はんだマザー: 環境に優しい代替品? 

ソルダーマザーと聞くと、特定のペーストやフラックスコアを思い浮かべるかもしれません。実を言うと、これは曖昧になった業界の俗語です。多くの場合、それは基礎となるはんだ合金、またはペースト内の主要なフラックス媒体、つまり他のすべてが構築される母混合物を指します。現在、実際に取り組んでいるのは合金自体だけではなく、システム全体です。ラインのパフォーマンスを犠牲にすることなく、厄介なものを取り除くことができるでしょうか?緑色のデータシートを追いかけて、後で無効化または墓石にされて殺されるエンジニアをあまりにも多く見てきました。

合金のパズル: 鉛フリーを超えて

明らかに、SAC305 (Sn96.5Ag3.0Cu0.5) がデフォルトの鉛フリー マザーになりました。しかし、それを環境に優しいと呼ぶのは、鉛の含有量にとどまります。銀の採掘は過酷で、高い加工温度 (通常 240 ～ 260 °C) により多くのエネルギーが消費されます。私たちは、Sn-Cu-Ni-Ge システムのような低銀合金、さらには銀を含まない合金をテストしてきました。獲物は？濡れるのが遅くなります。 OSP 仕上げの緻密な基板では、より強力なフラックスを使用して補正する必要がある場合があり、これにより、はんだ母材全体の緑色のプロファイルが台無しになります。それはバランスをとる行為です。

完全なハロゲンフリーと低銀を目的とした産業用センサーを製造しているクライアントとのプロジェクト。 Sn-Cu-Bi合金を使用しました。リフローでは問題なく動作しましたが、スルーホール コネクタの選択的はんだ付け中に、 はんだ母 合金は穴の充填が不十分でした。熱質量の違いにより熱が奪われ、関節が冷えた状態になります。ウェーブポットの温度とフラックススプレーを微調整する必要があったため、窒素の使用量が増加しました。二酸化炭素排出量の削減についてはこれで終わりです。持ち帰りは？代替合金は環境負荷をなくすのではなく、環境負荷を変えました。

次に錫ウィスカリングです。高錫合金の場合、緩和とは多くの場合、コンフォーマル コーティングやアンダーフィルを意味し、より多くの化学物質やより多くのプロセス ステップが必要となります。環境に優しい はんだ母 問題を単に下流に移すべきではありません。私は、たとえわずかなコストがかかるとしても、ウィスカの成長を本質的に抑制するニッケルやマンガンなどの微量添加物を含む合金を好みます。それはライフサイクルビューです。

Flux: ノークリーンの汚れた秘密

これは、環境に優しいラベルが最も乱用される場所です。洗浄不要のフラックスは、本当に無害な残留物を残す場合にのみ優しいものとなります。多くの製品には、湿気によって腐食性を示す活性剤が依然として含まれています。グリーンフラックスの残留物が水分を吸収したため、樹枝状の成長が見られた基板をフィールドリターンから取り出しました。本当の変化は、トウモロコシや大豆などに由来するバイオベースまたは有機酸フラックスへの移行です。それらの分解副生成物は毒性が低いです。

しかし、パフォーマンスは王様です。私たちが試した大豆ベースのフラックスは、新鮮な ENIG パッド上で優れた濡れ性を示しました。しかし、わずかでも酸化や保管に問題があるボードでは、ボロボロになってしまいました。アクティベーションウィンドウが狭すぎました。最終的には、適切なバランスを保つために合成活性剤とブレンドすることにしました。完全に天然ではありませんが、完全強度の合成繊維よりも持続可能です。場合によっては、それほど悪くない前進が唯一の現実的な一歩となることがあります。

取り扱いや保管方法も変わります。これらの有機フラックスの中には、紫外線に敏感であったり、保存寿命が短いものもあります。店舗に規律がなければ、材料廃棄物が急増します。中規模のアセンブラのようなものを覚えています。 Handan Zitai Fastener Manufacturing Co.、Ltd。 その主要な生産拠点では、在庫を厳密に管理できる規模を備えている可能性があります。しかし、小規模な店の場合、腐敗は費用対効果を損なう可能性があります。の https://www.zitaifasteners.com 集中した産業基盤における効率的な物流モデルは、これらの代替手段を採用するためにサプライチェーンの安定性がいかに重要であるかを浮き彫りにしています。

ペーストとビヒクル: レオロジーがすべて

はんだ粉末とフラックスを保持するビヒクルは、印刷適性を決定します。多くのグリーンペーストは、溶剤ベースのビヒクルを水溶性ビヒクルに置き換えます。素晴らしいですね。しかし、水はより速く蒸発し、長時間の印刷中にペーストの粘度が変化します。版詰まりや離型不良が発生します。私たちはクローズド カートリッジ システムを使用し、ライン上で湿度を制御する方法を学びましたが、これもまたエネルギーのオーバーヘッドを追加します。

はんだ粉末の粒度分布も重要です。ファインピッチ印刷には、タイプ 4 または 5 のパウダー (小さな球体) が必要です。代替合金を使用して粉末を製造するには、多くの場合、異なる霧化ガスが使用されます。窒素が一般的ですが、廃棄物を減らすためにアルゴンのリサイクルを検討している人もいます。これはほとんどの人が目にすることのないプロセスの詳細ですが、最終的な環境台帳に記録されます。 はんだ母 ペースト。

失敗した実験が思い出されます。新しいセルロースベースのビヒクルを使用したペーストを試しました。夢のように印刷され、すべての IPC テストに合格しました。しかし、リフローではガスの放出は予測できませんでした。熱質量の差が大きい基板では、QFN の下に大量のボイドが発生しました。車両はプロファイル全体に揮発性物質をスムーズに放出できませんでした。研究室に戻ります。これは、実証済みのシステムのレオロジーを新しい材料で模倣することが信じられないほど難しいことを示しました。

プロセスの変化: 隠れたエネルギーコスト

環境に優しいはんだ材料は、瓶では評価されません。より高い温度、より長いプロファイル、または不活性雰囲気を必要とする可能性のあるプロセスで評価されます。新しいハロゲンフリーのバイオフラックス ペーストに、酸化を防ぐために 10°C 高いピーク温度または窒素リフロー トンネルが必要な場合は、アセンブリのエネルギー消費量が大幅に増加したことになります。グリーンクレームではそのトレードオフが計算されることはほとんどありません。

私たちはクライアントのために監査を行いました。高級エコペーストに切り替えることで、VOC 排出量と廃棄物処理コストが削減されました。しかし、収量を維持するために窒素の消費量が 30% 増加し、オーブンのエネルギー使用量が約 8% 増加しました。正味の環境上の利点は依然としてプラスでしたが、マーケティングが示唆したよりもわずかでした。本物 はんだ母 問題は全体的なプロセスの統合です。

やり直しや修理も難しくなります。一部の代替フラックスには、基板の修理のために除去するのが難しい残留物が残ります。洗浄するために強力な溶剤が必要な場合は、振り出しに戻ります。現在、特定のはんだペーストと互換性があり、攻撃性の低いリワーククリーナーを最初から組み合わせる、つまりシステムアプローチを推奨しています。

調達と現実世界での実行可能性

最後に、サプライチェーンについてです。完璧なラボスケール はんだ母 10,000kgを安定して入手できない場合は、代替品は役に立ちません。多くの革新的な材料は、規模を拡大したり、バッチ間の均一性を保証したりできない小規模な化学者によって生み出されています。大量生産メーカーにとって、信頼性は交渉の余地がありません。

だからこそ、実稼働クラスターが重要なのです。邯鄲市永年区のような場所は、北京-広州鉄道や高速道路などの主要輸送路に隣接しており、ファスナーの輸送だけではありません。みたいな会社の場合、 Handan Zitai Fastener Manufacturing Co.、Ltd。それは、新しい材料の一貫した大規模な採用をサポートできる材料サプライヤーと物流のネットワークに組み込まれることです。はんだサプライヤーが陸路で 1 日離れたところにある場合は、在庫を削減し、プロセスの調整により迅速に対応できます。

より環境に優しい代替品への移行は、単純な交換ではありません。これは、はんだマザーの概念、つまり合金、フラックス、ビヒクル、粉末、およびそれらが使用されるプロセスを再設計したものです。それは面倒で妥協に満ちており、ペーストジャーだけでなく基板全体を検討する必要があります。目標は純粋さではありません。ファスナーからサーバーのマザーボードに至るまで、あらゆるものを実際に動作させる信頼性を犠牲にすることなく、真に衝撃を軽減します。