Паяльна мати: екологічні альтернативи? 

Ви чуєте припой і можете уявити певну пасту або флюсовий сердечник. Правда в тому, що це трохи промислового сленгу, який став нечітким. Часто це відноситься до основного припою або основного флюсу в пасті — материнської суміші, з якої виготовляється все інше. Справжній поштовх тепер стосується не лише самого сплаву, а й усієї системи: чи можемо ми усунути неприємні речі, не вбиваючи продуктивність на лінії? Я бачив, як дуже багато інженерів гналися за зеленою таблицею даних лише для того, щоб потім бути вбитими через анулювання чи надгробки.

Головоломка Alloy: Beyond Lead-Free

Очевидно, що SAC305 (Sn96.5Ag3.0Cu0.5) став безсвинцевим материнським джерелом за замовчуванням. Але називати його екологічно чистим зупиняється на вмісті свинцю. Видобуток срібла є жорстоким, а висока температура обробки (типова 240-260°C) споживає більше енергії. Ми тестували деякі сплави з низьким вмістом срібла і навіть без срібла, наприклад системи Sn-Cu-Ni-Ge. Заковика? Змочування відбувається повільніше. На щільній платі з покриттям OSP вам може знадобитися більш агресивний флюс для компенсації, який потім зіпсує зелений профіль усього основного матеріалу припою. Це балансування.

Один проект із замовником, який виготовляє промислові датчики, спрямовані на повністю безгалогенні та з низьким вмістом срібла. Ми використовували сплав Sn-Cu-Bi. Добре працював у режимі оплавлення, але під час вибіркового паяння роз’ємів із наскрізними отворами припой мати сплав показав погане заповнення отворів. Різниця теплових мас відсмоктувала тепло, залишаючи нам холодні суглоби. Нам довелося налаштувати температуру хвильового бака та розпилення флюсу, що збільшило споживання азоту. Так багато про зменшення вуглецевого сліду. Винос? Альтернативний сплав переніс навантаження на навколишнє середовище замість того, щоб усунути його.

Потім є олов’яні вуса. Для сплавів з високим вмістом олова пом’якшення часто означає конформне покриття або заповнення — більше хімікатів, більше етапів процесу. Екологічно чистий припой мати не слід просто рухати проблему вниз за течією. Я схиляюся до сплавів із незначними добавками, такими як нікель або марганець, які внутрішньо пригнічують ріст вусів, навіть якщо вони додають невеликої вартості. Це погляд на життєвий цикл.

Flux: The Dirty Secret of No-Clean

Саме тут найбільше зловживають етикеткою екологічності. Флюс без очищення є дружнім, лише якщо він справді залишає доброякісні залишки. Багато з них все ще містять активатори, які під впливом вологи стають корозійними. Я витягнув дошки з польових повернень із дендритним ростом, тому що залишки зеленого флюсу поглинули вологу. Справжній зсув відбувається в бік біологічних або органічних кислотних потоків, отриманих із таких речей, як кукурудза чи соя. Побічні продукти їхнього розкладання менш токсичні.

Але продуктивність — це головне. Флюс на основі сої, який ми випробували, добре змочував свіжі прокладки ENIG. Однак на дошках з навіть незначними проблемами окислення або зберігання він розпадався. Вікно активації було занадто вузьким. Зрештою ми змішали його з синтетичним активатором, щоб досягти правильного балансу. Не зовсім натуральний, але більш стійкий, ніж повноцінна синтетика. Іноді менш поганий крок вперед є єдиним практичним.

Транспортування та зберігання також змінюються. Деякі з цих органічних флюсів чутливі до ультрафіолетового світла або мають коротший термін зберігання. Якщо в магазині немає дисципліни, матеріальні відходи зростають. Я пам'ятаю середнього розміру асемблер, щось на кшталт Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd. у цьому великому виробничому центрі може бути достатньо масштабним для жорсткого управління запасами. Але для меншого магазину псування може вбити рентабельність. The https://www.zitaifasteners.com модель ефективної логістики в концентрованій промисловій базі підкреслює, наскільки стабільність ланцюга поставок критична для прийняття цих альтернатив.

Пасти та транспортні засоби: реологія - це все

Транспортний засіб, що містить порошок припою та флюс, визначає можливість друку. Багато зелених паст замінюють транспортні засоби на основі розчинників на водорозчинні. Звучить чудово. Але вода випаровується швидше, змінюючи в’язкість пасти під час тривалого друку. Трафарет забивається або погано вивільняється. Ми навчилися використовувати закриті картриджні системи та контрольовану вологість на лінії, що, знову ж таки, додає додаткових витрат енергії.

Розподіл частинок порошку припою також має значення. Для друку з дрібним кроком вам знадобиться порошок типу 4 або 5 (менші сфери). Виробництво цього порошку з альтернативних сплавів часто використовує різні гази розпилення. Азот поширений, але деякі досліджують переробку аргону для зменшення відходів. Це деталь процесу, яку більшість не бачать, але вона додається до екологічної книги фіналу припой мати паста.

На думку спадає невдалий експеримент. Ми спробували пасту з новим засобом на основі целюлози. Він друкувався як мрія та пройшов усі тести IPC. Але при оплавленні виділення газів було непередбачуваним. На платах із великою різницею теплової маси ми отримали масивні порожнечі під QFN. Транспортний засіб не міг плавно випускати летючі речовини через профіль. Назад до лабораторії. Це показало, що імітувати реологію перевірених систем за допомогою нових матеріалів неймовірно важко.

Зрушення в процесі: прихована вартість енергії

Екологічно чистий матеріал для припою не оцінюється в банці. Його оцінюють у процесі, для якого можуть знадобитися вищі температури, довші профілі або інертна атмосфера. Якщо для вашої нової безгалогенної біофлюсової пасти потрібна пікова температура на 10 °C або тунель оплавлення азотом для запобігання окисленню, ви щойно значно збільшили споживання енергії вузлом. Цей компроміс рідко враховується в зеленій заяві.

Ми зробили аудит для клієнта. Перехід на еко-пасту преміум-класу зменшив їхні викиди ЛОС і витрати на переробку відходів. Однак їхнє споживання азоту зросло на 30%, щоб зберегти врожайність, а енергоспоживання духовки зросло приблизно на 8%. Чиста екологічна вигода все ще була позитивною, але меншою, ніж припускав маркетинг. Справжній припой мати питання повної інтеграції процесу.

Переробка та ремонт також стають складнішими. Деякі альтернативні флюси залишають залишки, які важче видалити для ремонту плати. Якщо вам потрібен сильніший розчинник, щоб очистити їх, ви повертаєтесь на круги своя. Тепер ми рекомендуємо з самого початку поєднувати конкретні паяльні пасти з сумісними, менш агресивними засобами для очищення — це системний підхід.

Пошук і життєздатність у реальному світі

Нарешті, мова йде про ланцюжки поставок. Ідеальний лабораторний масштаб припой мати Альтернатива марна, якщо ви не можете постійно отримувати 10 000 кг. Багато інноваційних матеріалів надходять від невеликих хіміків, які не можуть масштабувати або забезпечити однорідність від партії до партії. Для великосерійного виробника надійність не підлягає обговоренню.

Ось чому виробничі кластери важливі. Перебування в такому місці, як район Юннянь, Ханьдань, поруч із основними транспортними маршрутами, як-от залізниця Пекін-Гуанчжоу та швидкісними автомагістралями, означає не лише доставку кріплень. Для такої компанії, як Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd., мова йде про вбудовування в мережу постачальників матеріалів і логістики, які можуть підтримувати послідовне, широкомасштабне впровадження нових матеріалів. Якщо ваш постачальник припою знаходиться на відстані одного дня, ви можете проводити менші запаси та швидше реагувати на налаштування процесу.

Перехід до екологічніших альтернатив – це не проста заміна. Це модернізація концепції основного припою — сплав, флюс, транспортний засіб, порошок і процес, у якому вони живуть. Це безладно, сповнено компромісів і вимагає перегляду плати в цілому, а не лише баночки з пастою. Метою є не чистота; це справді менший вплив без шкоди для надійності, завдяки якій усе, починаючи від кріплення й закінчуючи системною платою сервера, справді працює.