Паяльная проволока Sn63Pb37 представляет собой эвтектический сплав олова и свинца, состоящий ровно на 63 весовых процента олова и 37 весовых процентов свинца, который обеспечивает резкую однофазную температуру затвердевания 183 ° C без какого-либо пластического диапазона, что означает, что он переходит непосредственно из полностью жидкого в полностью твердое состояние без пастообразного состояния, тем самым сводя к минимуму риск нарушения формирования соединения во время охлаждения и обеспечивая высоко предсказуемое управление температурным режимом в процессах ручной и выборочной пайки. Его эвтектическая природа устраняет сегрегацию по границам зерен во время затвердевания, в результате чего образуются мелкозернистые микроструктуры, которые обеспечивают постоянную прочность на разрыв около 52 МПа, удлинение 45–50% и прочность на сдвиг около 32 МПа при правильном смачивании медных подложек с соответствующей активацией флюса. Плотность сплава составляет 8,4 г/см³, его электрическое сопротивление составляет 15,3 мкОм·см при 20°C, а его теплопроводность составляет примерно 50 Вт/(м·К). Эти значения остаются стабильными при стандартных рабочих температурах до 150°C, но быстро ухудшаются при температуре выше 180°C из-за неизбежного фазового перехода.
Механическая надежность соединений Sn63Pb37 обусловлена не только собственной пластичностью, но и благоприятной кинетикой межфазной реакции с обычными металлизациями печатных плат, особенно с гальваническим медным покрытием и контактными площадками с OSP-покрытием, где он образует непрерывный интерметаллический слой Cu₆Sn₅ контролируемой толщины, обычно 1,2–2,5 мкм после стандартной 3-секундной выдержки при 350°C, без чрезмерной образование зубцов или пустот при условии, что поверхностные оксиды полностью восстановлены флюсами на основе канифоли или слегка активированными флюсами, такими как типы RMA или RA. В отличие от сплавов с более высоким содержанием олова, Sn63Pb37 демонстрирует минимальный рост оловянных усов при хранении в окружающей среде или в условиях смещения при низком напряжении, а его содержание Pb эффективно подавляет образование пустот Киркендалла на границе раздела припой-медь во время термоциклирования, что является основной причиной, по которой он продолжает использоваться в высоконадежной авионике и сборках медицинского оборудования, несмотря на ограничения RoHS. Низкий угол контакта, часто ниже 30° на чистой меди при пиковой температуре, обеспечивает быстрое капиллярное втягивание в сквозные выводы и крылья чайки QFP с малым шагом, в то время как падение вязкости при температуре выше 190°C остается достаточно постепенным, чтобы поддерживать контролируемую скорость подачи в автоматических устройствах подачи проволоки без расплывания и образования мостиков.
Производители производят припой Sn63Pb37 диаметром от 0,3 мм до 1,6 мм, с диапазоном допусков ±0,02 мм для точного дозирования, а содержание флюса в сердечнике обычно поддерживается в пределах от 1,5% до 3,5% по весу в зависимости от сложности применения, где более низкие коэффициенты флюса подходят для предварительно очищенных позолоченных разъемов, а более высокие коэффициенты подходят для клемм из окисленной латуни или никель-железа. Остатки после пайки остаются неагрессивными и электрически инертными при использовании составов, не содержащих галогенидов, но сохраняют достаточную кислотность для растворения естественных слоев CuO и SnO₂ в течение 0,8–1,2 секунды контакта при температуре 320–360 ° C. Срок хранения превышает 24 месяца при запечатывании в влагонепроницаемую упаковку, продутую азотом, хотя открытые катушки следует использовать в течение 6 месяцев, чтобы предотвратить испарение растворителя флюса и затвердевание сердечника, что напрямую увеличивает сопротивление наконечника и вызывает неравномерную экструзию во время подачи с помощью железа. Повторный нагрев выше 220°C ухудшает целостность канифольной смолы и повышает подвижность хлорид-ионов, ускоряя электромиграцию в BGA с мелким шагом, если неочищенные остатки остаются неочищенными перед нанесением защитного покрытия.
Валидация процесса для Sn63Pb37 требует профилирования термопары в реальном времени по крайней мере в трех критических зонах, термической задержке между вершинами соединений, продолжительностью межфазного теплового воздействия и скоростью охлаждения после смачивания, поскольку даже незначительные отклонения ± 5 ° C или ± 0,3 секунды от номинальных параметров могут сместить микроструктуру соединения из однородных дендритов β-Sn с дисперсными эвтектическими пулами, богатыми Pb, в грубые сети с сегрегацией Pb, что снижает усталостную долговечность. более чем на 40% при 1000-цикловых испытаниях на термический удар от −55°C до +125°C. Операторы должны проверять чистоту наконечника утюга перед каждым использованием, протирая его влажной целлюлозной губкой и проверяя равномерность переноса серебристо-серых остатков, поскольку накопление карбонизированного флюса повышает эффективное термическое сопротивление до 35% и задерживает установление межфазного температурного равновесия. Натяжение подачи проволоки должно быть откалибровано таким образом, чтобы усилие 200 г обеспечивало скорость экструзии 1,8–2,1 мм/с при температуре 340°C, в противном случае непостоянный объем припоя приводит либо к недостаточной высоте галтели, либо к избыточному перемычку на дорожках с шагом 0,5 мм, и то, и другое ускользает от обнаружения AOI до тех пор, пока не произойдет сбой функционального теста.
