırasında birçok farklı intermetalik bileşik oluşur. Metaller arası maddeler, genellikle sünek bir katı çözelti matrisinde kapanımlar olarak farklı fazlar oluşturur, ancak aynı zamanda matrisin kendisini metal kapanımları ile oluşturabilir veya farklı intermetaliklerle kristal madde oluşturabilir. Intermetalikler genellikle sert ve kırılgandır. Sünek bir matris içinde ince dağılmış intermetalikler sert bir alaşım verir, kaba yapı ise daha yumuşak bir alaşım verir. Metal ve lehim arasında, artan metal oranıyla birlikte, genellikle bir dizi intermetalik oluşur; örneğin bir Cu−Cu yapısı oluşturmak
3Sn-Cu
6Sn
5-Sn . Lehim ile lehimlenen malzeme arasında intermetalik katmanlar oluşabilir. Bu katmanlar mekanik güvenilirliğin zayıflamasına ve kırılganlığına, artan elektrik direncine veya elektromigrasyona ve boşluk oluşumuna neden olabilir. Altın-kalay intermetalik tabakası, altın kaplamanın lehimde tamamen çözünmediği kalay-lehimli altın kaplama yüzeylerin zayıf mekanik güvenilirliğinden sorumludur.

Lehim eklem oluşumunda iki süreç rol oynar: substrat ve erimiş lehim arasındaki etkileşim ve intermetalik bileşiklerin katı hal büyümesi. Baz metal, erimiş lehimde, lehimdeki çözünürlüğüne bağlı olarak bir miktarda çözünür. Lehimin aktif bileşeni, ana metaldeki aktif bileşenlerin çözünürlüğüne bağlı bir oranda ana metal ile reaksiyona girer. Katı hal reaksiyonları daha karmaşıktır – intermetaliklerin oluşumu, baz metalin veya lehim alaşımının bileşimi değiştirilerek veya metallerin difüzyonunu engellemek için uygun bir bariyer tabakası kullanılarak engellenebilir.

Bazı örnek etkileşimler şunları içerir:

• Altın ve paladyum lehimlerde kolayca çözülür. Bakır ve nikel, normal lehimleme profilleri sırasında intermetalik katmanlar oluşturma eğilimindedir. İndiyum da intermetalikler oluşturur.
• İndiyum-altın intermetalikleri kırılgandır ve orijinal altından yaklaşık 4 kat daha fazla hacim kaplar. Bağlama telleri özellikle indiyum saldırısına karşı hassastır. Termal döngü ile birlikte bu tür metaller arası büyüme, bağlama tellerinin arızalanmasına yol açabilir.
• Nikel ve altınla kaplanmış bakır sıklıkla kullanılır. İnce altın tabakası, nikeli oksidasyondan koruduğu için nikelin iyi lehimlenebilirliğini kolaylaştırır; tabaka, çıplak nikelin lehime maruz kalması için hızla ve tamamen çözülecek kadar ince olmalıdır.
• Bakır uçlar üzerindeki kurşun-kalay lehim katmanları, bakır-kalay intermetalik katmanlar oluşturabilir; lehim alaşımı daha sonra yerel olarak kalaydan arındırılır ve kurşun açısından zengin bir tabaka oluşturur. Sn-Cu intermetalikleri daha sonra oksidasyona maruz kalabilir ve bu da lehimlenebilirliğin bozulmasına neden olur.
• Cu
  6Sn
  5 - lehim-bakır arayüzünde ortaktır, tercihen fazla kalay mevcut olduğunda oluşur; nikel varlığında, (Cu,Ni)
  6Sn
  5 bileşik oluşturulabilir
• Cu
  3Sn  – lehim-bakır arayüzünde ortaktır, tercihen fazla bakır mevcut olduğunda oluşur, termal olarak Cu'dan daha kararlıdır
  6Sn
  5, genellikle daha yüksek sıcaklıkta lehimleme meydana geldiğinde bulunur
• Ni
  3Sn
  4 – lehim-nikel arayüzünde ortak
• FeSn
  2 - çok yavaş oluşum
• Ag
  3Sn - daha yüksek gümüş konsantrasyonunda (%3'ün üzerinde), çatlak başlatma bölgeleri olarak hizmet edebilen kalay formunda trombositler.
• AuSn
  4 – β-fazı – kırılgan, kalay fazlalığında oluşur. Altın kaplama katmanlara kalay bazlı lehimlerin özelliklerine zarar verir.
• AuIn
  2 - altın ve indiyum-kurşun lehim arasındaki sınırda oluşur, altının daha fazla çözünmesine karşı bir bariyer görevi görür

ön biçim

Bir preform, kullanılacağı uygulama için özel olarak tasarlanmış önceden yapılmış bir lehim şeklidir. Lehim preformunu üretmek için birçok yöntem kullanılır, en yaygın olanı damgalamadır. Lehim preformu, lehimleme işlemi için gerekli olan lehim akısını içerebilir. Bu, lehim ön kalıbının içinde veya lehim ön kalıbının kaplanmış olduğu harici bir akı olabilir.

benzer maddeler

Cam lehimi , cam frit yapıştırma adı verilen bir işlemde camları diğer camlar, seramikler , metaller , yarı iletkenler , mika ve diğer malzemelerle birleştirmek için kullanılır . Cam lehimi, birleştirilen malzemelerin veya yakın yapıların (örneğin, yongalar veya seramik substratlar üzerindeki metalizasyon katmanları) deformasyon veya bozulmasının meydana geldiği sıcaklığın çok altında lehimlenmiş yüzeyleri akmalı ve ıslatmalıdır. Akışa ve ıslanmaya ulaşmak için olağan sıcaklık 450 ile 550 °C (840 ve 1.020 °F) arasındadır.

Ayrıca bakınız

• gövde lehimi
• üzüm
• Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması Direktifi
• lehimlenebilirlik
• Lehim maskesi
• Lehim yorgunluğu
• ahşabın metali
• Lehim pastası

Referanslar

Dış bağlantılar

• "Lehim"  . Ansiklopedi Britannica . 25 (11. baskı). 1911. s. 374.
• Farklı lehim alaşımlarının faz diyagramları