무연 솔더링 기술: SAC 솔더 및 전도성 접착제

수십 년 동안 납-주석 땜납은 전자 부품, 땜납 인쇄 회로 기판을 고정하는 데 사용되었습니다. 납의 사용과 관련된 심각한 건강상의 악영향은 전자 산업에서 납 땜납의 대체물을 찾기 위한 활발한 노력을 불러일으켰습니다. 과학자들은 이제 몇 가지 유망한 가능성을 발견했다고 믿습니다. 전도성 접착제로 알려진 합금 및 폴리머 구성으로 만들어진 대체 솔더입니다.

납땜은 전자 제품 제조의 중추입니다. 납은 땜납으로 완벽했습니다. 틀림없이 모든 전자 제품은 납의 녹는점과 물리적 특성을 중심으로 설계됩니다. 내가 이끌다 - 깨지지 않는 플라스틱 재질로 작업하기 쉽습니다. 납이 주석과 정확한 비율(주석 63% 및 납 37%)로 결합되면 합금의 녹는점이 섭씨 183도로 낮아지는 것도 장점입니다.

저온에서 작업할 때 납땜 공정 공동 생산 기술에 대한 더 나은 제어가 실행되는 반면 용접 요소는 가장 작은 온도 편차에 민감하지 않습니다. 낮은 온도는 또한 조립 중에 가열되는 장비 및 재료(PCB 및 구성 요소)에 대한 스트레스가 적고 가열 및 냉각 시간이 짧아 전자 제품 제조의 생산성이 높아진다는 것을 의미합니다.

무연 솔더를 사용하기 시작한 유럽의 전자 산업에 대한 주요 인센티브는 유럽 연합에서 부과한 납 금지였습니다. 위험 물질 지침 제한에 따라 납은 2006년 7월 1일까지 다른 물질로 대체되어야 했습니다(이 지침은 또한 수은, 카드뮴, 6가 크롬 및 기타 독성 물질을 금지합니다).

현재 유럽에서는 납이 포함된 모든 전자 부품이 금지되어 있습니다. 이와 관련하여 조만간 러시아도 전자 제품에서 무연 연결 기술로 전환해야 합니다.

환경적 관점에서 납은 전자 장비에 포함되어 있는 한 그 자체로는 문제가 되지 않습니다. 그러나 전자 부품이 매립되면 납이 매립지 토양에서 식수로 씻겨 나갈 수 있습니다. 전자 폐기물이 대량으로 수입되는 국가에서는 위험이 증가합니다.

예를 들어 중국에서는 많은 어린이를 포함하여 보호 장비가 없는 근로자들이 전자 부품에서 재활용 가능한 재료를 분해(납땜)하고 있습니다. 러시아에서는 오늘날에도 자동화되지 않은 전자 제품 제조에서 납 땜납이 매우 일반적입니다.

인체 건강에 미치는 납의 유해한 영향은 낮은 수준에서도 잘 알려져 있습니다. 특히 어린이에게서 두드러지는 신경계 및 소화계 장애와 납이 체내에 축적되어 심각한 중독을 유발합니다.

전자제품 제조업체는 미국에서 현재 비준된 납 금지 제안이 논의된 1990년 초부터 대체 솔더를 찾기 시작했습니다. 전자 산업 전문가들은 75개의 대체 솔더를 검토하고 그 목록을 6개로 줄였습니다.

결국 95.5% 주석, 3.9% 은 및 0.6% 구리의 조합인 SAC 등급 솔더(Sn, Ag, Cu 원소의 첫 글자 약어)가 선택되어 더 높은 신뢰성과 용이성을 제공했습니다. 납-납 땜납을 대체하여 작동합니다. SAC 솔더의 융점은 217도이며, 이는 기존 납-납 솔더의 융점(183~260도)에 가깝습니다.

나사 없는 납땜

SAC 솔더는 오늘날 해양 산업에서 널리 사용됩니다. 새로운 유형의 솔더를 도입하는 데는 전자 회사 측에서 많은 노력이 필요했습니다. 전문가들은 무연솔더 도입 초기에는 전자제품의 불량률이 높아질 수 있다고 우려했다.

이와 관련하여 병원용 전자 제품과 같이 사람의 생명과 안전에 관련된 장비는 오래된 기술을 사용하여 생산됩니다. 납 땜납 금지는 아직 휴대폰과 디지털 카메라에도 적용되지 않습니다. 새로운 은 기반 땜납의 완전한 안전성에 대한 결정적인 대답도 없습니다. 이 금속은 수생 동물에게 독성이 있습니다.

무연 플럭스

부분. 1.일부 SAC 솔더와 주석-납 솔더의 비교 특성

납 땜납 납땜에 대한 더 대담한 실험적 대안은 전기 전도성 접착제를 사용하는 것입니다. 이들은 작은 금속 박편을 포함하는 폴리머, 실리콘 또는 폴리아미드이며 대부분 은입니다. 폴리머는 전자 부품을 접착하고 금속 조각은 전기를 전도합니다.

이러한 접착제는 다양한 이점을 제공합니다. 은의 전기 전도도는 매우 높고 전기 저항은 낮습니다. PCB 어셈블리 접착제를 적용하는 데 필요한 온도는 납 기반 솔더에 필요한 온도보다 훨씬 낮습니다(150도). 따라서 첫째로 전기가 절약되고 둘째로 전자 부품이 열에 덜 노출되어 신뢰성이 높아집니다.

2000년 전자 산업의 접착제 및 코팅 기술에 관한 제4회 국제 회의에서 발표된 핀란드 연구에 따르면 전기 전도성 접착제가 기존 솔더보다 훨씬 더 강한 결합을 형성하는 것으로 나타났습니다.

과학자들이 그러한 접착제의 전기 전도도를 높일 수 있다면 기존 솔더를 완전히 대체할 수 있습니다. 지금까지 이러한 재료는 소수의 작은 전도성 화합물에 사용되었습니다. 암페어 - 액정 디스플레이 및 크리스탈 납땜용. 이 분야의 연구는 은 플레이크 사이의 연결을 제공하고 그에 따라 재료의 전기 전도성을 증가시키는 디카르복실산 분자의 첨가에 초점을 맞추고 있습니다.

전기 전도성 접착제의 심각한 문제는 구성 요소가 150도 이상으로 가열될 때 파괴될 수 있다는 것입니다.전기 전도성 접착제에 대한 다른 우려 사항이 있습니다. 시간이 지남에 따라 전기를 전도하는 접착제의 능력이 감소합니다. 그리고 폴리머가 흡수할 수 있는 물은 부식을 일으킬 것입니다. 접착제는 높은 곳에서 떨어뜨리면 부서지기 쉬운 성질을 나타내게 되는데, 향후 탄성을 향상시키기 위해 고무를 첨가한 폴리머가 개발될 예정이다. 이 자료에 대한 지식이 부족하면 아직 알려지지 않은 다른 문제가 더 드러날 수 있습니다.

전도성 접착제는 의료 및 항공 전자 공학과 같이 신뢰성이 중요하지 않은 가전 제품(휴대폰 및 디지털 카메라)에 사용될 것으로 예상됩니다.