Печатные платы являются основными компонентами множества потребительских и коммерческих устройств — от автомобилей до бытовой техники и IoT-устройств. На протяжении многих лет производители печатных плат адаптировались к вызовам индустрии, внедряя новые технологии и практики. Среди них — миниатюризация печатных плат, гибкие печатные схемы и повышенное внимание к экологически чистой электронике.
Производство печатных плат все чаще включает практики, направленные на снижение энергопотребления, уменьшение выбросов углерода и использование нетоксичных, экологически безопасных материалов. В этой статье мы рассмотрим различия между свинцовым и бессвинцовым припоем и сравним их удобство использования.
Свинцовый и бессвинцовый припой: из чего они состоят?
Свинцовый припой (также известный как SnPb-припой) — это металлический сплав, основными компонентами которого являются свинец (Pb) и олово (Sn). В Использование свинцовых труб и водопроводных систем с соединениями на основе свинцового припоя было запрещено еще много лет назад. Позже были учтены и профессиональные риски работы со свинцовым припоем, так как он стал признанным фактором риска для здоровья. Вдыхание пыли и паров, выделяющихся при пайке свинцовым припоем, считается токсичным.
По этим причинам свинцовый припой постепенно выводится из обращения из-за негативного воздействия на здоровье и окружающую среду. Однако производители по-прежнему нуждаются в качественных компонентах с надежными припаянными соединениями и схемами на печатных платах.
Бессвинцовый припой является заменой традиционного припоя 60/40 и 63/37 SnPb. В 2006 году Европейский Союз (ЕС) принял директиву RoHS, ограничивающую использование опасных веществ. Многие страны последовали этому примеру, предложив налоговые льготы компаниям, которые сокращают использование свинцового припоя.
Современные бессвинцовые припои включают в себя различные пропорции следующих металлов:
- Медь
- Олово
- Серебро
- Никель
- Цинк
- Висмут
- Сурьма
Главная цель — подобрать качественный припой, который при соединении с другими легирующими металлами обеспечит отличные механические свойства.
Сравнение свинцового и бессвинцового паяльного паст
Температура плавления припоя зависит от состава сплава и его качества. Например, припой из 60% олова и 40% свинца становится жидким при 183°C (361°F). Как правило, чем выше содержание олова, тем выше температура плавления и стоимость продукта.
Свинцовые припои удобны в работе, так как хорошо текут и быстро достигают рабочей температуры. Однако их использование сопряжено с высокими рисками, и применять их можно только в случае разрешения регулирующих органов. Кроме того, свинцовый припой требует особой утилизации, так как он вреден для окружающей среды и токсичен для организма, быстро всасываясь в кровь.
Бессвинцовые паяльные пасты плавятся при более высокой температуре — около 217°C (422°F). Хотя это требует корректировки процесса пайки, соединения, выполненные бессвинцовым припоем, отличаются высокой надежностью.
Из-за других свойств смачивания у бессвинцового припоя пайка выглядит иначе, чем при использовании свинцового припоя.
Устранение дефектов пайки в печатных платах
Надежность припаянных соединений зависит от минимизации дефектов пайки. Для этого необходимо учитывать множество факторов, включая:
- Температуру
- Вибрацию
- Образование оловянных усов
- Время предварительного нагрева и пропускную способность
- Навыки оператора
Все эти параметры, а также использование качественной паяльной пасты, влияют на надежность печатных плат. В случае с бессвинцовым припоем важно выбрать правильный состав и соответствующий метод применения. Здесь опытный производитель печатных плат играет ключевую роль, особенно если у него есть глубокие знания в области соответствия материалам RoHS.
Если сравнивать паяемость и качество соединений при использовании свинцового и бессвинцового припоя, то у бессвинцового припоя механическая прочность будет выше. Свинцовый припой, в свою очередь, образует гладкие и блестящие соединения, что создает визуальный эффект более высокого качества. Однако в случае с внутренними электронными компонентами конечный потребитель вряд ли заметит эту разницу.
Разные методы пайки и их влияние
Выбор свинцовой или бессвинцовой паяльной пасты также влияет на итоговое качество продукта. Однако при соблюдении строгих параметров пайки этот эффект сводится к минимуму. Оптимальная планировка схемы печатной платы и правильный подбор компонентов помогают избежать множества проблем с контролем качества.
Выбор бессвинцовых материалов для волновой пайки или пайки сквозных отверстий определяется конструктивными параметрами и требованиями к конечному продукту.
Более высокие температуры, необходимые для бессвинцовой пайки, требуют грамотного проектирования платы и подбора компонентов, чтобы избежать разложения металлов или повреждения чувствительных электронных элементов. Особенно важно учитывать это при оплавлении (reflow), когда высокие температуры воздействуют на плату в течение продолжительного времени.