無鉛焊接技術：SAC 焊料和導電膠

幾十年來，鉛錫焊料一直用於固定電子元件、焊接印刷電路板。與鉛的使用相關的嚴重不良健康影響促使電子行業積極努力尋找鉛焊料的替代品。科學家們現在相信他們已經發現了一些有前途的可能性：由合金和聚合物成分製成的替代焊料，稱為導電膠。

焊接是電子製造的支柱。鉛和焊料一樣完美。可以說，所有電子產品都是圍繞鉛的熔點和物理特性設計的。 我帶領 — 塑料材料，牢不可破，因此易於使用。當鉛與錫以正確的比例（63% 錫和 37% 鉛）結合時，該合金的熔點低至 183 攝氏度，這是另一個優勢。

低溫工作時 焊接工藝 對聯合生產技術進行了更好的控制，而焊接元件對最小的溫度偏差不敏感。低溫還意味著在組裝過程中升溫的設備和材料（PCB 和組件）承受的壓力更小，並且由於加熱和冷卻時間更短，電子製造的生產率更高。

歐洲電子行業開始使用無鉛焊料的主要動機是歐盟實施的鉛禁令。根據有害物質指令的限制，必須在 2006 年 7 月 1 日之前用其他物質替代鉛（該指令還禁止使用汞、鎘、六價鉻和其他有毒物質）。

現在歐洲禁止使用所有含鉛電子元件。在這方面，俄羅斯遲早也將不得不轉向電子產品中的無鉛連接技術。

鉛，從環境的角度來看，只要電子設備中含有鉛，它本身就不是問題。然而，當電子元件最終進入垃圾填埋場時，鉛會從垃圾填埋場的土壤中衝出並進入飲用水中。在大量進口電子垃圾的國家，風險會增加。

例如，在中國，沒有防護裝備的工人，包括許多兒童，正在從事從電子元件上拆卸（焊接）可回收材料的工作。在俄羅斯，即使在今天，鉛焊料在非自動化電子製造中也非常普遍。

鉛對人體健康的有害影響，即使是低水平的，也是眾所周知的：神經和消化系統紊亂，尤其是在兒童中，以及鉛在體內蓄積的能力，導致嚴重中毒。

早在 1990 年，電子製造商就開始尋找替代焊料，當時討論了現已批准的美國禁鉛提案。電子行業專家審查了 75 種替代焊料，並將該清單削減到六種。

最後，選​​擇了 95.5% 錫、3.9% 銀和 0.6% 銅的組合，也稱為 SAC 級焊料（元素 Sn、Ag、Cu 首字母的縮寫），提供更高的可靠性和易用性操作作為鉛鉛焊料的替代品。 SAC焊料的熔點為217度，接近於傳統有鉛焊料的熔點（183 ... 260度）。

免螺絲焊錫

如今，SAC 焊料廣泛應用於近海工業。引入新型焊料需要電子公司付出很多努力。專家們擔心，在無鉛焊料引入初期，電子產品的故障率可能會增加。

在這方面，涉及人們生命和安全的設備，例如醫院的電子產品，都是使用舊技術生產的。含鉛焊錫禁令也不適用於手機和數碼相機。關於新型銀基焊料的完全安全性也沒有明確的答案——這種金屬對水生動物有毒。

無鉛助焊劑

部分。 1.部分SAC焊料與錫鉛焊料的比較特性

一種更大膽的替代鉛焊料的實驗方法是使用導電粘合劑……這些是聚合物、矽樹脂或聚酰胺，含有金屬小片，通常是銀。聚合物粘合電子元件和金屬薄片導電。

這些粘合劑具有廣泛的優勢。銀的導電率很高，電阻很低。應用 PCB 組裝粘合劑所需的溫度（150 度）遠低於鉛基焊料所需的溫度。因此，首先，節省了電力，其次，電子元件受到的熱量更少，因此它們的可靠性提高了。

2000 年在第 4 屆電子工業粘合劑和塗層技術國際會議上發表的芬蘭研究表明，導電粘合劑形成比傳統焊料更牢固的結合。

如果科學家設法提高這種粘合劑的導電性，它們就可以完全取代傳統的焊料。迄今為止，這些材料已被用於少量小型導電化合物 安培數 — 用於焊接液晶顯示器和晶體。該領域的研究主要集中在二羧酸分子的添加上，二羧酸分子在銀片之間提供連接，從而提高材料的導電性。

導電粘合劑的一個嚴重問題是當組件被加熱到 150 度以上時可能會被破壞。關於導電粘合劑還有其他問題。隨著時間的推移，粘合劑的導電能力會下降。而聚合物能吸收的水會引起腐蝕。當從高處跌落時，粘合劑會表現出脆性，未來將開發摻有橡膠的聚合物以提高其彈性。對該材料的了解不足可能會進一步揭示其他未知的問題。

導電膠有望用於對可靠性要求不高的消費電子產品（手機和數碼相機），例如醫療和航空電子設備。