Teknologi pematerian tanpa plumbum: Pateri SAC dan pelekat konduktif

Selama beberapa dekad, pateri plumbum-timah telah digunakan untuk mengamankan komponen elektronik, papan litar bercetak pateri. Kesan buruk kesihatan yang serius yang berkaitan dengan penggunaan plumbum telah mencetuskan usaha gigih dalam industri elektronik untuk mencari pengganti pateri plumbum. Para saintis kini percaya mereka telah menemui beberapa kemungkinan yang menjanjikan: pateri alternatif yang diperbuat daripada aloi dan komposisi polimer yang dikenali sebagai gam konduktif.

Pematerian adalah tulang belakang pembuatan elektronik. Plumbum sempurna sebagai pateri. Boleh dikatakan, semua elektronik direka bentuk sekitar takat lebur dan sifat fizikal plumbum. saya mengetuai — bahan plastik, tidak boleh pecah dan oleh itu mudah untuk digunakan. Apabila plumbum digabungkan dengan timah dalam nisbah yang betul (63% timah dan 37% plumbum), aloi mempunyai takat lebur rendah 183 darjah Celsius, yang merupakan satu lagi kelebihan.

Apabila bekerja pada suhu rendah proses pematerian kawalan yang lebih baik dilaksanakan ke atas teknologi pengeluaran bersama, manakala unsur yang dikimpal tidak sensitif kepada sisihan suhu terkecil. Suhu rendah juga bermakna kurang tekanan pada peralatan dan bahan (PCB dan komponen) yang dipanaskan semasa pemasangan, dan produktiviti yang lebih tinggi dalam pembuatan elektronik disebabkan oleh masa pemanasan dan penyejukan yang lebih singkat.

Insentif utama bagi industri elektronik di Eropah untuk mula menggunakan pateri tanpa plumbum ialah larangan plumbum yang dikenakan oleh Kesatuan Eropah. Di bawah sekatan Arahan Bahan Berbahaya, plumbum perlu digantikan dengan bahan lain pada 1 Julai 2006 (arahan itu juga mengharamkan merkuri, kadmium, kromium heksavalen dan bahan toksik lain).

Semua komponen elektronik yang mengandungi plumbum kini diharamkan di Eropah. Dalam hal ini, lambat laun Rusia juga perlu beralih kepada teknologi sambungan bebas plumbum dalam elektronik.

Plumbum, dari perspektif alam sekitar, tidak menjadi masalah dengan sendirinya selagi ia terkandung dalam peralatan elektronik. Walau bagaimanapun, apabila komponen elektronik berakhir di tapak pelupusan, plumbum boleh tercuci keluar dari tanah tapak pelupusan dan masuk ke dalam air minuman. Risiko meningkat di negara di mana e-waste diimport secara besar-besaran.

Di China, sebagai contoh, pekerja tanpa peralatan perlindungan, termasuk ramai kanak-kanak, terlibat dalam membuka (memateri) bahan kitar semula daripada komponen elektronik. Di Rusia, walaupun pada hari ini, pateri plumbum sangat biasa dalam pembuatan elektronik bukan automatik.

Kesan berbahaya plumbum pada kesihatan manusia, walaupun pada tahap yang rendah, terkenal: gangguan sistem saraf dan penghadaman, terutamanya pada kanak-kanak, dan keupayaan plumbum untuk berkumpul di dalam badan, menyebabkan keracunan teruk.

Pengeluar elektronik mula mencari pemateri alternatif seawal tahun 1990, apabila cadangan yang kini disahkan untuk mengharamkan plumbum di AS telah dibincangkan. Pakar industri elektronik menyemak 75 pemateri alternatif dan mengurangkan senarai itu kepada setengah dozen.

Pada akhirnya, gabungan 95.5% timah, 3.9% perak dan 0.6% tembaga, juga dikenali sebagai pateri gred SAC (singkatan huruf pertama unsur Sn, Ag, Cu), telah dipilih, memberikan kebolehpercayaan yang lebih besar dan memudahkan operasi sebagai pengganti pateri plumbum. Takat lebur pateri SAC ialah 217 darjah, ia hampir dengan takat lebur pateri plumbum konvensional (183 ... 260 darjah).

Pateri tanpa skru

Pateri SAC digunakan secara meluas dalam industri luar pesisir hari ini. Memperkenalkan jenis pateri baharu telah mengambil banyak usaha di pihak syarikat elektronik. Pakar bimbang bahawa pada peringkat awal pengenalan pateri bebas plumbum, peningkatan kadar kegagalan produk elektronik adalah mungkin.

Dalam hal ini, peralatan yang terlibat dalam kehidupan dan keselamatan orang, contohnya, elektronik untuk hospital, dihasilkan menggunakan teknologi lama. Larangan pada pateri plumbum juga belum terpakai kepada telefon mudah alih dan kamera digital. Juga tiada jawapan pasti tentang keselamatan lengkap pateri berasaskan perak baharu — logam ini toksik kepada haiwan akuatik.

Fluks tanpa plumbum

Bahagian. 1.Ciri-ciri perbandingan beberapa pemateri SAC dan pateri plumbum timah

Alternatif percubaan yang lebih berani untuk memateri pateri plumbum ialah penggunaan pelekat konduktif elektrik... Ini adalah polimer, silikon atau poliamida yang mengandungi kepingan kecil logam, selalunya perak. Polimer gam komponen elektronik dan kepingan logam mengalirkan elektrik.

Pelekat ini menawarkan pelbagai kelebihan. Kekonduksian elektrik perak adalah sangat tinggi dan rintangan elektriknya rendah. Suhu yang diperlukan untuk menggunakan pelekat pemasangan PCB adalah jauh lebih rendah (150 darjah) daripada yang diperlukan untuk pemateri berasaskan plumbum. Oleh itu, pertama, elektrik dijimatkan, dan kedua, komponen elektronik terdedah kepada kurang pemanasan, akibatnya kebolehpercayaan mereka meningkat.

Penyelidikan Finland yang dibentangkan pada tahun 2000 di Persidangan Antarabangsa Ke-4 mengenai Pelekat dan Teknologi Salutan dalam Industri Elektronik menunjukkan bahawa pelekat konduktif elektrik membentuk ikatan yang lebih kuat daripada pemateri tradisional.

Jika saintis berjaya meningkatkan kekonduksian elektrik pelekat tersebut, mereka boleh menggantikan pemateri tradisional sepenuhnya. Setakat ini, bahan-bahan ini telah digunakan untuk sebilangan kecil sebatian pengalir kecil amperage — untuk memateri paparan kristal cecair dan kristal. Penyelidikan dalam bidang ini tertumpu pada penambahan molekul asid dikarboksilik, yang menyediakan sambungan antara kepingan perak dan dengan itu meningkatkan kekonduksian elektrik bahan.

Masalah serius dengan pelekat konduktif elektrik adalah kemungkinan kemusnahan apabila komponen dipanaskan melebihi 150 darjah.Terdapat kebimbangan lain mengenai pelekat konduktif elektrik. Dari masa ke masa, keupayaan pelekat untuk mengalirkan elektrik berkurangan. Dan air yang boleh diserap oleh polimer akan menyebabkan kakisan. Apabila dijatuhkan dari ketinggian, pelekat mempamerkan sifat rapuh, dan polimer berdop getah akan dibangunkan untuk meningkatkan keanjalannya pada masa hadapan. Pengetahuan yang tidak mencukupi tentang bahan ini boleh mendedahkan masalah lain yang belum diketahui.

Pelekat konduktif dijangka digunakan dalam elektronik pengguna (telefon mudah alih dan kamera digital) di mana kebolehpercayaan tidak kritikal, seperti perubatan dan avionik.