Tin lóðmálmur vs blý lóðmálmur: Hvaða ættir þú að nota?

Umræðan á milli blý og blýlaust lóðmálmur hefur verið viðvarandi í rafeindaframleiðslu í næstum tvo áratugi núna og satt að segja hefur hún orðið flóknari frekar en minna. Sn63/Pb37 eutectic lóðmálmur-bráðnun við nákvæmlega 183 gráður -ráði yfir iðnaðinum í meira en heila öld áður en umhverfisreglur knúðu fram mikla breytingu. Í dag hafa SAC málmblöndur (tini-silfur-kopar) orðið sjálfgefið í rafeindatækni, en samt neitar blý lóðmálmur að deyja hljóðlega. Það er ekki lengur valfrjálst að skilja málmvinnslumuninn, landslag reglugerða og hagnýt{11}}viðskipti; það er nauðsynlegt fyrir alla sem vinna með PCB, hvort sem þú ert að keyra framleiðslulínu eða bara að laga brotið leikfang barnsins þíns.

Efnafræðin sem enginn vill tala um

Hér er málið með blý í lóðmálmi sem flestar greinar gljáa yfir: það er ekki þarna fyrir tilviljun. Blý lækkar bræðslumark verulega. Hreint tin bráðnar við 232 gráður. Bættu við 37% blýi og allt í einu ertu kominn í 183 gráður. Það er ekki lítill munur-það er munurinn á íhlut sem lifir af endurflæði og íhlut sem deyr.

Heilbrigðispunkturinn skiptir meira máli en fólk gerir sér grein fyrir. Við nákvæmlega 63/37 tini-blýhlutfall umbreytist málmblönduna úr föstu efni yfir í fljótandi samstundis. Ekkert deigið svið. Ekkert skrítið á milli-ástands þar sem lóðmálmur er hálf-brætt og hálf-fast. Bara hrein, fyrirsjáanleg hegðun.

SAC305 (96,5% tini, 3% silfur, 0,5% kopar)? Bráðnar við 217-220 gráður. Og það hefur ekki sanna sæðislyf-það er alltaf lítið deigið svið. Virðist léttvægt þar til þú ert að takast á við hitaviðkvæma hluti eða að reyna að endurvinna borð án þess að eyðileggja aðliggjandi hluta.

Af hverju blý-laust gerðist (og hvers vegna það er flókið)

RoHS. Það er stutta svarið.

Tilskipun Evrópusambandsins um takmörkun á hættulegum efnum tók gildi 1. júlí 2006 og rafeindaiðnaðurinn hefur aldrei verið samur. Leyfilegur hámarksstyrkur blýs: 1000 ppm (0,1% miðað við þyngd) í einsleitum efnum. Japan hafði svipaða staðla, þó þeir væru enn strangari við 500 ppm.

En hér verður það áhugavert. Tilskipunin felur í sér undanþágur. Mjög-áreiðanleg forrit-þjónar, netkerfi, lækningatæki, geimferðir, her-geta enn notað blý lóðmálmur. Hvers vegna? Vegna þess að enginn vildi að gangráðir myndu bila vegna tinnarhönd. Enginn vildi að flugvélar myndu kalda liðamót í 30.000 fetum.

Undanþágurnar halda áfram að lengjast líka. Eins og nýlega og árið 2025 framlengdi ESB undanþágur fyrir blý fyrir háan-hita lóðmálmur (meira en eða jafnt og 85% blýinnihalds) til 2027. Opinbera ástæðan? Varamenn eru ekki nógu áreiðanlegir ennþá. Eftir tæp 20 ár. Láttu það sökkva inn.

Bleyta. Þetta snýst allt um bleyta.

Ég hef horft á reynda tæknimenn glíma við blý-lausa lóðmálmur í mörg ár og mest af gremju þeirra kemur niður á einum eiginleika: bleyta.

Blý lóðmálmur rennur. Það dreifist yfir kopar eins og vatn á heitri pönnu. Snertihornið er lítið, yfirborðsspennan virkar þér í hag og liðir myndast nánast náttúrulega. Þú getur í raun horft á það gerast-lóðmálningurinn togar sig í átt að hitanum, vefur um leiðslur, fyllir gegnum.

Blý-laust? Það situr þarna. Þrjósk. Þú verður að töfra það. Fluxið vinnur erfiðara, brennur hraðar og þú hefur þrengri glugga áður en oxun drepur liðinn þinn. Snertihornið er hærra, sem þýðir að lóðmálmur kúlur upp frekar en að dreifast út.

Þetta er ekki huglægt. Bætingartími SAC málmblöndur við sambærilegt hitastig er mælanlega lengri en Sn63/Pb37. Sumir framleiðendur halda því fram að flæðisamsetningar þeirra hafi lokað bilinu. Þeir eru að mestu að ljúga, eða að minnsta kosti að ýkja.

Hitastigsvandamálið sem enginn leysti

Þrjátíu-fjórar gráður á Celsíus.

Það er munurinn á bræðslumarki eutectic tin-blý (183 gráður) og SAC305 (217 gráður). Hljómar ekki mikið fyrr en þú veltir fyrir þér hvað gerist í reflow ofni.

Hámarkshiti endurstreymis fyrir blýsamsetningar: 225-235 gráður. Fyrir blýlaust: 255-265 gráður. Íhlutir þínir liggja í bleyti við hærra hitastig lengur. Spjaldið þitt skekkist meira. Raki sem er fastur í plastpakkningum hefur meiri orku til að gufa upp og valda poppkorni. Vöxtur millimálmasambanda hraðar.

Og framlegðin minnkar. Með blý lóðmálmur hafðirðu um það bil 40-50 gráðu loftrými á milli bráðnunar og skemmda. Með blýlausu minnkar þessi gluggi í 25-30 gráður. Ferlisstýring verður mikilvæg. Það er betra að hringja fullkomlega inn á endurflæðisprófílinn þinn, eða þú ert að úrelda töflur.

Ég hef séð framleiðslulínur skipta yfir í blý-lausar og gallahlutfall þeirra þrefaldast á einni nóttu. Ekki vegna þess að einhver hafi gert eitthvað rangt-ferlisglugginn varð bara svo miklu þrengri.

Tin Whiskers: The Ghost in the Machine

 

 

Þetta á skilið sinn eigin kafla vegna þess að það er virkilega skelfilegt.

Tin whiskers eru kristallað mannvirki sem sjálfkrafa vaxa úr hreinu tini yfirborði. Þær eru þunnar-stundum aðeins míkron eða tvær í þvermál-og þær geta orðið nokkrir millimetrar að lengd. Þeir valda stuttbuxum. Þeir hafa fellt gervihnött. Þeir hafa gert stjórnkerfi kjarnorkuvera óvirkt. Þetta er ekki tilgáta; það eru skjalfest mál.

Blý kemur í veg fyrir myndun whisker. Jafnvel lítið magn-allt í 3%-dregur verulega úr vexti hárhúðarinnar. Fyrirkomulagið er ekki að fullu skilið, en reynslusönnunin er yfirþyrmandi.

Blý-laus lóðmálmur hefur hærra tininnihald. Blý-laus yfirborðsfrágangur (eins og hreint tinhúðun) eru í raun og veru skeggbýli sem bíða eftir að gerast. Viðbrögð iðnaðarins? Samræmd húðun. Varlega streitustjórnun. Með von um það besta.

Sumir framleiðendur bæta við bismúti eða öðrum þáttum til að bæla whiskers. Úrslitin eru misjöfn. Vandamálið hefur ekki verið leyst-það hefur verið stjórnað, svona.

Hvað gerist í raun þegar þú ert að lóða

Þrjár til fimm sekúndur núna

Samskeyti lítur út fyrir að vera kornótt, örlítið sljór (þetta er eðlilegt fyrir blý-laus, en það lítur samt rangt út fyrir alla sem eru þjálfaðir á blýi)

Kannski ásættanlegt, kannski endurvinna

Áþreifanleg endurgjöf er líka öðruvísi. Blý lóðmálmur hefur ánægjulega leið til að slíta úr föstu efni í fljótandi. Blý-laust er grófara, minna skilgreint. Reynt fólk aðlagast. Byrjendur berjast.

Heilsuefni (vegna þess að einhver spyr alltaf)

Já, blý er eitrað. Engin rök þar.

Langvarandi útsetning fyrir blýi veldur taugaskemmdum, nýrnavandamálum, æxlunarvandamálum, þroskatöfum hjá börnum. Blýmagn í blóði yfir 5 µg/dL er talið hækkað samkvæmt CDC stöðlum. Vinnuverndarmörk eru til af góðri ástæðu.

En-og þetta er mikilvægt-aðal váhrifaleiðin er ekki með snertingu við húð. Það er inntaka. Þvoðu hendurnar eftir lóðun. Ekki borða á vinnubekknum þínum. Grunnhreinlæti útilokar flesta áhættu.

Gufurnar sem þú sérð þegar þú lóðar? Það er flæðisbrennsla, ekki blýgufa. Suðumark blýs er 1749 gráður. Lóðajárnið þitt er ekki að nálgast neitt. Sumt blýoxíð getur myndast og orðið í lofti, en styrkur við dæmigerð lóðahitastig er lágur.

Fullnægjandi loftræsting skiptir máli. Gufuútsogar hjálpa. En óttinn við blý lóðmálmur hefur verið nokkuð ýktur fyrir áhugamenn. Iðnaðarstillingar með stöðugri útsetningu og ófullnægjandi stýringu eru önnur saga.

Blý-laust er heldur ekki áhættulaust-. Rósínflæðisgufur valda ofnæmi í öndunarfærum hjá sumum. Hærra lóðahitastig þýðir fleiri flæðisniðurbrotsefni. „Öryggari“ valkosturinn hefur sín vandamál.

Áreiðanleiki: Óþægilegi sannleikurinn

Hér er eitthvað sem aðal-frjálsir guðspjallamenn auglýsa ekki: sumar SAC málmblöndur eru í raun betri en tin-blý í vissum áreiðanleikamælingum.

Hitahjólreiðar? SAC305 sýnir oft betri þreytuþol. Aðgerð með háan-hita? Blý-laus heldur betur. Skriðþol? Yfirleitt betri í SAC málmblöndur.

En.

Slepptu lost frammistöðu? Blý lóðmálmur vinnur. Samskeytin eru sveigjanlegri, minna viðkvæm fyrir brothættum. Titringsþol? Einnig blý. Kalt umhverfi? Blý-laus lóðmálmur verður sífellt brothættari undir 0 gráðum. Það er meira að segja til fyrirbæri sem kallast „tin plága“ þar sem tin umbreytist í aðra kristalbyggingu undir 13 gráður, þó það sé sjaldgæft í málmblöndur.

Raunverulega svarið er að áreiðanleiki fer eftir umsókn þinni. Hvorugt er almennt „betra“. Sá sem segir þér annað er að selja eitthvað.

Kostnaðar sundurliðun

Það talar enginn nógu mikið um þetta.

Hráefniskostnaður fyrir SAC málmblöndur er 2-3x hærri en tin-blý. Silfur er ekki ódýrt. Fyrir bylgjulóðunaraðgerðir þar sem þú ert að viðhalda potti af bráðnu lóðmálmi, bætist þetta hratt upp.

En það eru bara bein efni. Þáttur í:

• Hærri-hlutir (sumir ráða ekki við blý-laust endurflæðishitastig)
• Aukinn orkukostnaður fyrir hærri-hitaferli
• Tíðar skipt um odd (blý-frítt étur járn hraðar)
• Hert ferli eftirlit
• Hærra endurvinnsluhlutfall

Ein rannsókn áætlaði heildarkostnaðarauka upp á 5-15% fyrir blýlaus viðskipti í dæmigerðum SMT línum. Mílufjöldi þinn er breytilegur en hann er aldrei ókeypis.

Svo hvaða ættir þú að nota?

Fer algjörlega eftir samhengi.

Lokahugsanir (eins konar)

Iðnaðurinn fór yfir í blý-laus, ekki vegna þess að hann er tæknilega betri-það er hann ekki í flestum atriðum-heldur vegna þess að umhverfisreglur kröfðust þess. Það er allt í lagi. Umhverfisvernd skiptir máli. En við skulum ekki láta sem umskiptin hafi verið sársaukalaus eða að blý-laus lóðmálmur sé hlutlægt „betra“ fyrir rafeindatækni.

Eftir tuttugu ár erum við enn að takast á við áhættur úr tini, notum enn undanþágur fyrir mikilvægar umsóknir, borgum enn meira fyrir ferli sem er erfiðara að stjórna. Næsta kynslóð verkfræðinga gæti aldrei snert blý lóðmálmur, sem er líklega í lagi fyrir þá. Þeir munu ekki vita hvers þeir eru að missa af.

Fyrir alla aðra: notaðu það sem er skynsamlegt fyrir umsókn þína. Fylgdu reglugerðum þar sem þær eiga við. Ekki trúa neinum sem segir þér að þetta sé einfalt. Það var aldrei.