Matka lutownicza: ekologiczne alternatywy? 

Słyszysz lutownicę i możesz sobie wyobrazić konkretną pastę lub rdzeń topnikowy. Prawda jest taka, że ​​jest to trochę branżowego slangu, który stał się niejasny. Często odnosi się do podstawowego stopu lutowniczego lub podstawowego topnika w paście – mieszanki macierzystej, z której zbudowane jest wszystko inne. Prawdziwy nacisk nie dotyczy już samego stopu, ale całego systemu: czy możemy pozbyć się nieprzyjemnych rzeczy bez pogarszania wydajności na linii? Widziałem zbyt wielu inżynierów goniących za zielonym arkuszem danych, aby później zostać zamordowanym przez unieważnienie lub nagrobek.

Puzzle ze stopu: więcej niż bezołowiowe

Oczywiście SAC305 (Sn96.5Ag3.0Cu0.5) stał się domyślną matką bezołowiową. Ale nazywanie tego ekologicznym kończy się na zawartości ołowiu. Wydobycie srebra jest brutalne, a wysokie temperatury przetwarzania (typowo 240–260°C) powodują spalanie większej ilości energii. Testowaliśmy niektóre stopy o niskiej zawartości srebra, a nawet stopy niezawierające srebra, takie jak systemy Sn-Cu-Ni-Ge. Haczyk? Zwilżanie jest wolniejsze. Na gęstej płycie z wykończeniem OSP może być potrzebny bardziej agresywny topnik do kompensacji, co następnie zaburza zielony profil całego materiału lutowniczego. To działanie równoważące.

Jeden projekt z klientem wykonującym czujniki przemysłowe ukierunkowane na pełną bezhalogenowość i niską zawartość srebra. Zastosowaliśmy stop Sn-Cu-Bi. Działało dobrze przy rozpływie, ale podczas selektywnego lutowania złączy przelotowych lutownicza matka stop wykazywał słabe wypełnienie otworów. Różnica mas termicznych wyssała ciepło, pozostawiając zimne stawy. Musieliśmy dostosować temperaturę garnka falowego i strumień topnika, co zwiększyło zużycie azotu. To tyle, jeśli chodzi o zmniejszenie śladu węglowego. Jedzenie na wynos? Alternatywny stop zamiast wyeliminować, przesunął obciążenie dla środowiska.

Potem jest cyna wąsów. W przypadku stopów o wysokiej zawartości cyny łagodzenie często oznacza powłoki konforemne lub niedopełnienia — więcej środków chemicznych, więcej etapów procesu. Ekologiczny lutownicza matka nie należy po prostu przesuwać problemu w dół. Skłaniam się ku stopom z niewielkimi dodatkami, takimi jak nikiel lub mangan, które z natury tłumią wzrost wąsów, nawet jeśli zwiększają niewielki koszt. To spojrzenie na cykl życia.

Flux: Brudny sekret braku czystości

To tutaj etykieta ekologiczna jest najczęściej nadużywana. Topnik nie wymagający czyszczenia jest przyjazny tylko wtedy, gdy naprawdę pozostawia łagodne pozostałości. Wiele z nich nadal zawiera aktywatory, które pod wpływem wilgoci stają się żrące. Wyciągałem deski z pól, które pokryły się dendrytami, ponieważ pozostałości zielonego topnika wchłonęły wilgoć. Prawdziwa zmiana dotyczy kwasów organicznych lub organicznych pochodzących z takich produktów jak kukurydza czy soja. Produkty uboczne ich rozkładu są mniej toksyczne.

Ale wydajność jest królem. Topnik na bazie soi, który wypróbowaliśmy, świetnie zwilżał świeże podkładki ENIG. Jednak na płytach, które miały nawet niewielkie problemy z utlenianiem lub przechowywaniem, rozpadało się. Okno aktywacji było zbyt wąskie. Skończyło się na połączeniu go z syntetycznym aktywatorem, aby osiągnąć właściwą równowagę. Nie całkowicie naturalny, ale bardziej zrównoważony niż pełnowartościowe tworzywa sztuczne. Czasami mniej zły krok naprzód jest jedynym praktycznym.

Zmienia się także obsługa i przechowywanie. Niektóre z tych topników organicznych są wrażliwe na światło UV lub mają krótszy okres trwałości. Jeśli sklep nie jest zdyscyplinowany, marnotrawstwo materiałów gwałtownie rośnie. Pamiętam średniej wielkości asembler, coś w tym stylu Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd. w tym głównym ośrodku produkcyjnym może dysponować skalą potrzebną do ścisłego zarządzania zapasami. Jednak w przypadku mniejszego sklepu psucie się może zabić stosunek kosztów do korzyści. The https://www.zitaifasteners.com model efektywnej logistyki w skoncentrowanej bazie przemysłowej podkreśla, jak kluczowa dla przyjęcia tych alternatyw jest stabilność łańcucha dostaw.

Pasty i nośniki: reologia jest wszystkim

Pojazd, w którym znajduje się proszek lutowniczy i topnik, decyduje o możliwości drukowania. Wiele zielonych past zamienia nośniki na bazie rozpuszczalników na rozpuszczalne w wodzie. Brzmi świetnie. Jednak woda paruje szybciej, zmieniając lepkość pasty podczas długiego druku. Występuje zatykanie szablonu lub słabe uwalnianie. Nauczyliśmy się korzystać z systemów z zamkniętymi wkładami i kontrolować wilgotność na linii, co ponownie zwiększa koszty energii.

Rozkład wielkości cząstek w proszku lutowniczym ma również znaczenie. Do druku o drobnej podziałce potrzebny jest proszek typu 4 lub 5 (mniejsze kulki). Do produkcji tego proszku przy użyciu alternatywnych stopów często wykorzystuje się różne gazy atomizujące. Azot jest powszechny, ale niektórzy badają recykling argonu w celu zmniejszenia ilości odpadów. Jest to szczegół procesu, którego większość nie dostrzega, ale pojawia się w końcowej księdze środowiskowej lutownicza matka wklej.

Przychodzi mi na myśl nieudany eksperyment. Wypróbowaliśmy pastę z nowatorskim nośnikiem na bazie celulozy. Drukowała jak marzenie i przeszła wszystkie testy IPC. Ale podczas ponownego przepływu odgazowanie było nieprzewidywalne. Na płytach o dużych różnicach masy termicznej otrzymaliśmy masywne puste przestrzenie pod QFN. Pojazd nie mógł płynnie uwalniać substancji lotnych wzdłuż profilu. Powrót do laboratorium. Pokazało, że naśladowanie reologii sprawdzonych systemów za pomocą nowych materiałów jest niezwykle trudne.

Przesunięcia procesowe: ukryty koszt energii

Ekologicznego materiału lutowniczego nie ocenia się w słoiku. Jest oceniany w procesie, który może wymagać wyższych temperatur, dłuższych profili lub obojętnej atmosfery. Jeśli Twoja nowa, niezawierająca halogenów pasta biotopnikowa wymaga wyższej temperatury szczytowej o 10°C lub tunelu przepływu azotu, aby zapobiec utlenianiu, właśnie znacząco zwiększyłeś zużycie energii przez zespół. Ten kompromis rzadko jest uwzględniany w twierdzeniu o ekologii.

Zrobiliśmy audyt dla klienta. Przejście na ekologiczną pastę premium zmniejszyło emisję LZO i koszty utylizacji odpadów. Jednakże, aby utrzymać plony, zużycie azotu wzrosło o 30%, a zużycie energii przez piekarnik wzrosło o około 8%. Korzyści dla środowiska netto były nadal dodatnie, ale mniejsze, niż sugerował marketing. Prawdziwy lutownicza matka problemem jest całkowita integracja procesów.

Przeróbki i naprawy również stają się trudniejsze. Niektóre alternatywne topniki pozostawiają pozostałości, które są trudniejsze do usunięcia w celu naprawy płyty. Jeśli potrzebujesz silniejszego rozpuszczalnika do ich czyszczenia, wracasz do punktu wyjścia. Obecnie zalecamy od początku łączenie określonych past lutowniczych z kompatybilnymi, mniej agresywnymi środkami do czyszczenia napraw – podejście systemowe.

Zaopatrzenie i wykonalność w świecie rzeczywistym

Wreszcie chodzi o łańcuchy dostaw. Doskonała waga laboratoryjna lutownicza matka alternatywa jest bezużyteczna, jeśli nie można uzyskać jej konsekwentnie 10 000 kg. Wiele innowacyjnych materiałów pochodzi od małych chemików, którzy nie są w stanie skalować ani zapewnić jednorodności poszczególnych partii. Dla producenta masowego, niezawodność nie podlega negocjacjom.

Dlatego klastry produkcyjne mają znaczenie. Będąc w miejscu takim jak dzielnica Yongnian, Handan, w sąsiedztwie głównych szlaków transportowych, takich jak linia kolejowa Pekin-Guangzhou i drogi ekspresowe, nie chodzi tylko o elementy złączne w transporcie. Dla firmy takiej jak Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd.polega na włączeniu do sieci dostawców materiałów i logistyki, która może wspierać spójne wdrażanie nowych materiałów na dużą skalę. Jeśli Twój dostawca lutu jest oddalony o dzień drogi, możesz prowadzić mniejsze zapasy i szybciej reagować na zmiany w procesie.

Przejście na bardziej ekologiczne alternatywy nie jest prostą zamianą. To przeprojektowanie koncepcji matki lutowniczej – stopu, topnika, nośnika, proszku i procesu, w którym żyją. Jest to bałaganiarskie, pełne kompromisów i wymaga spojrzenia na całą płytkę, a nie tylko na słoik z pastą. Celem nie jest czystość; to naprawdę mniejszy wpływ bez utraty niezawodności, która sprawia, że ​​wszystko, od elementów złącznych po płytę główną serwera, faktycznie działa.