Что такое бессвинцовый припой

Бессвинцовый припой для пайки печатных плат — в чем его отличия от свинцового припоя? Многие начинающие радиолюбители думают о пайке как о чем-то таком, что под силу только профессионалам. Но на самом деле это может оказаться легким процессом для изучения, если вы хотите этому научится.

Но в действительности, освоить монтаж и пайку компонентов без специального оборудования и длительного обучения вполне возможно. Эта статья призвана дать вам все, что вам нужно знать о бессвинцовых припоях, а также припоях, в которых присутствует определенный процент свинца.

Что такое бессвинцовый припой и свинцовый?

Бессвинцовый припой — это элемент, который производится без каких-либо токсичных материалов. Их также называют нетоксичными припоями, потому что они не содержат элементов тяжелых металлов, которые могут вызвать проблемы со здоровьем. Есть два типа бессвинцовых припоев; мягкий и жесткий. Мягкий материал содержит более 50% серебра, а твердый — менее 10%. Оба типа этого материала для пайки сегодня широко используются.

Свинцовый припой — это свинец и олово. Он используется для большинства процессов производства электроники, таких как сборка печатных плат, монтаж компонентов SMT и т.д. Основным преимуществом использования свинцового припоя является формирование прочных соединений с другими металлами, такими как медь и алюминий. Однако из-за экологических проблем производители переходят на бессвинцовые припои вместо свинцового. К ним относятся эвтектика SnPb, олово — серебро и чистое золото.

Преимущества использования свинцовых припоев

Свинцовый имеет несколько преимуществ по сравнению с тем, чем обладает бессвинцовый припой. Некоторые из них перечислены ниже:

Формирование прочных соединений между разными металлами

Это означает, что материал для пайки, в составе которого есть свинец, обеспечивает лучшую электропроводность между различными металлами. Например, свинцовый материал обеспечивает хорошее соединение меди и никелированной стали. Напротив, бессвинцовый припой не подходит для этих металлов.

Легкость в использовании

В отличие от бессвинцового припоя, свинцовый сплав перед нанесением не требует применения флюсов или чистящих средств. Вы просто наносите паяльную пасту прямо на поверхность, где хотите соединить провода. После нагрева расплавленный металл стекает в зазоры между концами проводов. После охлаждения состав затвердевает, образуя прочную связь.

Отличная смачиваемость

Свойство смачивания свинцового припоя облегчает обтекание небольших отверстий и узких пространств. В результате это позволяет быстро и легко устанавливать соединения.

Низкая точка плавления

При сравнении свинцового припоя с припоем без свинца, температура плавления свинцового сплава выше 183°С, тогда как бессвинцовый припой плавится при 165°С. Поэтому свинцовый припой не подходит для высокотемпературных применений.

Ремонт и переделка

Поскольку свинцовый припой образует более прочные соединения, повторная переделка становится затруднительной. Вот почему важно выбрать правильный тип материала для пайки в зависимости от области применения. Если вы планируете повторно использовать плату после пайки, то покупайте свинцовый. В противном случае приобретите бессвинцовый припой.

Недостаток использования свинцового припоя

Хотя свинцовый припой имеет множество преимуществ, есть и некоторые недостатки. Вот некоторые из них:

Токсичные пары, образующиеся при плавлении

При нагревании свинцовый припой выделяет ядовитые газы, называемые цианистым водородом и оксидом углерода. При неправильном обращении эти газы могут представлять серьезную опасность для жизни человека.

Поэтому всегда необходимо устанавливать надлежащие системы вентиляции.

Плохие теплоотводящие свойства

Высокое термическое сопротивление свинцового припоя затрудняет отвод избыточного тепла, выделяемого во время пайки. В результате легко происходит перегрев, вызывающий повреждение расположенных поблизости электронных устройств.

Высокий риск возгорания

Воспламеняемость свинцового припоя значительно увеличивается при контакте с воздухом. Следовательно, при работе со свинцовым припоем необходимо соблюдать осторожность.

Дорогостоящий

По сравнению с другими припоями свинцовый припой стоит намного дороже. Это может стоить от 0,50 доллара за 45 гр. до более 1 доллара за этот же вес. Эта разница в цене во многом зависит от степени чистоты выбранного припоя. Чем ниже процент примесей в сплаве, тем дешевле продукт.

Свинец и бессвинцовый припой: пояснение

Чтобы понять, как работает свинцовый припой, давайте сначала посмотрим, что происходит в случае использования бессвинцового припоя. Когда бессвинцовый припой вступает в контакт с кислородом, на его поверхности образуется оксидный слой, предотвращающий дальнейшее окисление.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока припой не достигнет комнатной температуры. На этом этапе состав полностью окислился и больше не может образовывать прочных соединений. Чтобы предотвратить такие проблемы, производители разработали несколько типов припоев, не содержащих свинца, это олово-серебро, олово-медь и олово-цинк.

Эти три типа бессвинцовых припоев различаются в основном своим составом. Следующие пункты демонстрируют различия между свинцовым и бессвинцовым припоем.

1. Олово-серебро

Этот вид припоя содержит не только олово, но и серебро. Серебро действует как катализатор, который помогает уменьшить количество кислорода, присутствующего в припое. Кроме того, серебро также улучшает электропроводность соединения. С другой стороны, олово служит основным металлом, обеспечивающим прочность соединения. Он также снижает вероятность коррозии, действуя как защитный агент от влаги.

2. Медьсодержащий сплав

Припой SnCu состоит как из олова, так и из меди. Медь здесь играет две роли; одна состоит в повышении механической прочности припоя, а другая — в повышении его электропроводности. Однако, поскольку медь дороже олова, большинство производителей используют в своей продукции лишь небольшие количества меди.

3. SnZn — сплав олова и цинка

Припой SnZn вместе с оловом содержит цинк. Цинк используется, потому что он снижает температуру плавления припоя. Поскольку цинк дешевле олова, многие компании предпочитают использовать цинк вместо олова.

Причины, при которых используется бессвинцовый припой

Существуют различные причины, при которых у вас может возникнуть необходимость перейти в процессе производства печатных плат с традиционного свинцового на бессвинцовый припой. Вот некоторые из них:

Более низкая стоимость

Поскольку бессвинцовый припой стоит намного дешевле, чем свинцовый, малым предприятиям становится проще позволить себе новую технологию. Более того, по сравнению с обычными методами, бессвинцовая пайка требует меньше операций и экономит время и деньги.

Экологически чистый

В отличие от свинцового, бессвинцовый припой не выделяет токсичных паров или отходов. Следовательно, нет необходимости вывозить эти отходы на свалки. Кроме того, в отличие от свинцового, бессвинцовый припой не может загрязнять источники воды.

Безопасная работа

При работе со свинцовым составом всегда есть вероятность получить ожог из-за его высокой горючести. Но если вы работаете с бессвинцовым припоем, то шансы получить травму очень низки.

Отсутствие загрязнения окружающей среды

Как упоминалось ранее, свинцовый припой во время расплавления выделяет вредные газы и остатки. Такие вещества загрязняют окружающую среду и вызывают серьезную опасность для здоровья. Однако, если использовать бессвинцовый припой, то нет риска загрязнения окружающей среды.

Как выбрать лучшее решение для пайки?

Выбор подходящего типа припоя зависит от того, как часто вы планируете выполнять паяльные работы. Если вы собираетесь ремонтировать только время от времени, то свинцового припоя будет достаточно. Однако, если вам нужно часто паять, то припой без свинца может оказаться более полезным. Следующие факторы могут помочь вам решить, что лучше всего подходит для ваших нужд: свинцовый или бессвинцовый припой:

Форма

Существуют различные типы припоя, включая проволоку, прутки, шарики, пасту и преформы. У каждой формы есть свои достоинства и недостатки. Например, при использовании пруткового или сферического припоя у вас больше возможностей контролировать количество используемого припоя.

С другой стороны, пастообразный припой имеет тенденцию растекаться, что затрудняет его использование в труднодоступных местах. Припой для преформ поставляется в качестве опции, которая устраняет проблему, связанную с растеканием.

Это также обеспечивает лучший контроль над количеством нанесенного материала. Кроме того, предварительно отформованный припой не выделяет токсичных паров, подобно таким, которые выделяются расплавленным припоем.

Стоимость

Если вас беспокоит стоимость, то цены на бессвинцовый припой, обычно ниже, чем на их аналоги. Это связано с тем, что их производство обходится дешевле. Кроме того, поскольку они не содержат опасных материалов, они требуют меньше мер безопасности.

Безопасность пайки

Если вы хотите обеспечить безопасную пайку, используйте бессвинцовый припой. Эти продукты не содержат вредных химикатов, таких как кадмий, ртуть, мышьяк и т.д. Они также исключают возможность образования опасных паров. Более того, бессвинцовый припой не вызывает проблем со здоровьем, в отличие от свинцового аналога, который содержит тяжелые металлы.

Требования к монтажу

Выбирая свинцовый припой, помните, что он хорошо работает при соединении двух разных типов металлических поверхностей. Сюда входят медь и латунь, а также алюминий и нержавеющая сталь. С другой стороны, бессвинцовый припой имеет более широкий диапазон применения, включая, среди прочего, использование таких металлов, как олово и серебро, никель и золото.

Размер

По размеру свинцовый сплав для пайки больше бессвинцового припоя. Вы найдете их в размерах от 12 гр. до 30 грамм. В то время как бессвинцовый припой варьируется от 6 гр. до 60 грамм, в зависимости от предпочтений производителя.

Доступность

Если вы живете рядом с магазином электроники, то покупка бессвинцового припоя непосредственно у них может быть удобной. С другой стороны, покупка этого материала в Интернете может потребовать некоторых усилий и дополнительных затрат на доставку. Поэтому перед покупкой ознакомьтесь со всеми доступными вариантами, чтобы не купить то, что не соответствует вашим требованиям.

Заключение

И свинцовый, и бессвинцовый припой имеют свои преимущества и недостатки. Решая, какой материал для пайки лучше всего подойдет для ваших проектов по производству печатных плат, подумайте о стоимости, безопасности, требованиях к монтажу и простоте выполнения, прежде чем останавливаться на одном конкретном бренде.