Evoluzione della tecnologia: Iver Anderson ottiene il comando dalla saldatura elettronica

Dec 21, 2023

Iver Anderson, inventore. Dal sito web della National Inventors Hall of Fame.

La saldatura, il processo mediante il quale due elementi vengono uniti fondendo un metallo d'apporto con un basso punto di fusione e versando metallo liquido sul giunto, è un processo utilizzato oggi in molti importanti processi di lavorazione dei metalli, dalla produzione di componenti elettronici all'installazione di tubi idraulici. Le prove di tecniche di saldatura primitive, tuttavia, risalgono a migliaia di anni fa fino a siti dell'antica Mesopotamia.

Per molto tempo, gran parte del processo di saldatura utilizzato da varie industrie si è basato sull’uso di saldature a base di stagno e piombo, il cui impatto sulla salute e sull’ambiente ha portato all’approvazione di leggi come il Safe Drinking Water Act del 1986. Le saldature a base di piombo sono state una delle principali fonti di piombo che si disperde nelle riserve idriche e tali saldature e tubi hanno contribuito a crisi sanitarie come gli alti livelli di piombo nell'acqua potabile di Flint, MI. Alti livelli di piombo nel corpo umano possono portare a problemi di sviluppo nei bambini così come ipertensione e danni ai reni negli adulti.

Domenica scorsa, 18 giugno, è stato il 21° anniversario del rilascio di un importante brevetto che protegge una lega per saldatura non a base di piombo che ha trovato grandi applicazioni nella produzione elettronica e in altri settori. Il suo inventore, professore e metallurgista Iver Anderson, è uno dei candidati del 2017 alla National Inventors Hall of Fame. Oggi, il 70% dei prodotti elettronici fabbricati in tutto il mondo utilizzano le saldature senza piombo di Anderson. Le royalty del brevetto, scaduto nel 2013, hanno superato i 58 milioni di dollari, rendendolo il brevetto di maggior valore nella storia dell'Ames Laboratory e della Iowa State University, strutture in cui Anderson ha completato la ricerca e lo sviluppo della sua invenzione.

Nel mondo dell'elettronica, la saldatura è un passaggio cruciale per unire i numerosi minuscoli componenti elettronici all'interno del dispositivo in modo tale da consentire il flusso di corrente elettrica, consentendo lo svolgimento delle funzioni elettroniche del dispositivo. È possibile creare circuiti su breadboard senza saldatura, ma senza saldatura il circuito si deteriorerà nel giro di pochi giorni. Sebbene la saldatura venga utilizzata anche per unire i tubi nelle applicazioni idrauliche, il tipo di saldatura utilizzata è diversa; la saldatura utilizzata per applicazioni elettroniche ha un calibro molto più piccolo rispetto alla saldatura idraulica e la saldatura idraulica utilizza un componente di flusso acido che è troppo corrosivo per le applicazioni elettroniche.

Per molti anni, i materiali a base di piombo sono stati la scelta più popolare per la saldatura nelle applicazioni elettroniche per diversi motivi. Le saldature a base di piombo erano economiche, avevano un basso punto di fusione, un'elevata robustezza e una buona resistenza alla corrosione. Sebbene le conoscenze sugli effetti tossici del piombo sull'uomo e sull'ambiente siano aumentate nel corso del XX secolo, non esistevano saldature senza piombo con caratteristiche simili alle saldature a base di piombo disponibili per sostituire l'uso del piombo nei prodotti elettronici.

Alla fine degli anni ’90, l’industria microelettronica statunitense stava adottando misure per sviluppare soluzioni senza piombo per la saldatura di componenti elettronici. Gli standard elettronici sviluppati nel 1997 dall'Association Connecting Electronics Industries (IPC) hanno dato il via all'abbandono dell'industria elettronica dall'uso di saldature a base di piombo in risposta alle pressioni legislative e normative. Secondo il National Institute of Standards and Technology (NIST), la necessità all’interno del settore di dati sui materiali per saldature senza piombo è stata specificata anche dalla International Technology Roadmap for Semiconductors del 1999.

A livello internazionale, il contesto normativo che circonda l’uso di saldature a base di piombo nella produzione elettronica si è intensificato nel primo decennio del 21° secolo. Nel febbraio 2003, l'Unione Europea ha promulgato una legge che vietava la fabbricazione di prodotti elettronici contenenti piombo o la spedizione di tali prodotti nell'UE; tale legge è entrata in vigore nel luglio 2006. Anche le autorità di regolamentazione giapponesi si sono mosse per ridurre i livelli di piombo utilizzati nella produzione elettronica entro la fine degli anni '90.