Инновация в сфере улучшения экологичности производства при пайке плат Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

<Тешетневс^ие чтения. 2016

УДК 621.396.6.049.75

ИННОВАЦИЯ В СФЕРЕ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА

ПРИ ПАЙКЕ ПЛАТ

Е. А. Тимофеева

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: Verlena89@mail.ru

Рассмотрены основания перехода на бессвинцовый припой при изготовлении печатных плат, также затронута экономическая сторона такого перехода.

Ключевые слова: бессвинцовые технологии, припои, печатные платы, экологичность.

INNOVATIONS IN IMPROVING ECOLOGICAL PRODUCTION WHEN SOLDERING BOARD

E. A. Timofeeva

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: Verlena89@mail.ru

In the research the grounds for transition to lead-free solder in case of production of printed circuit boards are considered, the economic part of such transition is also discussed.

Keywords: lead-free, solder, circuit boards, environmental friendliness.

В настоящее время промышленно развитые страны уделяют особое внимание экологии окружающей среды и охране здоровья человека на производстве. Особое внимание заслуживает влияние свинца на организм человека. При попадании в организм через дыхательные пути или пищевод свинец накапливается в пищеварительном тракте. Это наносит вред кровеносной и центральной нервной системе, также влияет на репродуктивную функцию. В связи с этим 1 июля 2006 года была введена Европейская директива RoHS (Restriction of use of Certain Hazardous Substances) об ограничении использования свинца в производстве радиоэлектронной аппаратуры. Поэтому последние несколько лет стремительно развиваются процессы перехода к новому типу припоев - бессвинцовые припои. Особенно в этом преуспели японские производители. Они уделяют большое внимание охране окружающей среды, стремясь получить безопасную технологию сборки печатных плат.

Из традиционных марок для монтажа компонентов на платах применяется припой марки ПОС-61. Он относится к мягким припоям - это оловянно-свинцовый сплав с содержанием олова 59-61 %, сурьмы 0,8 %, остальное - свинец. ПОС-61 плавится при постоянной температуре 183 °С.

Актуальность этой статьи заключается в переходе на бессвинцовую пайку печатных плат для увеличения экологичности производства [1-5].

Как сказано выше, основными причинами перехода к новому типу припоев являются заинтересованность персонала в экологичности производства, а также улучшение эксплуатационных характеристик припоев.

Если говорить об отличиях бессвинцовой пайки от стандартного процесса, то она ничем, кроме высокой температуры, не отличается от традиционных Sn/Pb-технологий. Но могут измениться такие свойства паст, как текучесть, срок службы хранения.

Бессвинцовые припои можно разделить на пять основных групп, каждая из которых имеет свои характерные особенности и свойства:

1. Sn-Cu - медьсодержащие эвтектические припои, применяются для пайки печатных плат волной припоя. Имеют высокую температуру плавления.

2. Sn-Ag - эвтектические припои, содержащие серебро. Обладают хорошими механическими свойствами и хорошо паяются. Температура плавления 221 °С.

3. Sn-Ag-Cu - к преимуществам этого припоя можно отнести низкую температуру плавления (217 °С). Введение в его состав всего 0,5 % сурьмы ^Ь) дает возможность использовать этот припой для пайки волной.

4. Sn-Ag-Bi (Си) ^е) - при пайке создает надежные соединения. Температура плавления 200-210 °С. Добавление меди (Си) и/или германия ^е) улучшает прочность паяного соединения, а также смачиваемость спаиваемых поверхностей припоем.

5. Sn-Zn-Bi - присутствие цинка ^п) в этом припое приводит к малому времени хранения припойной пасты, необходимости использования активных флюсов, чрезмерному ошлакованию и оксидированию, а также проблемам коррозии при сборке.

При производстве печатных плат конструкторы и технологи должны принимать во внимание физико-химическую стабильность припоев. К этим свойствам относятся предел текучести, предел прочности, темпера-

Инновационные технологии управления и международная кооперация в аэрокосмическом производстве

тура плавления, относительное удлинение, коэффициент теплопроводности, удельное электрическое сопротивление. А также следует уделить внимание влиянию более высокой температуры на саму плату. Поэтому в качестве бессвинцовых припоев для пайки печатных плат целесообразно использовать сплавы на основе олова с добавлением в него Ag, Zn, Си, и других металлов.

По надежности можно отметить сплавы Sn-Ag и Sn-Ag-Cu (97 % - 2,3 % - 0,7 %) Из недостатков - это высокая температура плавления, которая негативно влияет на плату.

Рассмотрим экономическую сторону перехода к бессвинцовому производству. Грядущие изменения повлияют на стоимость изделия в сторону удорожания за счет более дорогих бессвинцовых припоев. Также возрастут расходы на энергию, требуемую для пайки при более высоких температурах. Производителю придется увеличить цену изделия.

Из вышеизложенного следует, что переход к бессвинцовому производству плат хоть и требует некоторых доработок, таких как совершенствование технологического процесса самой пайки для уменьшения влияния высоких температур на плату, а также для уменьшения себестоимости процесса, все же является более экологичным.

.Библиографические ссылки

1. Горобец А. И., Степаненко А. И., Коронкевич В. М. Справочник по конструированию РЭА.

2. Ушаков Н. Н. Технология производства печатных плат. М. : Высш. шк., 1991.

3. Вотинцев А. Современные материалы для бессвинцовой технологии // Производство электроники. 2006. № 2. С. 22-25.

4. Ши К., Браун С. Бессвинцова сборка - первые результаты // Производство электроники. 2007. № 5.

5. Пат. 2367551 RU, B 23 K 35/26, C 22 C 13/02 Бессвинцовый припой / Зенин В. В., Бочкарев Д. И., Кастрюлев А. И., Ткаченко А. С., Хишко О. В.; опубл. 10.05.2009, Бюл. № 26.

References

1. Gorobets А. I., Stepanenko A. I., Koronkevich V. M. Reference book on designing of REA.

2. Ushakov N. N. Production technology of printed circuit boards, M. : The higher school, 1991.

3. Votintsev A. Modern materials for lead-free technology // Production of electronics. No. 2. 2006. Рр. 22-25.

4. Shi K., Brown S. Bessvintsov assembly - the first results // Production of electronics. 2007. No. 5.

5. V. V. Zenin, D. I. Bochkaryov, A. I. Kastryulev, A.S. Tkachenko, O. V. Hishko.Lead-free solder. Patent No. 2367551 RU, B23K 35/26, C22C 13/02 published 10.05.2009; bulletin No. 26.

© Тимофеева Е. А., 2016

УДК 629.20

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ CALS-ТЕХНОЛОГИЙ В КОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

К. И. Шаповалова, Н. С. Грудинина

Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: kris.shapovalova86@mail.ru

Рассматривается идея информационной интеграции стадий жизненного цикла продукции (изделия), которая легла в основу CALS. Она состоит в отказе от «бумажной среды», в которой осуществляется традиционный документооборот, и переходе к интегрированной информационной среде, охватывающей все стадии жизненного цикла изделия.

Ключевые слова: информационные технологии, автоматизированные системы, жизненный цикл продукции, проектирование.

USING CALS TECHNOLOGIES IN THE AEROSPACE INDUSTRY

K. I. Shapovalova, N. S. Grudinina

Siberian Federal University 79, Svobodnyi Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation E-mail: kris.shapovalova86@mail.ru

The idea of information integration of product lifecycle (product) stages which is formed on CALS basis is considered. It consists of refusing "the paper environment" in which traditional document-flow management and transition to the integrated information environment covering all stages of product lifecycle are performed.

Keywords: information technologies, automated systems, product lifecycle, designing.