Пайка-мать: экологичные альтернативы? 

Вы слышите «мать припоя» и можете представить себе конкретную пасту или флюсовый сердечник. По правде говоря, это немного отраслевой сленг, который стал нечетким. Часто это относится к основному припою или основному флюсу в пасте — исходной смеси, из которой сделано все остальное. Настоящий толчок сейчас касается не только самого сплава, но и всей системы: можем ли мы избавиться от неприятных вещей, не снижая при этом производительность? Я видел, как слишком много инженеров гонялись за зелеными таблицами данных, а потом их убивали из-за пустот или надгробий.

Загадка сплавов: за пределами свинца

Очевидно, что бессвинцовой матерью по умолчанию стала SAC305 (Sn96.5Ag3.0Cu0.5). Но называя это экологичным, мы ограничиваемся главным содержанием. Добыча серебра требует огромных затрат, а высокие температуры обработки (обычно 240–260°C) сжигают больше энергии. Мы тестировали некоторые сплавы с низким содержанием серебра и даже без серебра, такие как системы Sn-Cu-Ni-Ge. Подвох? Смачивание происходит медленнее. На плотной плате с отделкой OSP для компенсации может потребоваться более агрессивный флюс, который затем испортит зеленый профиль всего материала припоя. Это балансирующий акт.

Один проект с клиентом, производящим промышленные датчики, нацелен на полное отсутствие галогенов и серебра. Мы использовали сплав Sn-Cu-Bi. При оплавлении работал нормально, но при выборочной пайке сквозных разъемов паять мать сплав показал плохое заполнение отверстий. Разница тепловых масс отводила тепло, оставляя нам холодные суставы. Нам пришлось изменить температуру волнового котла и распыление флюса, что увеличило расход азота. Вот вам и сокращение выбросов углекислого газа. Вывод? Альтернативный сплав сместил экологическую нагрузку, а не устранил ее.

А еще есть оловянные усы. В случае сплавов с высоким содержанием олова смягчение последствий часто означает нанесение конформных покрытий или засыпку — больше химикатов, больше этапов процесса. Экологичный паять мать не следует просто перемещать проблему вниз по течению. Я склоняюсь к сплавам с небольшими добавками, такими как никель или марганец, которые естественным образом подавляют рост усов, даже если они увеличивают небольшую стоимость. Это взгляд на жизненный цикл.

Флюс: грязный секрет отсутствия очистки

Именно здесь больше всего злоупотребляют этикеткой «экологичность». Флюс, не требующий очистки, безопасен только в том случае, если он действительно оставляет доброкачественные остатки. Многие из них до сих пор содержат активаторы, которые под воздействием влаги становятся коррозийными. Я вытаскивал доски из полевых работ с дендритным ростом, потому что остатки зеленого флюса впитывали влагу. Настоящий сдвиг происходит в сторону флюсов биологических или органических кислот, полученных из таких продуктов, как кукуруза или соя. Побочные продукты их разложения менее токсичны.

Но производительность превыше всего. Испытанный нами флюс на основе сои отлично смачивал свежие колодки ENIG. Однако на платах с даже небольшими проблемами окисления или хранения он разваливается. Окно активации было слишком узким. В итоге мы смешали его с синтетическим активатором, чтобы достичь правильного баланса. Не совсем натуральный, но более экологичный, чем полноценная синтетика. Иногда менее плохой шаг вперед является единственным практическим шагом.

Обращение и хранение также меняются. Некоторые из этих органических флюсов чувствительны к ультрафиолетовому излучению или имеют более короткий срок хранения. Если в магазине нет дисциплины, количество отходов резко возрастает. Я помню ассемблер среднего размера, что-то вроде Хандан Зитай Фастинер Производство Ко., ООО в этом крупном производственном центре, возможно, будет достаточно масштабов для жесткого управления запасами. Но для небольшого магазина порча может свести на нет рентабельность. https://www.zitaifasteners.com Модель эффективной логистики на концентрированной промышленной базе показывает, насколько важна стабильность цепочки поставок для принятия этих альтернатив.

Пасты и носители: реология решает все

Транспортное средство, содержащее паяльный порошок и флюс, определяет возможность печати. Многие зеленые пасты заменяют средства на основе растворителей водорастворимыми. Звучит великолепно. Но вода испаряется быстрее, меняя вязкость пасты при длительном тираже. Вы получаете засорение трафарета или плохой выпуск. Мы научились использовать системы с закрытыми картриджами и контролировать влажность на линии, что опять же увеличивает затраты на электроэнергию.

Распределение частиц по размерам в порошке припоя также имеет значение. Для печати с мелким шагом вам понадобится порошок типа 4 или 5 (сферы меньшего размера). При производстве этого порошка из альтернативных сплавов часто используются разные газы для распыления. Азот является обычным явлением, но некоторые изучают возможность переработки аргона для сокращения отходов. Это деталь процесса, которую большинство не видят, но она добавляется в экологический журнал окончательного варианта. паять мать паста.

На ум приходит неудавшийся эксперимент. Мы попробовали пасту с новым связующим на основе целлюлозы. Он печатался как мечта и прошел все тесты IPC. Но при оплавлении выделение газа было непредсказуемым. На платах с большой разницей температурных масс мы получили огромные пустоты под QFN. Транспортное средство не могло плавно выпускать летучие вещества по профилю. Вернемся в лабораторию. Оно показало, что имитировать реологию проверенных систем с помощью новых материалов невероятно сложно.

Сдвиги в процессах: скрытые энергетические затраты

Экологичный припой не оценивается в банке. Это оценивается в процессе, который может потребовать более высоких температур, более длинных профилей или инертной атмосферы. Если для вашей новой безгалогенной биофлюсовой пасты требуется более высокая пиковая температура на 10 °C или туннель для оплавления азотом для предотвращения окисления, вы только что значительно увеличили энергопотребление сборки. Этот компромисс редко учитывается в зеленом иске.

Мы проводили аудит для клиента. Переход на эко-пасту премиум-класса снизил выбросы ЛОС и затраты на переработку отходов. Однако для поддержания урожайности потребление азота выросло на 30%, а энергопотребление печи выросло примерно на 8%. Чистая экологическая выгода по-прежнему была положительной, но меньшей, чем предполагалось в маркетинге. Настоящий паять мать Проблема заключается в полной интеграции процессов.

Переделка и ремонт также становятся сложнее. Некоторые альтернативные флюсы оставляют остатки, которые труднее удалить при ремонте платы. Если для их очистки вам понадобится более сильный растворитель, вы вернетесь к исходной точке. Теперь мы рекомендуем с самого начала сочетать определенные паяльные пасты с совместимыми, менее агрессивными очистителями для ремонтных работ — это системный подход.

Поиск и реальная жизнеспособность

Наконец, речь идет о цепочках поставок. Идеальный лабораторный масштаб паять мать Альтернатива бесполезна, если вы не можете постоянно получать 10 000 кг этого продукта. Многие инновационные материалы создаются мелкими химиками, которые не могут масштабировать или обеспечивать однородность от партии к партии. Для крупного производителя надежность не подлежит обсуждению.

Вот почему производственные кластеры имеют значение. Находясь в таком месте, как район Юннянь, Ханьдань, рядом с основными транспортными маршрутами, такими как железная дорога Пекин-Гуанчжоу и скоростные автомагистрали, речь идет не только о доставке крепежных изделий. Для такой компании, как Хандан Зитай Фастинер Производство Ко., ОООРечь идет о включении в сеть поставщиков материалов и логистику, которая может поддерживать последовательное и широкомасштабное внедрение новых материалов. Если ваш поставщик припоев находится в одном дне езды по дороге, вы можете сократить запасы и быстрее реагировать на изменения в процессе.

Переход к более экологичным альтернативам – это не простой обмен. Это реорганизация концепции материнского припоя — сплава, флюса, носителя, порошка и процесса, в котором они живут. Это беспорядочно, полно компромиссов и требует рассмотрения всей платы, а не только банки с пастой. Цель не в чистоте; это действительно меньшее воздействие без ущерба для надежности, благодаря которой все, от крепежа до материнской платы сервера, действительно работает.