लीड-फ्री सोल्डरिंग तंत्रज्ञान: SAC सोल्डर आणि प्रवाहकीय चिकटवता

अनेक दशकांपासून, लीड-टिन सोल्डरचा वापर इलेक्ट्रॉनिक घटक, सोल्डर प्रिंटेड सर्किट बोर्ड सुरक्षित करण्यासाठी केला जात आहे. शिशाच्या वापराशी संबंधित गंभीर प्रतिकूल आरोग्य परिणामांमुळे इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगात शिशाच्या सोल्डरला पर्याय शोधण्यासाठी जोरदार प्रयत्न सुरू झाले आहेत. शास्त्रज्ञांना आता विश्वास आहे की त्यांनी काही आशादायक शक्यता शोधल्या आहेत: मिश्र धातु आणि पॉलिमर रचनांनी बनविलेले पर्यायी सोल्डर ज्याला प्रवाहकीय गोंद म्हणतात.

सोल्डरिंग हा इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादनाचा कणा आहे. लीड सोल्डर म्हणून परिपूर्ण होते. निर्विवादपणे, सर्व इलेक्ट्रॉनिक्स वितळण्याच्या बिंदूभोवती आणि शिशाच्या भौतिक गुणधर्मांभोवती डिझाइन केलेले आहेत. मी पुढाकार घेतो — प्लॅस्टिक मटेरियल, अतूट आणि त्यामुळे काम करण्यास सोपे. जेव्हा शिसे योग्य प्रमाणात (63% कथील आणि 37% शिसे) टिनसोबत एकत्र केले जाते, तेव्हा मिश्रधातूचा वितळण्याचा बिंदू 183 अंश सेल्सिअस कमी असतो, जो आणखी एक फायदा आहे.

कमी तापमानात काम करताना सोल्डरिंग प्रक्रिया संयुक्त उत्पादन तंत्रज्ञानावर चांगले नियंत्रण वापरले जाते, तर वेल्डेड घटक सर्वात लहान तापमान विचलनास संवेदनशील नसतात. कमी तापमान म्हणजे असेंब्ली दरम्यान गरम होणारी उपकरणे आणि साहित्य (पीसीबी आणि घटक) वर कमी ताण आणि कमी उष्मा-अप आणि कूल-डाउन वेळेमुळे इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादनात उच्च उत्पादकता.

युरोपमधील इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगाला लीड-फ्री सोल्डर वापरण्यास सुरुवात करण्यासाठी मुख्य प्रोत्साहन म्हणजे युरोपियन युनियनने लादलेली लीड बंदी होती. घातक पदार्थांच्या निर्देशाच्या निर्बंधांतर्गत, शिसे 1 जुलै 2006 पर्यंत इतर पदार्थांद्वारे बदलणे आवश्यक होते (निर्देशामध्ये पारा, कॅडमियम, हेक्साव्हॅलेंट क्रोमियम आणि इतर विषारी पदार्थांवर देखील बंदी आहे).

शिसे असलेले सर्व इलेक्ट्रॉनिक घटक आता युरोपमध्ये बंदी घालण्यात आले आहेत. या संदर्भात, लवकरच किंवा नंतर रशियाला देखील इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये लीड-फ्री कनेक्शन तंत्रज्ञानावर स्विच करावे लागेल.

पर्यावरणाच्या दृष्टीकोनातून लीड, जोपर्यंत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये समाविष्ट आहे तोपर्यंत ती समस्या नाही. तथापि, जेव्हा इलेक्ट्रॉनिक घटक लँडफिलमध्ये संपतात, तेव्हा शिसे लँडफिल मातीमधून आणि पिण्याच्या पाण्यात धुऊन जाऊ शकते. ज्या देशांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर ई-कचरा आयात केला जातो तेथे धोका वाढतो.

उदाहरणार्थ, चीनमध्ये, संरक्षणात्मक उपकरणे नसलेले कामगार, ज्यात अनेक मुलांचा समावेश आहे, इलेक्ट्रॉनिक घटकांपासून पुनर्वापर करता येण्याजोग्या सामग्रीचे पृथक्करण (सोल्डरिंग) करण्यात गुंतलेले आहेत. रशियामध्ये, आजही, नॉन-ऑटोमेटेड इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादनामध्ये लीड सोल्डर खूप सामान्य आहेत.

मानवी आरोग्यावर शिशाचे हानिकारक प्रभाव, अगदी कमी पातळीवर, सर्वज्ञात आहेत: मज्जासंस्थेचे आणि पाचन तंत्राचे विकार, विशेषत: मुलांमध्ये उच्चारले जातात आणि शरीरात शिशाची क्षमता जमा होते, ज्यामुळे गंभीर विषबाधा होते.

इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादकांनी 1990 च्या सुरुवातीस पर्यायी सोल्डर शोधण्यास सुरुवात केली, जेव्हा यूएस मध्ये शिशावर बंदी घालण्याच्या आता-मंजूर प्रस्तावांवर चर्चा झाली. इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगातील तज्ञांनी 75 पर्यायी सोल्डरचे पुनरावलोकन केले आणि ती यादी अर्धा डझन खाली केली.

सरतेशेवटी, 95.5% कथील, 3.9% चांदी आणि 0.6% तांबे, ज्याला SAC ग्रेड सोल्डर (Sn, Ag, Cu या घटकांच्या पहिल्या अक्षरांचे संक्षिप्त रूप) म्हणूनही ओळखले जाते, यांचे मिश्रण निवडले गेले, ज्यामुळे अधिक विश्वासार्हता आणि सुलभता मिळते. लीड-लीड सोल्डरच्या बदली म्हणून ऑपरेशन. SAC सोल्डरचा वितळण्याचा बिंदू 217 अंश आहे, तो पारंपारिक लीड-लीड सोल्डरच्या वितळण्याच्या बिंदूच्या जवळ आहे (183 ... 260 अंश).

स्क्रूलेस सोल्डर

SAC सोल्डर आज ऑफशोअर उद्योगात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. सोल्डरचे नवीन प्रकार सादर करण्यासाठी इलेक्ट्रॉनिक्स कंपन्यांनी खूप मेहनत घेतली आहे. तज्ञांना चिंता होती की लीड-फ्री सोल्डरच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर, इलेक्ट्रॉनिक उत्पादनांच्या अपयशाच्या दरात वाढ शक्य आहे.

या संदर्भात, लोकांच्या जीवनात आणि सुरक्षिततेमध्ये गुंतलेली उपकरणे, उदाहरणार्थ, रुग्णालयांसाठी इलेक्ट्रॉनिक्स, जुन्या तंत्रज्ञानाचा वापर करून तयार केले जातात. लीड सोल्डरवरील बंदी अद्याप मोबाईल फोन आणि डिजिटल कॅमेऱ्यांना लागू होत नाही. नवीन चांदी-आधारित सोल्डरच्या संपूर्ण सुरक्षिततेबद्दल कोणतेही निश्चित उत्तर नाही - ही धातू जलीय प्राण्यांसाठी विषारी आहे.

अनलेडेड फ्लक्स

विभाग. १.काही SAC सोल्डर आणि टिन-लीड सोल्डरची तुलनात्मक वैशिष्ट्ये

सोल्डरिंग लीड सोल्डरचा अधिक धाडसी प्रायोगिक पर्याय म्हणजे विद्युत वाहक चिकटवता वापरणे... हे पॉलिमर, सिलिकॉन किंवा पॉलिमाइड आहेत ज्यात धातूचे छोटे फ्लेक्स असतात, बहुतेकदा चांदी. पॉलिमर इलेक्ट्रॉनिक घटकांना चिकटवतात आणि मेटल फ्लेक्स वीज चालवतात.

हे चिकटवणारे फायदे विस्तृत श्रेणी देतात. चांदीची विद्युत चालकता खूप जास्त आहे आणि त्याची विद्युत प्रतिरोधकता कमी आहे. PCB असेंब्ली अॅडेसिव्ह लावण्यासाठी आवश्यक तापमान लीड-आधारित सोल्डरसाठी आवश्यक तापमानापेक्षा खूपच कमी (150 अंश) असते. म्हणून, प्रथम, विजेची बचत होते आणि दुसरे म्हणजे, इलेक्ट्रॉनिक घटक कमी गरम होण्याच्या संपर्कात येतात, परिणामी त्यांची विश्वासार्हता वाढते.

2000 मध्ये इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगातील चिकट आणि कोटिंग तंत्रज्ञानावरील चौथ्या आंतरराष्ट्रीय परिषदेत सादर केलेले फिन्निश संशोधन असे दर्शविते की विद्युतीय वाहक चिपकणारे पारंपारिक सोल्डरपेक्षा अधिक मजबूत बंध तयार करतात.

जर शास्त्रज्ञांनी अशा चिकटवतांची विद्युत चालकता वाढवली तर ते पारंपारिक सोल्डर पूर्णपणे बदलू शकतात. आत्तापर्यंत, या सामग्रीचा वापर थोड्या प्रमाणात लहान कंडक्टिंग कंपाऊंडसाठी केला गेला आहे amperage — सोल्डरिंग लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले आणि क्रिस्टल्ससाठी. या क्षेत्रातील संशोधन डायकार्बोक्झिलिक ऍसिड रेणू जोडण्यावर केंद्रित आहे, जे सिल्व्हर फ्लेक्स दरम्यान कनेक्शन प्रदान करतात आणि त्यानुसार सामग्रीची विद्युत चालकता वाढवतात.

जेव्हा घटक 150 अंशांपेक्षा जास्त गरम केले जातात तेव्हा विद्युतीय प्रवाहकीय चिकटपणाची एक गंभीर समस्या संभाव्य विनाश आहे.इलेक्ट्रिकली कंडक्टिव अॅडेसिव्हबद्दल इतर चिंता आहेत. कालांतराने, वीज चालवण्याची चिकटपणाची क्षमता कमी होते. आणि पॉलिमर जे पाणी शोषू शकेल ते गंज निर्माण करेल. उंचीवरून खाली पडल्यावर, चिकट पदार्थ ठिसूळ गुणधर्म दाखवतात आणि भविष्यात त्यांची लवचिकता सुधारण्यासाठी रबर-डोपड पॉलिमर विकसित केले जातील. या सामग्रीचे अपुरे ज्ञान इतर, अद्याप अज्ञात, समस्या प्रकट करू शकते.

कंज्युमर इलेक्ट्रॉनिक्स (मोबाइल फोन आणि डिजिटल कॅमेरे) मध्ये कंडक्टिव्ह अॅडसिव्ह वापरणे अपेक्षित आहे जेथे विश्वासार्हता गंभीर नाही, जसे की मेडिकल आणि एव्हियोनिक्स.