Tutto su Flex: piombo

Oct 31, 2023

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Da quando la comunità europea ha adottato la direttiva RoHS nel 2006, l’industria elettronica statunitense ha costantemente aumentato l’uso di saldature senza piombo. Il settore medico è stata la prima industria statunitense a eliminare completamente il piombo. Oggi, una percentuale significativa delle saldature elettroniche viene eseguita con saldature senza piombo. Dopo diversi anni di perfezionamento e dopo aver resistito ad alcune caratterizzazioni errate, la saldatura senza piombo si sta rivelando economicamente vantaggiosa e affidabile.

Sebbene la saldatura senza piombo sia affidabile, esistono differenze nei materiali e nella lavorazione che devono essere comprese per garantire una progettazione elettronica robusta.

Composizione del materiale : La pasta saldante senza piombo più utilizzata è una lega di stagno/argento/rame (Sn/Ag/Cu). Questi sono disponibili in combinazioni leggermente diverse; i seguenti sono quelli più comuni:

Esistono leghe diverse da stagno/argento/rame che possono essere utilizzate per la saldatura senza piombo; la maggior parte di questi sono per applicazioni non elettroniche. La scelta ottimale della lega dipende dal tipo di superficie da saldare e dall'applicazione per il circuito flessibile.

Aspetto cosmetico : Le classiche saldature stagno-piombo erano lucide e lisce. Infatti, un giunto di saldatura difettoso aveva spesso un aspetto opaco e ruvido. Questo non è il caso delle saldature senza piombo, che hanno un aspetto meno lucido. Coloro che non hanno familiarità con la saldatura senza piombo segnaleranno immediatamente l'aspetto opaco come giunti difettosi. L'aspetto opaco dei giunti di saldatura non è indicativo della qualità del giunto di saldatura, ma è semplicemente dovuto alle proprietà intrinseche della lega. Vedere la Figura 1 per un confronto affiancato.

Figura 1: Senza piombo e stagno-piombo. (Fonte: CEDOS Electronics)

Temperatura di processo : La saldatura senza piombo inizia a rifluire intorno a 218°C, mentre la lega per saldatura stagno-piombo inizia a rifluire intorno a 188°C. La temperatura più elevata può avere un impatto negativo sui dispositivi, sulle apparecchiature e sui materiali utilizzati su un circuito flessibile. Quando si introduce un nuovo codice prodotto che richiede saldature senza piombo, è necessario effettuare una revisione tecnica per garantire che tutti i materiali abbiano un'adeguata compatibilità alla temperatura.

Resistenza meccanica : La saldatura senza piombo non ha la resistenza meccanica della tradizionale saldatura stagno-piombo. Questo è uno dei motivi per cui il piombo senza piombo non viene utilizzato nelle applicazioni militari o aerospaziali. La direttiva RoHS esenta i prodotti militari e alcuni prodotti aerospaziali. Sebbene la saldatura stagno-piombo abbia proprietà meccaniche migliori, esistono modi per risolvere i problemi di resistenza meccanica con la saldatura senza piombo. L'aggiunta di un rivestimento epossidico o conforme per rinforzare le aree di unione è un modo per aggiungere robustezza ai progetti che richiedono un elevato livello di resistenza meccanica.

Flusso: Come per la saldatura stagno-piombo, esistono due tipi fondamentali di flussi utilizzati nella saldatura senza piombo: flusso lavabile con acqua e flusso non pulito. Il flusso lavabile con acqua deve essere completamente rimosso dopo la saldatura. Il lavaggio con acqua generalmente funziona bene se c'è spazio sufficiente sotto i componenti per sciacquare via i residui. Se la densità e il profilo del componente non consentono un risciacquo accurato, è necessario utilizzare il flusso no-clean. Il flusso non pulito lascia un residuo visibile, che alcuni potrebbero trovare discutibile. Potrebbe esserci la tentazione di richiedere la rimozione dei residui con un processo di pulizia. Ma gli esperti sconsigliano di rimuovere i residui di un flusso non pulito. Il residuo di flusso non pulito è progettato per incapsulare eventuali contaminanti che potrebbero potenzialmente causare problemi elettrici sul campo. Pulendo il flusso non pulito, c'è il rischio che alcuni contaminanti rimangano e creino potenziali problemi di affidabilità.

Test : L'affidabilità e i test elettrici sono gli stessi sia per i processi di saldatura senza piombo che per quelli con piombo-stagno. Esistono un paio di test per determinare se un determinato componente contiene piombo. Uno consiste nell'applicare una sostanza chimica che cambia semplicemente colore se è presente piombo nella saldatura. Si potrebbe anche utilizzare uno spettrofotometro ad assorbimento atomico che fornirà il contenuto esatto del metallo. Questi test sono applicabili principalmente per garantire che un prodotto in arrivo sia privo di piombo o per dimostrare che un prodotto soddisfa i requisiti RoHS. Durante la fabbricazione del circuito, il controllo dei materiali durante il processo dovrebbe garantire che la pasta saldante sia priva di piombo.