Bester Lötdraht - Sn63Pb37 vs Sn60Pb40 vs…?

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Normalerweise sind meine Schaltungen voll von SMD-Komponenten mit sehr feiner Tonhöhe. Ich löte die Prototypen manuell, was viel Zeit in Anspruch nimmt. Gute Werkzeuge und hochwertiges Lot können den Prozess beschleunigen.

Ich bevorzuge bleihaltiges Lot, da es bei relativ niedrigen Temperaturen besser fließt. Auf diese Weise kann ich eine Überhitzung meiner Komponenten verhindern. Bleilot ist für kommerzielle Produkte nicht zulässig, für das Prototyping jedoch in Ordnung.

Es gibt verschiedene Arten von bleihaltigem Lötdraht auf dem Markt. Ich versuche herauszufinden, welches "am besten" ist. Definieren wir "am besten" wie folgt:

Niedrige Schmelztemperatur (verhindert Überhitzung der Komponenten).
Gute Benetzung von Pads und Pins.
Enthält vorzugsweise etwas Flussmittel, so dass man es nicht die ganze Zeit extern anwenden muss.
Sehr feiner Durchmesser zum Löten kleiner Bauteile (wie LFCSP-Gehäuse, 0402- oder sogar 0201-Widerstände, ...)
Der Preis ist kein Problem.

Ich habe mehrere Fragen:

1. Zinn-Blei-Legierungen
Ich habe auf Wikipedia gelesen, dass das Sn60Pb40- Lot für die Elektronik sehr beliebt ist (ich stimme zu, ich habe dieses bisher verwendet). Wikipedia erwähnt auch, dass Sn63Pb37 etwas teurer ist, aber auch etwas bessere Gelenke bietet.

Was denkst du über Sn60Pb40 vs Sn63Pb37 ? Was ist eigentlich der Unterschied?

2. Exotische Legierungen
Dies sind jedoch nicht die einzigen Lötlegierungen. Es gibt exotischere Kombinationen - mit Zinn + Blei + Silber und sogar mit Gold .

Werden diese exotischen Kombinationen die Eigenschaften verändern?

3.
Wismut- und Indiumlegierungen Einige von Ihnen haben mich auf Wismut- und Indiumlegierungen aufmerksam gemacht. Ich habe eine neue Frage gestellt, um sie zu behandeln: Wismut- oder Indiumlot - was würden Sie wählen?

HINWEIS: Ich verwende einen Lötrauchabsauger.

soldering

— K. Mulier
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Sie haben eine wichtige Eigenschaft vergessen: Umwelteinflüsse. Lote auf Bleibasis sind in der EU ein No-Go, da sie giftig und schwer zu handhaben sind und die Mitarbeiter von Recyclingunternehmen keinen Gesundheitsrisiken aussetzen. Daher verschwand Lötmittel auf Bleibasis größtenteils in der EU und den meisten Ländern, die in die EU exportieren.

— Attila Kinali

Wenn Sie wirklich Niedertemperaturlote wünschen, schauen Sie sich Indiumlegierungen an. Es gibt sogar eine Firma namens Indium Corp, die sich auf sie spezialisiert hat. Sie haben Lote mit Schmelztemperaturen bis zu ~ 38 ° C.

— The Photon

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@ ThePhoton, warte eine Minute, ich werde verwirrt. 38 ° C? Sind Sie im Ernst? Ich habe im Datenblatt des Wismut-basierten Lots auf DigiKey (Teile-Nr. SMDSWLTLFP32-ND) gelesen, dass der Schmelzpunkt 138 ° C und nicht 38 ° C beträgt ...

— K.Mulier

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Selbst wenn Sie Blei-basiertes Lot nur für Prototypen verwenden, benötigt alles, was diese Lötspitze berührt, in den meisten mir bekannten Ländern sofort einen Aufkleber für Giftmüll. Sofern Sie nicht wirklich bleihaltiges Lot benötigen, würde ich empfehlen, bleifrei zu verwenden.

— Attila Kinali

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Leider führt bleifreies Lot beim manuellen Löten zu Verbindungen von wirklich schlechter Qualität. Es fließt nicht so gut, das Benetzen kleiner Pads kann schwierig sein, oft sind die Gelenke schwach und matt, anstatt stark und glänzend usw. Bleifreies Lot wird am besten mit einem Reflow-Ofen in Pastenform verwendet. Ich kaufe immer bleihaltigen Lötdraht. Ich denke, die Umweltaspekte spielen beim Prototyping keine Rolle. Nun sicher, die Dämpfe sind giftig. Achtung. Nicht gefährlicher als die Arbeit mit anderen giftigen chemischen Dämpfen. Bleilot liefert durchweg bessere Ergebnisse mit weniger Arbeit oder Nacharbeit.

— Betrunkener Code-Affe

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Sn63 / Pb37 ist besser als 60/40, da es sich um eine eutektische Legierung handelt. Das heißt, es hat den niedrigsten Schmelzpunkt aller Sn / Pb-Legierungen und erstarrt relativ abrupt bei einer Temperatur und nicht über einen Bereich. Im Allgemeinen sind beide Vorteile oder neutral.

Kombinationen mit kleinen Mengen (sagen wir) Gold neigen dazu, die Tendenz des Lots zu verringern, das Material aufzulösen (in diesem Fall Gold).

Viele Lote vermeiden heutzutage die Verwendung von Blei und bestehen häufig aus Zinn mit anderen Materialien wie Kupfer, Wismut, Silber usw. Dies geschieht, um die Toxizität der Elektronik zu verringern, die in den Abfallstrom gelangt. Nach meiner Erfahrung ist es in jeder Hinsicht schlechter als Zinn / Blei-Lot, außer vielleicht bei Anwendungen, bei denen eine hohe Schmelztemperatur wichtig ist.

Flussmittel eine andere Sache - es gibt eine Reihe von verschiedenen Arten.

Wenn die RoHS-Konformität (und Toxizität) keine Rolle spielt, ist 63/37 Sn / Pb-Lot mit RMA-Kolophoniumflussmittel eine ausgezeichnete Wahl und eignet sich für Anwendungen mit hoher Zuverlässigkeit. Gut zum Handlöten oder Reflow.

Für die Produktion für Weltmärkte kann es erforderlich sein, bleifreie Lote mit feineren Temperaturprofilen und schlechterer Leistung zu verwenden. Manchmal sind wasserlösliche oder nicht saubere Flussmittel akzeptabel, abhängig vom Produkt und wie stark es den Prozess (und möglicherweise die Produktfunktionalität) beeinflussen kann.

— Spehro Pefhany
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Das Wichtigste bei eutektischen Legierungen: Beim Erstarren entspricht die Zusammensetzung des festen Teils der Zusammensetzung des flüssigen Teils. Sie erhalten also kein Durcheinander von Regionen unterschiedlicher Zusammensetzung (mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften wie TCE) im erstarrten Material.

— Das Photon

@ ThePhoton Ah, das ist wahrscheinlich der Grund, warum die Verfestigung abrupter ist. Vielen Dank.

— Spehro Pefhany

Ja das auch. Da sich die flüssige Zusammensetzung nicht ändert, wenn sich der Verkauf beginnt, ändert sich die Schmelztemperatur nicht.

— Das Photon

Ich mag die Antwort von @Minho unten. Er weist darauf hin, dass die eutektische 63/37-Legierung schneller erstarrt, was für die automatische Ausrichtung von SMD-Komponenten nicht gut ist.

— K. Mulier

@ K.Mulier Die Selbstausrichtung ist recht komplex und beinhaltet Benetzung und Oberflächenspannung. Blei 63/37 Lot ist im Allgemeinen besser als bleifrei. Siehe zum Beispiel die Untersuchung der Selbstausrichtung von Komponenten in der Oberflächenmontagetechnologie K. Dušek1), M. Novák1), A. Rudajevová2)

— Spehro Pefhany

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Die Lötbarkeit hat mehr mit der oxidierten Kupferoberfläche und der Wahl des Flussmittels zu tun, um Oxidation und Grabsteinbildung zu reduzieren.

Ich erinnere mich, dass die Eutektische oder niedrigste Temperaturlotmischung 63/37 ist.

In einigen Fällen kann eine Lötkontamination mit Antimon zu schlechten Verbindungen führen.

Aber die Temperaturunterschiede sind gering im Vergleich zu; Oberflächenvorbereitung, Sauberkeit, Wahl des Flussmittels, Lagertemperatur der Paste, Freiluftzeit, Haltbarkeit; Pad-Design für Reflow, Board-Vorwärmer (Bratpfanne oder IR-Ofen oder?) und Heißluft- oder Strahlungswärmeprofilkurven mit Thermoelement und fehlender Turbulenz, aber reibungslosem Durchfluss.

Diese wirken sich alle auf die Benetzung, die Verbrennungsrate flüchtiger Stoffe, die Oberflächenspannung, Kurzschlüsse, Öffnungen, Grabsteine usw. aus und stellen sicher, dass das Pad-Design für Reflow und thermisches Profil optimiert ist.

Stellen Sie außerdem sicher, dass die DRC durchgeführt wurde, bevor das Design gesendet und vom Board-Shop überprüft wird.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Vielen Dank. Was meinen Sie mit: "In einigen Fällen kann eine Lötkontamination mit Antimon zu schlechten Verbindungen führen." Wie kann das passieren?

— K. Mulier

Lieferantenqualität. In den 80er Jahren hatte unser Unternehmen in den 80er Jahren routinemäßig ein Chemiker-Kontrolllot auf Antimon und andere Verunreinigungen, als Großrechner eine feine Pechplatte hatten, die aussah wie Remington-Rasierfolien-Außenschichten mit 50 Kupferschichten dazwischen, und riesige Müllcontainer zum Eintauchen in flüssiges Gold im Einkaufswagen Überzug. Ich empfehle Ihnen dringend, eine Art Immersionsgold oder eine gleichwertige Beschichtung zu verwenden.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Vergoldungskontakte sind tatsächlich schlechter als HASL. Um Gold zu Kupfer zu plattieren, benötigen Sie eine Nickelschicht dazwischen, da sonst Kupfer durch das Gold wandert und es korrodiert. Nickel ist kein sehr guter Leiter, und daher haben vergoldete Pads im Allgemeinen einen höheren Widerstand als normales Kupfer. Der einzige Grund, Kontakte mit Gold zu plattieren, besteht darin, Korrosion langfristig zu verhindern. Hierfür können Sie jedoch bereits eine Schutzbeschichtung im Spray verwenden. Gold löst sich auch in Zinn auf, wodurch sich die Zusammensetzung Ihres Lots ändert, was sich auf die Verbindungsqualität auswirkt. Immersionssilber ist am besten.

— Betrunkener Code-Affe

Danke DCM, ich dachte eigentlich an ENEPIG, sagte aber IG, ja, ENIS und IS sind sehr gut.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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Aus praktischer Sicht besteht der Hauptunterschied zwischen beiden darin, dass der 63/37 eine eutektische Legierung ist. Kurz gesagt bedeutet dies, dass es einen einzigen Schmelzpunkt hat und keinen Kunststoffbereich wie das 60/40-Lot.

Für Prototypen und Hobbyisten ist es eher eine Frage der Präferenz. Wenn Sie beispielsweise Drähte zusammenlöten, ist 63/37 einfacher zu verwenden, da es schneller erstarrt und keine kalten Lötstellen verursacht. Wenn Sie jedoch oberflächenmontierte Komponenten von Hand auf eine Leiterplatte löten, kann der Kunststoffbereich von 60/40 hilfreich sein, da die Komponenten so "einrasten" können.

— Minho
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Interessant. Können Sie tiefer in dieses "Einrasten" -Ding eintauchen? Ich wusste nicht, dass die beiden Legierungen auf diese Weise unterschiedlich sein würden. Ich möchte mehr wissen :-)

— K.Mulier

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Da viele SMD-Geräte so leicht sind, werden sie durch die Oberflächenspannung des geschmolzenen Lots in die richtige Ausrichtung gebracht. Dies kann nur auftreten, wenn sich das Lot in einem geschmolzenen Zustand befindet. Eine nicht eutektische Lötlegierung hat einen größeren Temperaturbereich, in dem sie geschmolzen wird. Dies ist wichtig, wenn Sie manuell löten.

— Minho

Das macht Sinn. Vielen Dank für den Hinweis :-). Haben Sie Erfahrung mit Wismut- oder Indiumloten?

— K. Mulier

Ich habe Chip Quick Low Melt verwendet, das Wismut in der Legierung enthält. Der Hauptgrund dafür ist das Entlöten wärmeempfindlicher Komponenten oder Steckverbinder.

— Minho

Oh ok. Aber wie wäre es mit Löten statt Entlöten?

— K. Mulier

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"Sehr feiner Durchmesser zum Löten kleiner Bauteile (wie LFCSP-Gehäuse, 0402- oder sogar 0201-Widerstände")

Dies bedeutet, dass Sie von Lötdraht im Gegensatz zu Lötpaste sprechen. Henkel Multicore-Produkte sind meine Anlaufstelle.

Meine kurze persönliche Antwort: Henkel Multicore Sn63 / Pb37 0,38 mm Crystal 400. (Digi-Key 82-117-ND).

Henkel Multicore Sn60 / Pb40 0,35 mm Ersin 362 (letzterer Name ist die Flussmittelzusammensetzung) ist auch in Ordnung, aber ich mag die 63/37.

Einige der exotischeren Legierungen wie Bi58 / Sn42 (oder Bi57.6 / Sn42 / Ag0.4) sind als Lötpaste erhältlich, existieren jedoch nicht wirklich als Lötdraht.

Diese Bi-Legierungen sind attraktiv, da sie eine eutektische Niedertemperaturlegierung sind, die Pb-frei ist. Viele der Nachteile, die im Allgemeinen mit Pb-freien Legierungen verbunden sind, sind auf höhere Arbeitstemperaturen zurückzuführen.

Persönlich bevorzuge ich oft Pb-haltige Legierungen für den kleinen Laboreinsatz, wie Sie. Wenn Sie RoHS-Konformität für Ihr Produkt benötigen, benötigen Sie Pb-frei. Wenn Sie Ihre Leiterplattenbaugruppen auf einer industriellen PCBA-Linie herstellen, werden sie ohnehin alle mit Pb-freien Legierungen und Temperaturprofilen eingerichtet Sie verwenden es trotzdem, auch wenn Sie RoHS nicht unbedingt benötigen.

ChipQuik stellt Lötpasten aus verschiedenen Legierungen, einschließlich der Wismutlegierungen 138C, in kleinen Packungen her, die für kleine F & E- oder Hobbyanwender geeignet sind.

Wenn Sie eine Platine überarbeiten, auf der bereits Lötmittel vorhanden ist, verwenden Sie am besten dasselbe Lötmittel, das ursprünglich auf der Platine vorhanden war. Andernfalls erhalten Sie eine Zwischenlegierung, die unbekannte metallurgische Eigenschaften aufweisen kann. Dies ist besonders wichtig bei Niedertemperatur-Bi / Sn-Legierungen, die ihren Schmelzpunkt und ihre mechanischen Eigenschaften dramatisch verändern können, wenn ein wenig versehentliches Pb- "Dotieren" vorliegt.

Sparkfun verkauft eine Sn96.35 / Ag3 / Cu0.5 / 0.15Sb-Legierung, von der sie behaupten, dass sie großartig ist - aber es scheint eine seltsame Legierung zu sein! Es liegt in der Nähe von Ag03A, ist aber anders und erscheint nicht in der großen Wikipedia-Tabelle für Lötmittel und lötähnliche Legierungen.

— Luke
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Sehr interessante Antwort! Vielen Dank, dass Sie die DigiKey-Nummern angegeben haben.

— K. Mulier