Удар или не удар по суставу, вот в чем вопрос

В определенной книге по электронному физическому дизайну мы советуем после пайки:

Не дуйте на соединение, так как это приведет к слишком быстрому охлаждению припоя, что приведет к кристаллизации и охрупчиванию.

С другой стороны, (если не самый) известный пользователь этой доски, советует нам

Аккуратно подуйте на сустав, пока он не затвердеет.

Теперь это звучит как одна из тех проблем, которые EEVblog или даже Mythbusters будут решать. Итак, кто-нибудь знает об экспериментах, в которых изучалось влияние удара по суставу?

Обновления:

• Как указывалось в комментарии ниже, последний совет может быть непрактичным, так как он был написан, потому что маленький сустав может затвердеть слишком быстро, чтобы его можно было продуть, чтобы быть полезным в этом отношении. Тем не менее, могут быть и другие практические стимулы для этого, например, более быстрое охлаждение доски / деталей, чтобы вы могли перейти к следующему соединению, не обжигая себя (случайно коснувшись следов, деталей и т. Д.). Поэтому я думаю, что будет справедливо спросить, совет, данный в некоторых учебниках (против ударов), является чисто экс-кафедрой или подкреплен некоторыми эмпирическими данными. Увы, в упомянутой мной книге ничего не говорится в поддержку их позиции.

• После нескольких дополнительных поисков я нашел некоторые неподтвержденные доказательства в блоге EDN, подтверждающие утверждение из книги. Тем не менее, это кажется довольно неудовлетворительным и, возможно, недостаточно научным, поскольку в этом блоге говорится, что все соединения, исследованные на этом участке, были холодными («припой был заметно треснут и кристаллизовался во всех разных направлениях»), но это могло произойти по другим причинам, т.е. это неподтвержденное доказательство не контролировалось .

• Как обсуждается в комментариях ниже, дует на сустав иногда экстрактор дыма бедного человека (или дефлектор в любом случае). Теперь, так как настоящие вытяжные устройства являются стандартными в большинстве магазинов / лабораторий, и у них нетривиальный поток воздуха, я подозреваю, что некоторые исследователи изучили, какой уровень потока воздуха становится опасным для надежности соединения.

Это зависит от того, что и как вы паяете. Если вы вручную паяете вещи, которые снимаются с платы, например, проволокой, то обычно хорошо слегка надуть соединение, чтобы быстро охладить его. Преимущества:

1. Это быстро укрепляет сустав. Это сокращает время, в течение которого вы должны держать вещи неподвижно, что, в свою очередь, уменьшает вероятность того, что все будет шататься, когда припой затвердевает. Когда вы держите одну или несколько вещей своими руками, это полезно.

2. Вы можете получить визуальную индикацию качества сустава. Наблюдение за затвердеванием припоя покажет вам, насколько хорошо припой установил термоконтакт, что зависит от того, насколько хорошо он протекал вокруг всех металлических частей соединения. Трудно объяснить, не показывая его, но иногда вы можете заметить проблему, заметив, что припой просто не выглядел сразу после его охлаждения или в процессе охлаждения.

Однако, когда вещи удерживаются сами по себе, вы получаете преимущество, если припой медленно остывает. Так обстоит дело, например, с пайкой одного вывода более крупного компонента на плате. Если другие контакты уже спаяны, они будут удерживать деталь на месте. Соединение детали не будет слабым из-за колебания детали при охлаждении припоя. Теперь, позволяя механическим напряжениям из-за неравномерного нагрева немного рассеиваться, замедляется процесс закалки.

Конечно, когда вы делаете пайку оплавлением, соблюдайте рекомендуемый температурный профиль. В этом случае оборудование справляется с этим напрямую, и вы не должны быть там, изменяя процесс.

С ручной пайкой горячим воздухом, как правило, вы также не хотите дуть в суставы. Вы не использовали бы горячий воздух, чтобы спаять две вещи, которые вы держите неподвижно сами. Как правило, вы нагреваете всю часть. Горячий воздух нагревает плату и другие части вокруг места пайки. Дайте им возможность остыть медленно и с наименьшим тепловым напряжением.

Эффекты охлаждения как последней стадии печи для оплавления хорошо известны. Короче говоря, вы хотите, чтобы он как можно быстрее остывал ниже предела, который я считаю термическим шоком. Как правило, 4 градуса в секунду примерно справа. Я рискнул бы предположить, что для суставов малого и среднего размера в свободном воздухе это было бы приблизительно, но также и то, что удар по нему не изменит это сильно. Флюс улетает довольно быстро и тепло локализуется. Tldr: удар по тяжелым вещам, таким как прокладки d2pak и соединения с медным током. Делай, что хочешь для отдыха.

Лучше не дуть, если вы на 100% уверены, что он не будет двигаться, пока не остынет. Лучше дуть, если есть шансы перед охлаждением. Ваше решение зависит от вашего терпения. В конце концов, хрупкость / кристаллизация, вызванная продувкой, лучше, чем хрупкость / кристаллизация, вызванная движением.

Я бы сомневался, что удар будет иметь огромное значение в характеристиках суставов.
Как отмечает Логанф, скорость охлаждения оплавлением обычно составляет от 2 до 4 ° С / секунду - более вероятно, ближе к последней. При ручной пайке вы переходите к следующему соединению задолго до того, как скорость 4С / с снижает температуру соединения до уровня, близкого к температуре окружающей среды.

Возможно, критическая область находится от несколько выше до несколько ниже точки перехода жидкости в твердое вещество. Традиционный свинцовый припой 60/40 представляет собой «эвтектическую смесь» с очень четко определенной точкой перехода. Современные бессвинцовые припои, как правило, близки к эвтектическим смесям, но не совсем так, и переход происходит в диапазоне температур, при этом материал становится «грязным» при его переходе. (Это используется для хорошего эффекта, например, для «протирки свинца» кабельными соединителями и другими, которые используют расплавленный металл в качестве уплотнения и удерживают металл в переходной зоне во время «обработки» его.)

Я подозреваю, что в случае суставов, сделанных вручную (но не собственных), вам будет сложно ограничить скорость охлаждения до 4С / сек даже в неподвижном воздухе. Это может привести к образованию более тяжелых суставов, и продувка несколько увеличит этот эффект. Возможно, более податливый сустав лучше, если вопросы механической поддержки имеют значение.

FWIW (дискуссионный):

Следующие ссылки в основном относятся к охлаждению после волновой или оплавленной пайки, но дают некоторое руководство по вовлеченным процессам.

Википедия - reflow

Последняя зона является зоной охлаждения для постепенного охлаждения обработанной платы и затвердевания паяных соединений. Правильное охлаждение препятствует избыточному интерметаллическому образованию или термическому удару компонентов. Типичные температуры в зоне охлаждения находятся в диапазоне 30–100 ° C (86–212 ° F). Высокая скорость охлаждения выбрана для создания тонкой структуры зерна, которая является наиболее механически надежной. [1] В отличие от максимальной скорости нарастания, скорость нарастания часто игнорируется. Может быть так, что скорость линейного изменения менее критична при определенных температурах, однако максимально допустимый уклон для любого компонента должен применяться независимо от того, нагревается компонент или охлаждается. Обычно рекомендуется скорость охлаждения 4 ° C / с. Это параметр, который необходимо учитывать при анализе результатов процесса.

Википедия - припой - поиск "круто" - некоторые полезные наблюдения

Кри - волновая пайка

Последним этапом процесса оплавления является этап охлаждения. Правильное охлаждение имеет жизненно важное значение в процессе пайки и повышает прочность конечного паяного соединения. Быстрое охлаждение приводит к более прочному паяному соединению, но слишком быстрое может привести к напряжениям теплового расширения компонентов. Cree рекомендует скорость охлаждения от 2 ° C до 4 ° C в секунду.

Пайка охлаждения после пайки

Не желательно, чтобы сборка охлаждалась слишком медленно (избыточное выдерживание при температуре ликвидуса) или слишком быстро (в результате термического удара). Контролируемое охлаждение предотвращает избыточное образование интерметаллидов, обезвоживание, окисление, термический шок и другие проблемы.

Полезно - бессвинцовый припой

Связанный"

Википедия - Волновая пайка

http://www.electronics-cooling.com/2006/08/thermal-conductivity-of-solders/

Только аннотация

Сделать удар. В любом случае, любая ручная работа, которую вы делаете, недостаточно профессиональна, чтобы быть в воздухе, так что не волнуйтесь. Ударь, сэкономь время, все будет хорошо.