લીડ-મુક્ત સોલ્ડરિંગ તકનીકો: SAC સોલ્ડર અને વાહક એડહેસિવ્સ

દાયકાઓથી, લીડ-ટીન સોલ્ડરનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો, સોલ્ડર પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડને સુરક્ષિત કરવા માટે કરવામાં આવે છે. લીડના ઉપયોગ સાથે સંકળાયેલી ગંભીર પ્રતિકૂળ આરોગ્ય અસરોએ ઈલેક્ટ્રોનિક્સ ઉદ્યોગમાં લીડ સોલ્ડર માટે અવેજી શોધવા માટે જોરશોરથી પ્રયત્નો કર્યા છે. વૈજ્ઞાનિકો હવે માને છે કે તેઓએ કેટલીક આશાસ્પદ શક્યતાઓ શોધી કાઢી છે: એલોય અને પોલિમર કમ્પોઝિશનથી બનેલા વૈકલ્પિક સોલ્ડર જેને વાહક ગુંદર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

સોલ્ડરિંગ એ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉત્પાદનની કરોડરજ્જુ છે. લીડ સોલ્ડર તરીકે સંપૂર્ણ હતું. દલીલપૂર્વક, તમામ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ગલનબિંદુ અને સીસાના ભૌતિક ગુણધર્મોની આસપાસ ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે. હું દોરી - પ્લાસ્ટિક સામગ્રી, અનબ્રેકેબલ અને તેથી તેની સાથે કામ કરવા માટે સરળ. જ્યારે સીસાને યોગ્ય ગુણોત્તરમાં ટીન સાથે જોડવામાં આવે છે (63% ટીન અને 37% લીડ), ત્યારે એલોયનો ગલનબિંદુ 183 ડિગ્રી સેલ્સિયસ ઓછો હોય છે, જે બીજો ફાયદો છે.

નીચા તાપમાને કામ કરતી વખતે સોલ્ડરિંગ પ્રક્રિયાઓ સંયુક્ત ઉત્પાદન તકનીક પર બહેતર નિયંત્રણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જ્યારે વેલ્ડેડ તત્વો તાપમાનના નાનામાં નાના વિચલનો પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોતા નથી. નીચા તાપમાનનો અર્થ એ પણ છે કે એસેમ્બલી દરમિયાન ગરમ થતા સાધનો અને સામગ્રીઓ (PCBs અને ઘટકો) પર ઓછો તણાવ અને ટૂંકા ગરમી-અપ અને કૂલ-ડાઉન સમયને કારણે ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉત્પાદનમાં ઉચ્ચ ઉત્પાદકતા.

યુરોપમાં ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉદ્યોગ માટે લીડ-ફ્રી સોલ્ડરનો ઉપયોગ શરૂ કરવા માટેનું મુખ્ય પ્રોત્સાહન યુરોપિયન યુનિયન દ્વારા લાદવામાં આવેલ લીડ પ્રતિબંધ હતું. જોખમી પદાર્થોના નિર્દેશક પ્રતિબંધ હેઠળ, 1 જુલાઈ 2006 સુધીમાં સીસાને અન્ય પદાર્થો દ્વારા બદલવાની જરૂર હતી (નિર્દેશક પારા, કેડમિયમ, હેક્સાવેલેન્ટ ક્રોમિયમ અને અન્ય ઝેરી પદાર્થો પર પણ પ્રતિબંધ મૂકે છે).

લીડ ધરાવતા તમામ ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો હવે યુરોપમાં પ્રતિબંધિત છે. આ સંદર્ભે, વહેલા કે પછી રશિયાએ પણ ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં લીડ-ફ્રી કનેક્શન તકનીકો પર સ્વિચ કરવું પડશે.

પર્યાવરણીય દ્રષ્ટિકોણથી સીસું, જ્યાં સુધી તે ઈલેક્ટ્રોનિક સાધનોમાં સમાવિષ્ટ હોય ત્યાં સુધી તે પોતાનામાં કોઈ સમસ્યા નથી. જો કે, જ્યારે ઈલેક્ટ્રોનિક ઘટકો લેન્ડફિલમાં સમાપ્ત થાય છે, ત્યારે સીસું લેન્ડફિલ માટીમાંથી અને પીવાના પાણીમાં ધોવાઈ શકે છે. એવા દેશોમાં જોખમ વધે છે જ્યાં ઈ-કચરો સામૂહિક રીતે આયાત કરવામાં આવે છે.

ચીનમાં, ઉદાહરણ તરીકે, ઘણા બાળકો સહિત, રક્ષણાત્મક સાધનો વિના કામદારો, ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોમાંથી રિસાયકલ કરી શકાય તેવી સામગ્રીને ડિસએસેમ્બલ (સોલ્ડરિંગ) કરવામાં રોકાયેલા છે. રશિયામાં, આજે પણ, બિન-ઓટોમેટેડ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉત્પાદનમાં લીડ સોલ્ડર ખૂબ સામાન્ય છે.

માનવ સ્વાસ્થ્ય પર સીસાની હાનિકારક અસરો, નીચા સ્તરે પણ, જાણીતી છે: નર્વસ અને પાચન પ્રણાલીની વિકૃતિઓ, ખાસ કરીને બાળકોમાં ઉચ્ચારવામાં આવે છે, અને શરીરમાં એકઠા થવાની સીસાની ક્ષમતા, ગંભીર ઝેરનું કારણ બને છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉત્પાદકોએ 1990 ની શરૂઆતમાં વૈકલ્પિક સોલ્ડર શોધવાનું શરૂ કર્યું, જ્યારે યુ.એસ.માં સીસા પર પ્રતિબંધ મૂકવાની હવે-બહાલી દરખાસ્તો પર ચર્ચા કરવામાં આવી. ઈલેક્ટ્રોનિક્સ ઉદ્યોગના નિષ્ણાતોએ 75 વૈકલ્પિક સોલ્ડરની સમીક્ષા કરી અને તે યાદીને અડધો ડઝન સુધી નીચે ઉતારી.

અંતે, 95.5% ટીન, 3.9% ચાંદી અને 0.6% તાંબાનું મિશ્રણ, જેને SAC ગ્રેડ સોલ્ડર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે (Sn, Ag, Cu તત્વોના પ્રથમ અક્ષરોનું સંક્ષેપ) પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું, જે વધુ વિશ્વસનીયતા અને સરળતા પ્રદાન કરે છે. લીડ-લીડ સોલ્ડરના રિપ્લેસમેન્ટ તરીકે કામગીરી. SAC સોલ્ડરનું ગલનબિંદુ 217 ડિગ્રી છે, તે પરંપરાગત લીડ-લીડ સોલ્ડર (183 ... 260 ડિગ્રી) ના ગલનબિંદુની નજીક છે.

સ્ક્રુલેસ સોલ્ડર

SAC સોલ્ડર્સ આજે ઑફશોર ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઈલેક્ટ્રોનિક્સ કંપનીઓ તરફથી નવા પ્રકારના સોલ્ડર રજૂ કરવામાં ઘણી મહેનત કરવામાં આવી છે. નિષ્ણાતો ચિંતિત હતા કે લીડ-ફ્રી સોલ્ડરની રજૂઆતના પ્રારંભિક તબક્કે, ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદનોના નિષ્ફળતા દરમાં વધારો શક્ય હતો.

આ સંદર્ભમાં, ઉપકરણો કે જે લોકોના જીવન અને સલામતીમાં સામેલ છે, ઉદાહરણ તરીકે, હોસ્પિટલો માટે ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, જૂની તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. લીડ સોલ્ડર પરનો પ્રતિબંધ હજુ મોબાઈલ ફોન અને ડિજિટલ કેમેરા પર લાગુ થતો નથી. નવા સિલ્વર-આધારિત સોલ્ડરની સંપૂર્ણ સલામતી વિશે પણ કોઈ ચોક્કસ જવાબ નથી - આ ધાતુ જળચર પ્રાણીઓ માટે ઝેરી છે.

અનલેડેડ ફ્લક્સ

વિભાગ. 1.કેટલાક SAC સોલ્ડર અને ટીન-લીડ સોલ્ડરની તુલનાત્મક લાક્ષણિકતાઓ

સોલ્ડરિંગ લીડ સોલ્ડર માટે વધુ હિંમતવાન પ્રાયોગિક વિકલ્પ એ ઇલેક્ટ્રિકલી વાહક એડહેસિવ્સનો ઉપયોગ છે... આ પોલિમર, સિલિકોન અથવા પોલિમાઇડ છે જેમાં ધાતુના નાના ટુકડાઓ હોય છે, મોટેભાગે ચાંદી. પોલિમર ઈલેક્ટ્રોનિક ઘટકોને ગુંદર કરે છે અને મેટલ ફ્લેક્સ વીજળીનું સંચાલન કરે છે.

આ એડહેસિવ ફાયદાઓની વિશાળ શ્રેણી આપે છે. ચાંદીની વિદ્યુત વાહકતા ખૂબ ઊંચી છે અને તેની વિદ્યુત પ્રતિકાર ઓછી છે. PCB એસેમ્બલી એડહેસિવ્સ લાગુ કરવા માટે જરૂરી તાપમાન લીડ-આધારિત સોલ્ડર માટે જરૂરી કરતાં ઘણું ઓછું (150 ડિગ્રી) છે. તેથી, પ્રથમ, વીજળીની બચત થાય છે, અને બીજું, ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો ઓછી ગરમીના સંપર્કમાં આવે છે, જેના પરિણામે તેમની વિશ્વસનીયતા વધે છે.

2000 માં ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉદ્યોગમાં એડહેસિવ્સ અને કોટિંગ ટેક્નોલોજી પર 4થી ઇન્ટરનેશનલ કોન્ફરન્સમાં રજૂ કરાયેલ ફિનિશ સંશોધન દર્શાવે છે કે ઇલેક્ટ્રિકલી વાહક એડહેસિવ્સ પરંપરાગત સોલ્ડર કરતાં પણ વધુ મજબૂત બોન્ડ બનાવે છે.

જો વૈજ્ઞાનિકો આવા એડહેસિવ્સની વિદ્યુત વાહકતા વધારવાનું સંચાલન કરે છે, તો તેઓ પરંપરાગત સોલ્ડરને સંપૂર્ણપણે બદલી શકે છે. અત્યાર સુધી, આ સામગ્રીઓનો ઉપયોગ નાની સંખ્યામાં નાના વાહક સંયોજનો માટે કરવામાં આવ્યો છે એમ્પેરેજ - સોલ્ડરિંગ લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ ડિસ્પ્લે અને ક્રિસ્ટલ્સ માટે. આ ક્ષેત્રમાં સંશોધન ડાયકાર્બોક્સિલિક એસિડ પરમાણુઓના ઉમેરા પર કેન્દ્રિત છે, જે ચાંદીના ટુકડાઓ વચ્ચે જોડાણ પ્રદાન કરે છે અને તે મુજબ સામગ્રીની વિદ્યુત વાહકતા વધારે છે.

વિદ્યુત વાહક એડહેસિવ્સની ગંભીર સમસ્યા એ શક્ય વિનાશ છે જ્યારે ઘટકો 150 ડિગ્રીથી ઉપર ગરમ થાય છે.ઇલેક્ટ્રિકલી વાહક એડહેસિવ્સ વિશે અન્ય ચિંતાઓ છે. સમય જતાં, એડહેસિવ્સની વીજળીનું સંચાલન કરવાની ક્ષમતા ઘટે છે. અને પોલિમર જે પાણીને શોષી શકે છે તે કાટનું કારણ બનશે. જ્યારે ઊંચાઈ પરથી નીચે આવે છે, ત્યારે એડહેસિવ બરડ ગુણધર્મો દર્શાવે છે અને ભવિષ્યમાં તેમની સ્થિતિસ્થાપકતાને સુધારવા માટે રબર-ડોપ્ડ પોલિમર વિકસાવવામાં આવશે. આ સામગ્રીની અપૂરતી જાણકારી અન્ય, હજુ સુધી અજ્ઞાત, સમસ્યાઓ ઉજાગર કરી શકે છે.

કન્ઝ્યુમર ઈલેક્ટ્રોનિક્સ (મોબાઈલ ફોન અને ડિજિટલ કેમેરા) જ્યાં વિશ્વસનીયતા નિર્ણાયક નથી, જેમ કે મેડિકલ અને એવિઓનિક્સમાં કન્ડક્ટિવ એડહેસિવ્સનો ઉપયોગ થવાની અપેક્ષા છે.