Экскурс в историю
В 1633 году в московском Кремле закончили строительство водопровода. Трубы были сделаны из свинца, бак для воды тоже был выложен свинцовыми листами, чтобы вода из него не просачивалась в щели. Кремлевский свинцовый водопровод работал чуть более 100 лет — его уничтожил пожар в 1737 году. В годы работы этого водопровода русские цари жили меньше обычного. Царь Иван V Алексеевич прожил всего 29 лет. Незадолго до смерти он выглядел дряхлым стариком. Из шести братьев царя пятеро не дожили до 20 лет. Ученые считают, что это последствия свинцового отравления. А вот шестой брат, Петр Алексеевич, будущий Петр I, избежал отравления — детство и отрочество он провел не в Кремле, а в подмосковных се-
лах. Да и позднее он мало бывал в Кремле — много воевал, путешествовал по Европе, а потом и вовсе перенес столицу на берега Невы. Его крепкое здоровье и энергичность всем хорошо известны. Такова версия ученых о роли свинца в истории России.
На рис. 1 приведены варианты маркировки (логотипы) на упаковке для компонентов, не содержащих свинец и некоторые другие вредные вещества, ограниченные директивой RoHS (Restrictions Of the use of certain Hazardous Substances — ограничения по применению некоторых опасных веществ). Сочетание слов «lead-free» означает в дословном переводе «свободный от свинца» или «без свинца». Директива RoHS ограничивает использование не только свинца (Pb), но и кадмия (Cd), ртути (Hg), шести-
валентного хрома (Cr(VI)), по-либроминированного дифенила (PBDE) и полиброминирован-ного бифенила (PBB).
RoHS ограничивает содержание свинца в электронных компонентах ртути, шестивалентного хрома, дифенила и бифинила — до 0,1% для каждого химического элемента или соединения, кадмия — только
до 0,01%.
ОТЛИЧИЕ БЕССВИНЦОВОГО ПРОЦЕССА ОТ СТАНДАРТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ МОНТАЖА
Если рассматривать принципиальные моменты, то бессвинцовая пайка практически ничем, кроме температуры, не отличается от традиционной технологии монтажа со свинцом. Но, к сожалению, все не так просто. Могут потребоваться некоторые изменения на определенных операциях техпроцесса. Так, например, новые типы припоев и флюсов могут повлиять на характеристики припойной пасты. Могут измениться такие свойства паст как срок службы и хранения, текучесть, что потребует изменения режимов пайки.
При воздействии повышенной температуры пайки может произойти вспучивание корпусов ИС, растрескивание кристаллов, нарушение функционирования схем. Схожие эффекты возникают и в печатных платах. Под действием температуры происходит расслоение основания, ухудшается плоскостность, что отрицательно сказывается на точности установки ИС, особенно в корпусах больших размеров.
Что касается оплавления, то влияние бессвинцовой пайки неодинаково на различных стадиях процесса. Все основные изменения связаны, в первую очередь, с более высокой температурой пайки. Требуется более тщательный выбор компонентов и материалов основания платы.
Другие проблемы касаются охлаждения устройства и поддержки температуры платы. Особенно чувствительны к скорости охлаждения многокомпонентные сплавы, содержащие более двух металлов. В таких
припоях могут образовываться нежелательные соединения и шлаки в зависимости от режима охлаждения.
Исследования стандартной технологии поверхностного монтажа и пайки волной припоя показали, что выбор сплава оказывает существенное влияние как на экономические, так и на технологические факторы. Например, сплавы на основе индия весьма дороги, их нерационально использовать для пайки волной, когда необходимо загружать в ванну большое количество припоя. Однако этот материал может быть с успехом применен в качестве покрытия выводов электронных компонентов.
Технологии всех составляющих процесса производства постоянно совершенствуются. Большинство вопросов связанных с технологическим процессом пайки уже решены. Производители приводят достаточно подробную информацию о процессе пайки выпускаемых ими изделий на своих сайтах в соот-
ветствующих разделах. Ссылки на страницы в Интернете для поиска информации о бессвинцовых компонентах ведущих мировых производителей приведены на сайте компании КОМПЭЛ www.compel.ru в разделе «Бессвинцовые технологии». Там можно найти много статей на русском языке о рассматриваемых новых технологиях монтажа компонентов, не загрязняющих окружающую среду (см. рис. 2).
|
