Kurşunsuz lehimleme teknolojileri: SAC lehimleri ve iletken yapıştırıcılar

Onlarca yıldır kurşun-kalay lehim, elektronik bileşenleri, lehim baskılı devre kartlarını sabitlemek için kullanılmıştır. Kurşunun kullanımıyla ilişkili ciddi olumsuz sağlık etkileri, elektronik endüstrisinde kurşun lehimin yerine geçenleri bulmak için yoğun bir çabaya yol açtı. Bilim adamları şimdi bazı umut verici olasılıklar keşfettiklerine inanıyorlar: iletken yapıştırıcı olarak bilinen alaşımlardan ve polimer bileşimlerinden yapılmış alternatif lehimler.

Lehimleme, elektronik üretiminin bel kemiğidir. Kurşun lehim kadar mükemmeldi. Muhtemelen, tüm elektronikler kurşunun erime noktası ve fiziksel özellikleri etrafında tasarlanmıştır. öncülük ederim — plastik malzeme, kırılmaz ve bu nedenle çalışması kolaydır. Kurşun, kalay ile doğru oranda (%63 kalay ve %37 kurşun) birleştirildiğinde, alaşımın 183 santigrat derece gibi düşük bir erime noktasına sahip olması bir başka avantajdır.

Düşük sıcaklıkta çalışırken lehimleme işlemleri ortak üretim teknolojisi üzerinde daha iyi kontrol sağlanırken, kaynaklı elemanlar en küçük sıcaklık sapmalarına karşı hassas değildir. Düşük sıcaklıklar ayrıca montaj sırasında ısınan ekipman ve malzemeler (PCB'ler ve bileşenler) üzerinde daha az stres ve daha kısa ısınma ve soğuma süreleri nedeniyle elektronik üretiminde daha yüksek verimlilik anlamına gelir.

Avrupa'daki elektronik endüstrisinin kurşunsuz lehim kullanmaya başlaması için ana teşvik, Avrupa Birliği tarafından getirilen bir kurşun yasağıydı. Tehlikeli Maddeler Direktifi kısıtlaması kapsamında, kurşunun 1 Temmuz 2006'ya kadar başka maddelerle değiştirilmesi gerekiyordu (yönerge ayrıca cıva, kadmiyum, altı değerlikli krom ve diğer toksik maddeleri de yasaklıyor).

Kurşun içeren tüm elektronik bileşenler artık Avrupa'da yasaklanmıştır. Bu bağlamda, er ya da geç Rusya da elektronikte kurşunsuz bağlantı teknolojilerine geçmek zorunda kalacak.

Kurşun, çevresel açıdan bakıldığında, elektronik ekipman içinde bulunduğu sürece kendi başına bir sorun değildir. Bununla birlikte, elektronik bileşenler çöplüklere gittiğinde kurşun, çöplük toprağından yıkanıp içme suyuna karışabilir. E-atığın toplu halde ithal edildiği ülkelerde risk artıyor.

Örneğin Çin'de, birçok çocuk da dahil olmak üzere koruyucu ekipmanı olmayan işçiler, elektronik bileşenlerden geri dönüştürülebilir malzemeleri sökme (lehimleme) ile uğraşıyorlar. Rusya'da bugün bile otomatik olmayan elektronik üretiminde kurşun lehimler çok yaygındır.

Kurşunun düşük seviyelerde bile insan sağlığı üzerindeki zararlı etkileri iyi bilinmektedir: özellikle çocuklarda belirgin olan sinir ve sindirim sistemi bozuklukları ve kurşunun vücutta birikerek ciddi zehirlenmelere neden olma yeteneği.

Elektronik üreticileri, ABD'de kurşunu yasaklamak için onaylanan tekliflerin tartışıldığı 1990 gibi erken bir tarihte alternatif lehimler aramaya başladılar. Elektronik endüstrisi uzmanları 75 alternatif lehimi gözden geçirdi ve bu listeyi yarım düzineye indirdi.

Sonunda, SAC dereceli lehim (Sn, Ag, Cu elementlerinin ilk harflerinin kısaltması) olarak da bilinen %95,5 kalay, %3,9 gümüş ve %0,6 bakırdan oluşan bir kombinasyon seçildi ve daha fazla güvenilirlik ve kullanım kolaylığı sağladı. kurşun-kurşun lehim için bir yedek olarak işlem. SAC lehiminin erime noktası 217 derecedir, geleneksel kurşun-kurşun lehiminin erime noktasına (183 ... 260 derece) yakındır.

vidasız lehim

SAC lehimleri günümüzde açık deniz endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yeni lehim türlerinin tanıtılması, elektronik şirketleri açısından çok çaba gerektirdi. Uzmanlar, kurşunsuz lehimlerin piyasaya sürülmesinin ilk aşamasında, elektronik ürünlerin arıza oranlarında bir artışın mümkün olduğundan endişe duyuyorlardı.

Bu bağlamda, örneğin hastaneler için elektronik cihazlar gibi insanların canı ve güvenliği ile ilgili olan ekipmanlar eski teknolojiler kullanılarak üretilmektedir. Kurşun lehim yasağı da henüz cep telefonları ve dijital kameralar için geçerli değil. Yeni gümüş bazlı lehimlerin tam güvenliği hakkında da kesin bir cevap yok - bu metal suda yaşayan hayvanlar için zehirlidir.

kurşunsuz akı

Bölüm. 1.Bazı SAC lehimlerinin ve kalay kurşun lehiminin karşılaştırmalı özellikleri

Kurşun lehimlemeye daha cüretkar bir deneysel alternatif, elektriksel olarak iletken yapıştırıcıların kullanılmasıdır. Bunlar, çoğunlukla gümüş olmak üzere küçük metal pulları içeren polimerler, silikon veya poliamiddir. Polimerler elektronik bileşenleri yapıştırır ve metal pullar elektriği iletir.

Bu yapıştırıcılar çok çeşitli avantajlar sunar. Gümüşün elektrik iletkenliği çok yüksek ve elektrik direnci düşüktür. PCB montaj yapıştırıcılarını uygulamak için gereken sıcaklık, kurşun bazlı lehimler için gerekenden çok daha düşüktür (150 derece). Bu nedenle, öncelikle elektrik tasarrufu sağlanır ve ikinci olarak elektronik bileşenler daha az ısınmaya maruz kalır ve bunun sonucunda güvenilirlikleri artar.

2000 yılında 4. Uluslararası Elektronik Endüstrisinde Yapıştırıcılar ve Kaplama Teknolojileri Konferansında sunulan Finlandiya araştırması, elektriksel olarak iletken yapıştırıcıların geleneksel lehimlere göre daha güçlü bağlar oluşturduğunu göstermektedir.

Bilim adamları bu tür yapıştırıcıların elektrik iletkenliğini artırmayı başarırsa, geleneksel lehimlerin yerini tamamen alabilirler. Şimdiye kadar, bu malzemeler az sayıda küçük iletken bileşikler için kullanılmıştır. amperaj — likit kristal ekranları ve kristalleri lehimlemek için. Bu alandaki araştırmalar, gümüş pullar arasında bir bağlantı sağlayan ve buna bağlı olarak malzemenin elektriksel iletkenliğini artıran dikarboksilik asit moleküllerinin eklenmesine odaklanmıştır.

Elektriği ileten yapıştırıcılarla ilgili ciddi bir sorun, bileşenler 150 derecenin üzerinde ısıtıldığında olası tahribattır.Elektriği ileten yapıştırıcılarla ilgili başka endişeler de var. Zamanla, yapıştırıcıların elektriği iletme yeteneği azalır. Ve polimerin emebileceği su korozyona neden olur. Yüksekten düşürüldüğünde, yapıştırıcılar kırılgan özellikler sergiler ve gelecekte esnekliklerini artırmak için kauçuk katkılı polimerler geliştirilecektir. Bu malzeme hakkında yetersiz bilgi, henüz bilinmeyen başka sorunları da ortaya çıkarabilir.

İletken yapıştırıcıların, tıp ve aviyonik gibi güvenilirliğin kritik olmadığı tüketici elektroniğinde (cep telefonları ve dijital kameralar) kullanılması bekleniyor.