Công nghệ hàn không chì: Chất hàn SAC và chất kết dính dẫn điện
Trong nhiều thập kỷ, chì-thiếc hàn đã được sử dụng để bảo đảm linh kiện điện tử, hàn bảng mạch in. Những ảnh hưởng xấu nghiêm trọng đến sức khỏe liên quan đến việc sử dụng chì đã tạo ra một nỗ lực mạnh mẽ trong ngành công nghiệp điện tử để tìm ra chất thay thế cho chì hàn. Hiện các nhà khoa học tin rằng họ đã phát hiện ra một số khả năng đầy hứa hẹn: chất hàn thay thế làm bằng hợp kim và hợp chất polyme được gọi là keo dẫn điện.
Hàn là xương sống của sản xuất điện tử. Chì là hoàn hảo như hàn. Có thể cho rằng, tất cả các thiết bị điện tử được thiết kế xung quanh điểm nóng chảy và tính chất vật lý của chì. tôi dẫn — vật liệu nhựa, không thể vỡ và do đó dễ gia công. Khi chì được kết hợp với thiếc theo đúng tỷ lệ (63% thiếc và 37% chì), hợp kim này có nhiệt độ nóng chảy thấp là 183 độ C, đây là một lợi thế khác.
Khi làm việc ở nhiệt độ thấp quá trình hàn kiểm soát tốt hơn được thực hiện đối với công nghệ sản xuất chung, trong khi các phần tử hàn không nhạy cảm với độ lệch nhiệt độ nhỏ nhất. Nhiệt độ thấp cũng có nghĩa là ít căng thẳng hơn đối với thiết bị và vật liệu (PCB và linh kiện) vốn nóng lên trong quá trình lắp ráp và năng suất cao hơn trong sản xuất điện tử do thời gian làm nóng và làm mát ngắn hơn.
Động lực chính để ngành công nghiệp điện tử ở châu Âu bắt đầu sử dụng chất hàn không chì là lệnh cấm chì do Liên minh châu Âu áp đặt. Theo hạn chế của Chỉ thị về Chất độc hại, chì phải được thay thế bằng các chất khác trước ngày 1 tháng 7 năm 2006 (chỉ thị này cũng cấm thủy ngân, cadmium, crom hóa trị sáu và các chất độc hại khác).
Tất cả các linh kiện điện tử có chứa chì hiện đã bị cấm ở Châu Âu. Về vấn đề này, sớm hay muộn Nga cũng sẽ phải chuyển sang các công nghệ kết nối không có chì trong thiết bị điện tử.
Chì, từ góc độ môi trường, bản thân nó không phải là vấn đề miễn là nó được chứa trong thiết bị điện tử. Tuy nhiên, khi các linh kiện điện tử kết thúc tại bãi chôn lấp, chì có thể bị rửa trôi khỏi đất bãi chôn lấp và hòa vào nước uống. Nguy cơ gia tăng ở các quốc gia nơi rác thải điện tử được nhập khẩu ồ ạt.
Ví dụ, ở Trung Quốc, các công nhân không có thiết bị bảo hộ, trong đó có nhiều trẻ em, đang tham gia tháo rời (hàn) các vật liệu có thể tái chế từ các linh kiện điện tử. Ở Nga, thậm chí ngày nay, chất hàn chì rất phổ biến trong sản xuất thiết bị điện tử không tự động.
Tác hại của chì đối với sức khỏe con người dù ở hàm lượng thấp ai cũng biết: rối loạn hệ thần kinh và tiêu hóa, đặc biệt rõ rệt ở trẻ em, khả năng chì tích tụ trong cơ thể gây ngộ độc nặng.
Các nhà sản xuất điện tử đã bắt đầu tìm kiếm các chất hàn thay thế từ đầu năm 1990, khi các đề xuất hiện đã được phê chuẩn về việc cấm chì ở Hoa Kỳ được thảo luận. Các chuyên gia trong ngành điện tử đã xem xét 75 chất hàn thay thế và rút gọn danh sách đó xuống còn nửa tá.
Cuối cùng, sự kết hợp của 95,5% thiếc, 3,9% bạc và 0,6% đồng, còn được gọi là chất hàn loại SAC (viết tắt của các chữ cái đầu tiên của các nguyên tố Sn, Ag, Cu), đã được chọn, mang lại độ tin cậy cao hơn và dễ sử dụng hơn. hoạt động như một sự thay thế cho hàn chì-chì. Điểm nóng chảy của chất hàn SAC là 217 độ, nó gần với điểm nóng chảy của chất hàn chì-chì thông thường (183 ... 260 độ).
hàn không vít
Chất hàn SAC được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ngoài khơi ngày nay. Việc giới thiệu các loại chất hàn mới đã tốn rất nhiều công sức của các công ty điện tử. Các chuyên gia lo ngại rằng ở giai đoạn đầu giới thiệu chất hàn không chì, tỷ lệ hỏng hóc của các sản phẩm điện tử có thể tăng lên.
Về vấn đề này, các thiết bị liên quan đến tính mạng và sự an toàn của con người, chẳng hạn như thiết bị điện tử cho bệnh viện, được sản xuất bằng công nghệ cũ. Lệnh cấm hàn chì cũng chưa áp dụng cho điện thoại di động và máy ảnh kỹ thuật số. Cũng không có câu trả lời chắc chắn về sự an toàn hoàn toàn của chất hàn mới làm từ bạc - kim loại này độc hại đối với động vật dưới nước.
thông lượng không chì
Phần. 1.So sánh đặc điểm của một số chất hàn SAC và chất hàn thiếc-chì
Một thử nghiệm thay thế táo bạo hơn để hàn chì hàn là sử dụng chất kết dính dẫn điện... Đây là những polyme, silicone hoặc polyamit có chứa các mảnh kim loại nhỏ, thường là bạc. Polyme keo linh kiện điện tử và mảnh kim loại dẫn điện.
Những chất kết dính này cung cấp một loạt các lợi thế. Độ dẫn điện của bạc rất cao và điện trở của nó thấp. Nhiệt độ cần thiết để áp dụng chất kết dính lắp ráp PCB thấp hơn nhiều (150 độ) so với nhiệt độ cần thiết cho chất hàn gốc chì. Do đó, thứ nhất, điện được tiết kiệm và thứ hai, các linh kiện điện tử ít bị nóng hơn, do đó độ tin cậy của chúng tăng lên.
Nghiên cứu của Phần Lan được trình bày vào năm 2000 tại Hội nghị Quốc tế lần thứ 4 về Chất kết dính và Công nghệ Lớp phủ trong Công nghiệp Điện tử cho thấy chất kết dính dẫn điện tạo thành các liên kết thậm chí còn bền hơn so với chất hàn truyền thống.
Nếu các nhà khoa học quản lý để tăng tính dẫn điện của chất kết dính như vậy, chúng có thể thay thế hoàn toàn chất hàn truyền thống. Cho đến nay, những vật liệu này đã được sử dụng cho một số lượng nhỏ các hợp chất dẫn điện nhỏ cường độ dòng điện — để hàn màn hình tinh thể lỏng và pha lê. Nghiên cứu trong lĩnh vực này tập trung vào việc bổ sung các phân tử axit dicacboxylic, phân tử này tạo ra sự kết nối giữa các mảnh bạc và do đó làm tăng tính dẫn điện của vật liệu.
Một vấn đề nghiêm trọng với chất kết dính dẫn điện là có thể bị phá hủy khi các bộ phận được nung nóng trên 150 độ.Có những lo ngại khác về chất kết dính dẫn điện. Theo thời gian, khả năng dẫn điện của chất kết dính giảm. Và nước mà polyme có thể hấp thụ sẽ gây ra sự ăn mòn. Khi rơi từ trên cao xuống, chất kết dính thể hiện đặc tính giòn và các polyme pha tạp cao su sẽ được phát triển để cải thiện tính đàn hồi của chúng trong tương lai. Kiến thức không đầy đủ về tài liệu này có thể tiết lộ thêm các vấn đề khác, vẫn chưa được biết.
Chất kết dính dẫn điện dự kiến sẽ được sử dụng trong thiết bị điện tử tiêu dùng (điện thoại di động và máy ảnh kỹ thuật số), nơi độ tin cậy không quan trọng, chẳng hạn như y tế và hệ thống điện tử hàng không.