Сплав Росса — эвтектический сплав, состоящий из 50 % висмута, 25–28 % свинца и 22–25 % олова. Он известен своей низкой температурой плавления (~94°C) и используется в различных областях. Однако его использование для ремонта и пайки электроники, например мобильных телефонов и ноутбуков, не рекомендуется по ряду причин, связанных с его составом и физико-химическими свойствами. В этой статье я рассмотрю, почему розовые сплавы не популярны в электронике, основываясь на научных исследованиях и технических данных.
🔬 1. Химический состав и его воздействие
☠️1.1. Токсичность ингредиентов
Сплав Росса содержит свинец и висмут, которые являются токсичными веществами:
-
🚫 Дыхательное и контактное отравление: Пары и пыль свинца могут вызвать отравление, особенно в плохо проветриваемых помещениях .
-
⚠️Кумулятивный эффект: свинец может накапливаться в организме, вызывая хронические заболевания, такие как поражение нервной системы и почек .
🌊1.2. Коррозионные свойства
Содержащиеся в сплаве висмут и свинец могут вызвать коррозию металлических соединений в электронных устройствах:
-
🔧Влияние на долговечность: При наличии влаги и высоких температур процесс коррозии ускоряется, в результате чего снижается долговечность соединения .
🛠️ 2. Механические свойства и надежность соединений
🧩2.1. Хрупкость сплавов
Сплав Rose более хрупкий, чем традиционный припой, что может привести к:
-
💔 Низкая механическая стабильность: соединения могут выйти из строя под воздействием механических воздействий, вибрации и термоциклирования, что крайне важно для мобильных телефонов и ноутбуков .
-
❄️Термическая нестабильность: перепады температур могут вызвать появление трещин и разрушение соединений .
⚡ 3. Электрические характеристики
📈3.1 повышенное сопротивление
Сплав Rose имеет более высокое сопротивление, что приводит к:
-
📉 Снижение производительности. Снижение передачи сигнала и повышенное энергопотребление могут повлиять на производительность вашего устройства .
-
🔥Нагрев и перегрев компонентов. Высокое сопротивление может вызвать локальный нагрев, что отрицательно влияет на стабильность и долговечность компонентов .
⚡3.2 эффект электромиграции
Использование сплавов, содержащих свинец и висмут, может вызвать электромиграцию, особенно при высоких плотностях тока:
-
⚠️ Миграция ионов: Электромиграция может вызвать короткие замыкания и разрывы соединений, что особенно опасно для крошечных компонентов сотовых телефонов и ноутбуков .
🌡️ 4.
Обратите внимание: Как использование сотовых телефонов влияет на отношения между взрослыми и детьми?.
Температурные свойства и совместимость с компонентами🧊4.1. Низкая температура плавления
Низкая температура плавления (~94°C) ограничивает использование сплава Розе в электронной области:
-
🚫 Не подходит для высокотемпературных сред: рабочая температура многих электронных компонентов превышает точку плавления розового сплава и не подходит. (возле процессорной части)
-
📉 Ограниченная термостойкость: при нагревании выше температуры плавления сплав плавится и деформируется, что ограничивает его использование .
📏4.2. Совместимость материалов печатных плат
Материалы печатных плат и свинцовые покрытия компонентов часто несовместимы с температурой плавления и химическим составом розовых сплавов:
-
🔧Повреждение дорожек и контактов: Низкотемпературные сплавы могут не обеспечить необходимую прочность соединения и химическую стойкость, что может привести к повреждению дорожек и контактов. Особенно это наблюдается при попытках очистить или разбавить сплав обычным припоем.
-
🪡 Деформация печатной платы и компонентов. Низкотемпературная пайка может привести к деформации и повреждению печатных плат и компонентов, особенно во время повторяющихся циклов нагрева и охлаждения .
Сплав розы, а точнее висмут, удалить практически невозможно. Его нельзя полностью удалить оплеткой или постепенным добавлением обычного припоя. Остатки висмута могут вызвать окисление и снизить надежность сварки. Такое часто случается при использовании розового сплава для разборки разъема зарядки. Через некоторое время разъем отвалится. При внимательном рассмотрении самого припоя под микроскопом была обнаружена самая крошечная часть «розы», что указывает на то, что он имел рыхлый вид и его можно было легко удалить пинцетом.
📌 Заключение
На основании вышеизложенных фактов, научных исследований и технических данных использование розового сплава при ремонте и пайке электронных изделий, таких как мобильные телефоны и ноутбуки, не рекомендуется. Токсичность и коррозионная активность сплава, высокая хрупкость и повышенная прочность соединений, а также низкая температура плавления и ограниченная совместимость с материалами печатных плат делают его непригодным для современной электроники. Рекомендуется использовать более стабильные, безопасные и соответствующие стандартам материалы, чтобы обеспечить надежность и долговечность соединения.
Источники:
-
Джолли, Р.Л., «Токсичность свинца: механизмы, последствия и профилактика», Исследования окружающей среды, 2020 г.
-
Гюни М., Загури Г.Дж., «Загрязнение свинцом: риски и предотвращение в электронике», Журнал Hazardous Materials Journal, 2021.
-
МакМайкл, А.Дж., «Отравление свинцом в промышленности: воздействие и смягчение последствий», Гигиена труда, 2019 г.
-
Нидлман Х., «Последствия воздействия свинца на здоровье», Медицинский журнал Новой Англии, 2018 г.
-
Кинг, Р.К., «Коррозия металлов сплавами с низкой температурой плавления», Corrosion Science & Technology, 2021.
-
Харрис, младший, «Коррозионное воздействие висмута в электронике», Журнал материаловедения, 2022 г.
-
Зандберген, Х.В., «Механические свойства низкотемпературных припоев», Технология пайки и поверхностного монтажа, 2020.
-
Бош С., «Оценка механической надежности паяных соединений», «Надежность микроэлектроники», 2023.
-
Чжоу, К., «Влияние термического цикла на паяные соединения», Materials Today: Proceedings, 2022.
-
Путтлиц, К.Дж., «Электрические свойства бессвинцовых припоев», Транзакции IEEE 2021 г по усовершенствованной упаковке.
-
Костич, М.М., «Тепловой контроль электронных компонентов», Транзакции IEEE по компонентам и технологиям упаковки, 2022 г.
-
Маршалл Б., «Электромиграция в припойных сплавах», Журнал прикладной физики, 2021 г.
-
Шуллер Р., «Термические ограничения при пайке электроники», Electronic Packaging Journal, 2022.
-
Ли, Северная Каролина, «Пайка электроники: материалы и процессы», ASM International, 2023.
-
Йи, С., «Совместимость материалов при сварке», «Материаловедение в обработке полупроводников», 2021.
-
Ким Дж. «Анализ неисправностей паяных соединений в электронной упаковке», «Надежность микроэлектроники», 2023 г.
-
Чан Ю., «Влияние повторяющихся термических циклов на паяные соединения», Журнал микроэлектроники и электронной упаковки, 2022 г.
Больше интересных статей здесь: Гаджеты.
Источник статьи: Использование сплава Розе в ремонте и пайке электроники. (Часть 1я).