Τεχνολογίες συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο: συγκολλήσεις SAC και αγώγιμες κόλλες
Για δεκαετίες, η συγκόλληση μολύβδου-κασσίτερο έχει χρησιμοποιηθεί για τη στερέωση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, τη συγκόλληση πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων. Οι σοβαρές δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία που σχετίζονται με τη χρήση μολύβδου έχουν προκαλέσει μια έντονη προσπάθεια στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών για την εύρεση υποκατάστατων για τη συγκόλληση μολύβδου. Οι επιστήμονες πιστεύουν τώρα ότι έχουν ανακαλύψει μερικές πολλά υποσχόμενες δυνατότητες: εναλλακτικές συγκολλήσεις από κράματα και πολυμερείς συνθέσεις γνωστές ως αγώγιμη κόλλα.
Η συγκόλληση είναι η ραχοκοκαλιά της κατασκευής ηλεκτρονικών. Ο μόλυβδος ήταν τέλειος ως συγκόλληση. Αναμφισβήτητα, όλα τα ηλεκτρονικά έχουν σχεδιαστεί γύρω από το σημείο τήξης και τις φυσικές ιδιότητες του μολύβδου. οδηγώ — πλαστικό υλικό, άθραυστο και επομένως εύκολο στην εργασία. Όταν ο μόλυβδος συνδυάζεται με τον κασσίτερο στη σωστή αναλογία (63% κασσίτερος και 37% μόλυβδος), το κράμα έχει χαμηλό σημείο τήξης 183 βαθμούς Κελσίου, κάτι που είναι ένα άλλο πλεονέκτημα.
Όταν εργάζεστε σε χαμηλή θερμοκρασία διαδικασίες συγκόλλησης Ασκείται καλύτερος έλεγχος στην τεχνολογία κοινής παραγωγής, ενώ τα συγκολλημένα στοιχεία δεν είναι ευαίσθητα στις μικρότερες θερμοκρασιακές αποκλίσεις. Οι χαμηλές θερμοκρασίες σημαίνουν επίσης λιγότερη πίεση στον εξοπλισμό και τα υλικά (PCB και εξαρτήματα) που θερμαίνονται κατά τη συναρμολόγηση και υψηλότερη παραγωγικότητα στην κατασκευή ηλεκτρονικών λόγω μικρότερων χρόνων θέρμανσης και ψύξης.
Το κύριο κίνητρο για τη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών στην Ευρώπη να αρχίσει να χρησιμοποιεί συγκολλήσεις χωρίς μόλυβδο ήταν η απαγόρευση μολύβδου που επέβαλε η Ευρωπαϊκή Ένωση. Σύμφωνα με τον περιορισμό της οδηγίας για τις επικίνδυνες ουσίες, ο μόλυβδος έπρεπε να αντικατασταθεί από άλλες ουσίες έως την 1η Ιουλίου 2006 (η οδηγία απαγορεύει επίσης τον υδράργυρο, το κάδμιο, το εξασθενές χρώμιο και άλλες τοξικές ουσίες).
Όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα που περιέχουν μόλυβδο είναι πλέον απαγορευμένα στην Ευρώπη. Από αυτή την άποψη, αργά ή γρήγορα η Ρωσία θα πρέπει επίσης να στραφεί σε τεχνολογίες σύνδεσης χωρίς μόλυβδο στα ηλεκτρονικά.
Ο μόλυβδος, από περιβαλλοντική άποψη, δεν αποτελεί πρόβλημα από μόνος του, εφόσον περιέχεται σε ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Ωστόσο, όταν τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα καταλήγουν σε χώρους υγειονομικής ταφής, ο μόλυβδος μπορεί να ξεπλυθεί από το χώμα της υγειονομικής ταφής και στο πόσιμο νερό. Ο κίνδυνος αυξάνεται σε χώρες όπου τα ηλεκτρονικά απόβλητα εισάγονται μαζικά.
Στην Κίνα, για παράδειγμα, εργαζόμενοι χωρίς προστατευτικό εξοπλισμό, συμπεριλαμβανομένων πολλών παιδιών, ασχολούνται με την αποσυναρμολόγηση (συγκόλληση) ανακυκλώσιμων υλικών από ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Στη Ρωσία, ακόμη και σήμερα, οι κολλήσεις μολύβδου είναι πολύ συνηθισμένες στη μη αυτοματοποιημένη κατασκευή ηλεκτρονικών.
Οι βλαβερές επιπτώσεις του μολύβδου στην ανθρώπινη υγεία, ακόμη και σε χαμηλά επίπεδα, είναι γνωστές: διαταραχές του νευρικού και του πεπτικού συστήματος, ιδιαίτερα έντονες στα παιδιά, και η ικανότητα του μολύβδου να συσσωρεύεται στον οργανισμό, προκαλώντας σοβαρές δηλητηριάσεις.
Οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών άρχισαν να αναζητούν εναλλακτικές κολλήσεις ήδη από το 1990, όταν συζητήθηκαν οι πλέον επικυρωμένες προτάσεις για την απαγόρευση του μολύβδου στις ΗΠΑ. Οι ειδικοί της βιομηχανίας ηλεκτρονικών εξέτασαν 75 εναλλακτικές κολλήσεις και μείωσαν αυτή τη λίστα σε μισή ντουζίνα.
Τελικά, επιλέχθηκε ένας συνδυασμός από 95,5% κασσίτερο, 3,9% ασήμι και 0,6% χαλκό, γνωστό και ως συγκόλληση ποιότητας SAC (συντομογραφία των πρώτων γραμμάτων των στοιχείων Sn, Ag, Cu), παρέχοντας μεγαλύτερη αξιοπιστία και ευκολία λειτουργία ως αντικατάσταση της συγκόλλησης μολύβδου-μόλυβδου. Το σημείο τήξης της συγκόλλησης SAC είναι 217 μοίρες, είναι κοντά στο σημείο τήξης της συμβατικής συγκόλλησης μολύβδου-μόλυβδου (183 ... 260 μοίρες).
Κόλληση χωρίς βίδες
Οι συγκολλήσεις SAC χρησιμοποιούνται ευρέως στην υπεράκτια βιομηχανία σήμερα. Η εισαγωγή νέων τύπων συγκόλλησης χρειάστηκε μεγάλη προσπάθεια από τις εταιρείες ηλεκτρονικών ειδών. Οι ειδικοί ανησυχούσαν ότι στο αρχικό στάδιο της εισαγωγής συγκολλήσεων χωρίς μόλυβδο, ήταν δυνατή η αύξηση του ποσοστού αστοχίας ηλεκτρονικών προϊόντων.
Από αυτή την άποψη, ο εξοπλισμός που εμπλέκεται στη ζωή και την ασφάλεια των ανθρώπων, για παράδειγμα, ηλεκτρονικά για νοσοκομεία, παράγεται χρησιμοποιώντας παλιές τεχνολογίες. Η απαγόρευση της συγκόλλησης μολύβδου δεν ισχύει ακόμη για κινητά τηλέφωνα και ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές. Δεν υπάρχει επίσης οριστική απάντηση σχετικά με την πλήρη ασφάλεια των νέων κολλήσεων με βάση το ασήμι - αυτό το μέταλλο είναι τοξικό για τα υδρόβια ζώα.
Ροή αμόλυβδης
Ενότητα. 1.Συγκριτικά χαρακτηριστικά ορισμένων συγκολλήσεων SAC και συγκολλήσεων κασσιτέρου-μόλυβδου
Μια πιο τολμηρή πειραματική εναλλακτική της συγκόλλησης μολύβδου είναι η χρήση ηλεκτρικά αγώγιμων συγκολλητικών... Πρόκειται για πολυμερή, σιλικόνη ή πολυαμίδιο που περιέχουν μικρές νιφάδες μετάλλων, πιο συχνά ασήμι. Τα πολυμερή κολλούν ηλεκτρονικά εξαρτήματα και οι μεταλλικές νιφάδες μεταδίδουν ηλεκτρισμό.
Αυτές οι κόλλες προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα πλεονεκτημάτων. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του αργύρου είναι πολύ υψηλή και η ηλεκτρική του αντίσταση χαμηλή. Η θερμοκρασία που απαιτείται για την εφαρμογή κόλλων συναρμολόγησης PCB είναι πολύ χαμηλότερη (150 μοίρες) από αυτή που απαιτείται για συγκολλήσεις με βάση το μόλυβδο. Επομένως, πρώτον, εξοικονομείται ηλεκτρική ενέργεια και δεύτερον, τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα εκτίθενται σε λιγότερη θέρμανση, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η αξιοπιστία τους.
Η φινλανδική έρευνα που παρουσιάστηκε το 2000 στο 4ο διεθνές συνέδριο για τις τεχνολογίες κόλλων και επίστρωσης στη βιομηχανία ηλεκτρονικών έδειξε ότι οι ηλεκτρικά αγώγιμες κόλλες σχηματίζουν ακόμη ισχυρότερους δεσμούς από τις παραδοσιακές κολλήσεις.
Εάν οι επιστήμονες καταφέρουν να αυξήσουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα τέτοιων συγκολλητικών, μπορούν να αντικαταστήσουν πλήρως τις παραδοσιακές συγκολλήσεις. Μέχρι στιγμής, αυτά τα υλικά έχουν χρησιμοποιηθεί για μικρό αριθμό μικρών αγώγιμων ενώσεων ένταση ρεύματος — για συγκόλληση οθονών υγρών κρυστάλλων και κρυστάλλων. Η έρευνα σε αυτόν τον τομέα επικεντρώνεται στην προσθήκη μορίων δικαρβοξυλικού οξέος, τα οποία παρέχουν σύνδεση μεταξύ των νιφάδων αργύρου και κατά συνέπεια αυξάνουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα του υλικού.
Ένα σοβαρό πρόβλημα με τις ηλεκτρικά αγώγιμες κόλλες είναι πιθανή καταστροφή όταν τα εξαρτήματα θερμαίνονται πάνω από 150 βαθμούς.Υπάρχουν και άλλες ανησυχίες σχετικά με τις ηλεκτρικά αγώγιμες κόλλες. Με την πάροδο του χρόνου, η ικανότητα των συγκολλητικών να μεταδίδουν ηλεκτρισμό μειώνεται. Και το νερό που μπορεί να απορροφήσει το πολυμερές θα προκαλέσει διάβρωση. Όταν πέφτουν από ύψος, οι κόλλες παρουσιάζουν εύθραυστες ιδιότητες και θα αναπτυχθούν πολυμερή με πρόσμιξη από καουτσούκ για τη βελτίωση της ελαστικότητάς τους στο μέλλον. Η ανεπαρκής γνώση αυτού του υλικού μπορεί να αποκαλύψει περαιτέρω άλλα, άγνωστα ακόμη, προβλήματα.
Οι αγώγιμες κόλλες αναμένεται να χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης (κινητά τηλέφωνα και ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές) όπου η αξιοπιστία δεν είναι κρίσιμη, όπως η ιατρική και η αεροηλεκτρονική.