Varotoimet juotostankojen käytössä

Varastointi

(1) Varastointiympäristö

Lämpötilaa tulee säätää huoneenlämmössä, yleensä 18-28 astetta; kosteuden tulee olla 10–65 %; eikä siinä saa olla voimakkaita hapettavia kaasuja, kuten happea. Ne tulee yleensä säilyttää suljettuina pakkauslaatikoissaan.

(2)Varastoinnin turvaohjeet

Juotospalkitovat raskaita; Vältä sijoittamasta niitä korkeisiin asentoihin. Varastointipaikan tulisi mieluiten olla pohjakerroksessa, jossa on kiinteä lattia (jos sijoitetaan muihin kerroksiin, arvioi, kestääkö lattia painon, ja tarkkaile säännöllisesti sijoitusaluetta painumisen merkkejä, jotta vältytään romahtamisesta). Myös pinoamiskorkeutta tulee rajoittaa.

(1) Lämpötila

Lyijyllisten (Sn63/Pb37) juotostankojen juotoslämpötila on yleensä asetettu 230 asteeseen, kun taas lyijyttomien (SAC305) juotostankojen juotoslämpötila on yleensä 260 astetta.

(2) Ilmakehän ympäristö

Käytettäessä juotostankoja aaltojuotuksessa on suositeltavaa käyttää typpikaasua juotteen juoksevuuden ja kostuvuuden parantamiseksi, juotteen hapettumisnopeuden vähentämiseksi korkeissa lämpötiloissa ja juotoshäviön minimoimiseksi.

(3) Juotosvoimakkuuden säätö

Juotteen määrää aaltojuottosäiliössä ohjataan yleensä nestepinnan korkeudella, jotta aallosta ruiskutetun nestemäisen juotteen ja nestepinnan välinen korkeusero pienenee, mikä vähentää syntyvän juotoskuonnan määrää ja minimoi juotoshäviön.

(4) Epäpuhtauspitoisuuden valvonta

1) Tina-lyijyjuotteiden luokittelu puhtauden mukaan

① Kierrätetty ja jalostettu juote: Teollisuudessa osa juotosjätteestä (juotekuna, tippunut juote, juotospäät ja poistetut saastuneet materiaalit jne.) usein kierrätetään tai jalostetaan ja myydään sitten uudelleen. Korkeiden jalostuskustannusten vuoksi (joka ylittää huomattavasti juotteen myyntihinnan) matala--laatuisen juotteen, joka sisältää vain epäpuhtauksia, kuten kuparia, sinkkiä ja rautaa, yleinen käytäntö on lisätä uutta neitseellistä metallia kierrätettyyn jätejuotteeseen, jotta epäpuhtauspitoisuus laskee juotteen saastumiselle sallitun tason alapuolelle. Yhdysvaltain hallituksen standardit QQ-S-571 ja ASTM B-32 kuvastavat kierrätysmateriaalien sallittuja kontaminaatiotasoja taulukoiden 2.10 ja 2.11 mukaisesti.

Elementti/omaisuus	Sn70	Sn63	Sn62	Sn60	Sn50	Sn40
Sn (%)	69.5–71.5	62.5–63.5	61.5–62.5	59.5–61.5	49.5–51.5	39.5–41.5
Pb (%)	Saldo	Saldo	Saldo	Saldo	Saldo	Saldo
Sb max (%)	0.20–0.50	0.20–0.50	0.20–0.50	0.20–0.50	0.20–0.50	0.20–0.50
Bi max (%)	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25
Ag max (%)	0.015	0.015	1.75–2.25	0.015	0.015	0.015
Cu max (%)	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08
Fe max (%)	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02
Zn max (%)	0.005	0.005	0.005	0.005	0.005	0.005
Al max (%)	0.005	0.005	0.005	0.005	0.005	0.005
Enintään (%)	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03
CD max (%)	0.001	0.001	0.001	0.001	0.001	0.001
Solidus ( tutkinto )	183	183	183	183	183	183
Liquidus ( tutkinto )	193	183	189	191	216	238

Luokka	Sn	Pb	Sb min–max	Bi max	Cu max	Fe max	Al max	Zn max	Kuten max
70A	70	30	-	0.12	0.25	0.08	0.02	0.005	0.03
70B	70	30	0.20–0.50	0.25	0.08	0.02	0.005	0.005	0.03
63A	63	37	-	0.12	0.25	0.08	0.02	0.005	0.03
63B	63	37	0.20–0.50	0.25	0.08	0.02	0.005	0.005	0.03
60A	60	40	-	0.12	0.25	0.08	0.02	0.005	0.03
60B	60	40	0.20–0.50	0.25	0.08	0.02	0.005	0.005	0.03
50A	50	50	-	0.12	0.25	0.08	0.02	0.005	0.03
50B	50	50	0.20–0.50	0.25	0.08	0.02	0.005	0.005	0.03
45A	45	55	-	0.12	0.25	0.08	0.02	0.005	0.03
45B	45	55	0.20–0.50	0.25	0.08	0.02	0.005	0.005	0.03

Kierrätetyn juotteen käyttöä ei suositella kriittisissä sovelluksissa, koska automatisoidussa massatuotannossa kierrätetyn juotteen arvaamattomat epäpuhtaudet aiheuttavat odottamattomia vaihteluita juotteen suorituskykyyn, mikä voi johtaa vakaviin ongelmiin.

Solder bars

② Neitsytjuote: Neitsytjuote tarkoittaa juotetta, joka on valmistettu tinasta ja malmista jalostetusta lyijystä. Neitsyt juotos on vakiomateriaali elektroniikkateollisuuden tuotannossa, erityisesti massatuotantoon tarkoitetussa automatisoidussa hitsauksessa (kuten piirilevyjen aaltojuotos). Tämän juotteen epäpuhtauspitoisuuden konsistenssi on suhteellisen ennustettavissa, mikä estää kierrätetyn juotteen käyttöön liittyvät mahdolliset vaarat.

Epäpuhtaus elementti	Suurin sallittu sisältö (paino-%)
Cu	0.300
Au	0.200
CD	0.005
Zn	0.005
Al	0.006
Sb	0.500
Fe	0.020
Kuten	0.030
Bi	0.250
Ag	0.100
Ni	0.010

Epäpuhtaus elementti	QQ-S-571E, ASTM B-32*	Uuden juotteen tyypillinen arvo (paino-%)	Suurin raja-arvo (paino-%)
Sb	*	0.010	*
Cu	0.080	0.010	0.25**
Au	-	0.001	0.08***
CD	-	0.001	0.005***
Zn	0.005	0.001	0.005***
Al	0.005	0.003	0.006*
Kuten	0.030	0.020	0.030
Fe	0.020	0.001	0.020
Bi	0.250	0.006	0.250
sisään	-	0.007	-
Ni	-	0.002	-
Ag	-	0.002	0.100
Pb	0.080	0.010	0.060

*Koskee (0,20–0,50) painoprosenttia Sb; muuten jopa 0,12 paino-%.
**Cu, Au, Cd, Zn, Al epäpuhtaudet eivät saa ylittää 0,30 % (lämmin 250 asteessa)

Epäpuhtaus elementti	Japani JIS-Z-3282-1972 A-luokka (paino-%)	Japani JIS-Z-3282-1972 B-luokka (paino-%)	US MIL (paino-%)	Kiina YB-568 (paino-%)
Sb	<1.0	<0.30	<10	0.2 ~ 0.5
Cu	<0.08	<0.05	<0.03	<0.08
Bi	<0.05	<0.05	0.25	0.1
Zn	<0.005	<0.005	<0.005	0.002
Fe	0.35	<0.03	<0.02	0.02
Al	<0.005	<0.005	<0.005	0.005
Kuten	<0.03	<0.03	<0.03	0.05

2) Metallien epäpuhtauksien vaikutus tina-lyijyjuotteen fysikaalisiin ominaisuuksiin

Juotteessa on usein epäpuhtauksina pieniä määriä muita metalleja. Jotkut epäpuhtaudet ovat vaarattomia, kun taas toisilla, jopa pieninä määrinä, voi olla erilaisia haitallisia vaikutuksia juotosprosessiin ja juotosliitoksen suorituskykyyn. Yleisesti ottaen juotteen epäpuhtauselementtien vaikutus riippuu lisätyn metallielementin kiinteästä liukoisuudesta tina- tai lyijyfaasiin. Jos muodostuu metallien välisiä yhdisteitä, vaikutus riippuu myös näiden metallien välisten yhdisteiden muodostumisesta. Kiinteiden liuosten muodostuminen lisää ominaisvastusta (esim. vismutin ja mangaanin lisääminen), kun taas metallien välisten yhdisteiden muodostuminen vähentää juotteen ominaisvastusta (esim. kuparin lisääminen).

3) Epäpuhtauksien vaikutus kostutukseen
Epäpuhtaudet, kuten sinkki ja alumiini, ovat haitallisia epäpuhtauksia. Jopa 0,001 %:n pitoisuudella ne voivat huonontaa juotosliitosten ulkonäköä ja vaikuttaa merkittävästi kostutukseen ja juoksevuuteen, mikä vaikeuttaa aaltojuottoa. Juottoon suoraan vaikuttavia metalliepäpuhtauksia ovat kupari, kulta, sinkki ja alumiini. Nämä epäpuhtaudet voivat aiheuttaa perusmetallin eroosiota, kun ne upotetaan juotosaaltoon, mikä johtaa juotosvirheisiin, kuten "silloittumiseen" ja "piikkiin".

Tina-lyijyjuotteeseen sisällytetyt hivenmetalliepäpuhtaudet muuttavat tuloksena olevan seoksen pintaenergiaa, mikä vaikuttaa sen kostutusominaisuuksiin, kuten kuvassa 2.22 näkyy. Aaltojuotoksessa epäpuhtauksien vaikutus kostutettavuuteen on erityisen tärkeä tehokkaan aaltojuotostuloksen varmistamiseksi.

Lisäksi juotteessa olevat tina-lyijyoksidijäämät, kaasut ja ei--metalliset sulkeumat vaikuttavat myös merkittävästi juotteen suorituskykyyn, mikä usein jätetään huomiotta. Tyhjiö-sulatettu juote, joka on valmistettu tyhjiö-sulatetusta tinasta ja lyijystä, osoittaa parhaat diffuusio-ominaisuudet.

4) Epäpuhtausmetallien vaikutus juotoksen suorituskykyyn
Aaltojuottamisessa käytetyn lyijypitoisen juotteen pääkomponentit ovat tina ja lyijy. Lisäksi se sisältää hivenaineita, joita pidetään epäpuhtauksina. Taulukossa 2.15 on esitetty aaltojuotuksessa esiintyvien pääepäpuhtausmetallien vaikutus juotostehoon.

Epäpuhtaus elementti	Mekaaniset ominaisuudet	Kostuvuus/juotettavuus	Sulamislämpötilan muutokset	Muut tehosteet
Lyijy (Pb)	Vetolujuus kasvaa, sitkeys muuttuu hauraaksi	Korkea kostuvuus, vähentynyt juoksevuus	Kapeampi sulamisalue	Lisääntynyt sähkövastus
Vismutti (Bi)	Muuttuu hauraaksi	Vähentynyt juoksevuus ja kostuvuus; altis silloittumiseen ja piikkiin	Alempi sulamispiste	Halkeamia lämpösyklin aikana, kiillon menetys
Sinkki (Zn)	Vahvuus lisääntyy	Vaikea käsitellä	Korkeampi sulamispiste	Huokoinen pinta, karkeita rakeita, kiillon menetys
rauta (Fe)	Vähentynyt liimauslujuus	Vähentynyt juoksevuus	Korkeampi sulamispiste	Magneettiset ominaisuudet
Alumiini (Al)	Hauras ja kova	Erittäin alhainen juoksevuus; joissakin tapauksissa ei kastelua	Muodostaa kuplivaa tai neulasta-kuten kiteitä, karkea pinta	Helposti hapettuva, syövyttävä, kiilto häviää
Fosfori (P)	Pienet määrät lisäävät juoksevuutta	-	-	Tumma väri
Kadmium (Cd)	Muuttuu hauraaksi	Huono kostuvuus, heikentynyt juoksevuus	Laajempi sulamisalue	Huokoinen, valkoinen ulkonäkö
Arseeni (As)	Hauras ja kova	Lisääntynyt viskositeetti; altis silloittumiseen ja piikkiin	Korkeampi sulamispiste	Muodostaa rakeisia tai matalassa{0}}sulavia yhdisteitä
Antimoni (Sb)	Muuttuu hauraaksi	Vähentynyt juotosteho	Korkeampi sulamispiste	Muodostaa kuplivia kiteitä
Hopea (Ag)	Yli 5 % tuottaa kaasua	Vaatii aktiivista virtausta	Korkeampi sulamispiste	Lisääntynyt lämmönkestävyys
Kulta (Au)	Muuttuu hauraaksi, heikkenee mekaaninen lujuus	Kiillon menetys	-	Valkoinen ulkonäkö

Varotoimet juotostankojen käytössä

Juotospalkit

Käyttö

Taulukko 2.10: Yhdysvaltain liittovaltiostandardissa QQ-S-571 (%) käytettyjen juotosseosten kemiallinen koostumus

Taulukko 2.11: ASTM-standardissa B-32 käytettyjen juotosseosten kemiallinen koostumus (%)

Taulukko 2.12: Epäpuhtauksien enimmäisrajat elektroniikkalaatuiselle (korkean-puhtaushitsauksen) juotteen (J-STD-001) (%)

Taulukko 2.13: Epäpuhtauspitoisuuksien vertailu tavallisessa juotteessa (Sn37Pb) (%)

Taulukko 2.14: Juotosseosten epäpuhtausrajojen vertailu: Japani JIS-Z-3282, US MIL Standard ja Kiina YB-568 (%)

Taulukko 2.15: Juotoksen epäpuhtauksien vaikutukset hitsaustehoon

Suositut blogikirjoitukset

Lähetä kysely