Teknologi penyolderan bebas timah: solder SAC dan perekat konduktif

Selama beberapa dekade, solder timbal-timah telah digunakan untuk mengamankan komponen elektronik, papan sirkuit tercetak solder. Efek kesehatan serius yang merugikan yang terkait dengan penggunaan timbal telah melahirkan upaya keras dalam industri elektronik untuk menemukan pengganti timah solder. Para ilmuwan sekarang percaya bahwa mereka telah menemukan beberapa kemungkinan yang menjanjikan: solder alternatif yang terbuat dari paduan dan komposisi polimer yang dikenal sebagai lem konduktif.

Solder adalah tulang punggung manufaktur elektronik. Timbal sempurna sebagai solder. Diperdebatkan, semua elektronik dirancang di sekitar titik leleh dan sifat fisik timbal. aku memimpin — bahan plastik, tidak mudah pecah dan karenanya mudah dikerjakan. Ketika timbal dikombinasikan dengan timah dalam perbandingan yang benar (63% timah dan 37% timbal), paduan tersebut memiliki titik leleh rendah 183 derajat Celcius, yang merupakan keuntungan lain.

Saat bekerja pada suhu rendah proses solder kontrol yang lebih baik dilakukan atas teknologi produksi bersama, sedangkan elemen yang dilas tidak peka terhadap penyimpangan suhu terkecil. Temperatur yang rendah juga berarti lebih sedikit tekanan pada peralatan dan bahan (PCB dan komponen) yang memanas selama perakitan, dan produktivitas yang lebih tinggi dalam manufaktur elektronik karena waktu pemanasan dan pendinginan yang lebih singkat.

Insentif utama bagi industri elektronik di Eropa untuk mulai menggunakan solder bebas timah adalah larangan timbal yang diberlakukan oleh Uni Eropa. Berdasarkan pembatasan Petunjuk Zat Berbahaya, timbal harus diganti dengan zat lain pada 1 Juli 2006 (petunjuk tersebut juga melarang merkuri, kadmium, kromium heksavalen, dan zat beracun lainnya).

Semua komponen elektronik yang mengandung timbal kini dilarang di Eropa. Dalam hal ini, cepat atau lambat Rusia juga harus beralih ke teknologi koneksi elektronik bebas timah.

Timbal, dari perspektif lingkungan, bukanlah masalah tersendiri selama terkandung dalam peralatan elektronik. Namun, ketika komponen elektronik berakhir di tempat pembuangan sampah, timbal dapat keluar dari tanah TPA dan menjadi air minum. Risiko meningkat di negara-negara di mana limbah elektronik diimpor secara massal.

Di China, misalnya, pekerja tanpa alat pelindung, termasuk banyak anak-anak, terlibat dalam pembongkaran (penyolderan) bahan daur ulang dari komponen elektronik. Di Rusia, bahkan saat ini, solder timbal sangat umum di pabrik elektronik non-otomatis.

Efek timbal yang berbahaya bagi kesehatan manusia, bahkan pada tingkat rendah, sudah diketahui dengan baik: gangguan pada sistem saraf dan pencernaan, terutama terjadi pada anak-anak, dan kemampuan timbal untuk menumpuk di dalam tubuh, menyebabkan keracunan parah.

Produsen elektronik mulai mencari solder alternatif sejak tahun 1990, ketika proposal yang sekarang telah diratifikasi untuk melarang timbal di AS dibahas. Pakar industri elektronik meninjau 75 solder alternatif dan memangkas daftar itu menjadi setengah lusin.

Pada akhirnya, kombinasi timah 95,5%, perak 3,9% dan tembaga 0,6%, juga dikenal sebagai solder kelas SAC (singkatan dari huruf pertama dari elemen Sn, Ag, Cu), dipilih, memberikan keandalan dan kemudahan yang lebih besar. operasi sebagai pengganti timah-timbal solder. Titik leleh solder SAC adalah 217 derajat, mendekati titik leleh solder timbal-timbal konvensional (183 ... 260 derajat).

Solder tanpa sekrup

Solder SAC banyak digunakan di industri lepas pantai saat ini. Memperkenalkan jenis solder baru telah membutuhkan banyak upaya dari pihak perusahaan elektronik. Para ahli khawatir bahwa pada tahap awal pengenalan solder bebas timah, kemungkinan terjadi peningkatan tingkat kegagalan produk elektronik.

Sehubungan dengan itu, peralatan yang berkaitan dengan kehidupan dan keselamatan manusia, misalnya elektronik untuk rumah sakit, diproduksi dengan menggunakan teknologi lama. Larangan timah solder juga belum berlaku untuk ponsel dan kamera digital. Juga tidak ada jawaban pasti tentang keamanan lengkap solder berbasis perak baru — logam ini beracun bagi hewan air.

Fluks tanpa timbal

Bagian. 1.Karakteristik komparatif dari beberapa solder SAC dan solder timah

Alternatif eksperimental yang lebih berani untuk menyolder timah solder adalah penggunaan perekat konduktif listrik... Ini adalah polimer, silikon atau poliamida yang mengandung serpihan kecil logam, paling sering perak. Polimer merekatkan komponen elektronik dan serpihan logam menghantarkan listrik.

Perekat ini menawarkan berbagai keuntungan. Konduktivitas listrik perak sangat tinggi dan hambatan listriknya rendah. Suhu yang diperlukan untuk menerapkan perekat rakitan PCB jauh lebih rendah (150 derajat) daripada yang diperlukan untuk solder berbasis timah. Oleh karena itu, pertama, listrik dihemat, dan kedua, komponen elektronik mengalami pemanasan yang lebih sedikit, sehingga keandalannya meningkat.

Penelitian Finlandia yang dipresentasikan pada tahun 2000 pada Konferensi Internasional ke-4 tentang Teknologi Perekat dan Pelapisan di Industri Elektronik menunjukkan bahwa perekat konduktif secara elektrik membentuk ikatan yang lebih kuat daripada solder tradisional.

Jika para ilmuwan berhasil meningkatkan konduktivitas listrik dari perekat semacam itu, mereka dapat sepenuhnya menggantikan solder tradisional. Sejauh ini, bahan-bahan ini telah digunakan untuk sejumlah kecil senyawa penghantar kecil arus listrik — untuk menyolder layar kristal cair dan kristal. Penelitian di bidang ini difokuskan pada penambahan molekul asam dikarboksilat, yang memberikan hubungan antara serpihan perak dan karenanya meningkatkan konduktivitas listrik material.

Masalah serius dengan perekat konduktif listrik adalah kerusakan yang mungkin terjadi saat komponen dipanaskan di atas 150 derajat.Ada kekhawatiran lain tentang perekat konduktif listrik. Seiring waktu, kemampuan perekat untuk menghantarkan listrik menurun. Dan air yang dapat diserap oleh polimer akan menyebabkan korosi. Saat dijatuhkan dari ketinggian, perekat menunjukkan sifat rapuh, dan polimer yang dilapisi karet akan dikembangkan untuk meningkatkan elastisitasnya di masa mendatang. Pengetahuan yang tidak memadai tentang materi ini selanjutnya dapat mengungkap masalah lain yang belum diketahui.

Perekat konduktif diharapkan digunakan dalam elektronik konsumen (ponsel dan kamera digital) di mana keandalannya tidak kritis, seperti medis dan avionik.