Kem hàn chì và kem hàn không chì: loại nào tốt hơn?

Trong quá trình lắp ráp bảng mạch, việc lựa chọn kem hàn chì hay kem hàn không chì là một trong những quyết định thường xuyên và có ảnh hưởng nhất đối với các kỹ sư và nhà sản xuất, và sự lựa chọn này có ý nghĩa rất quan trọng. Việc lựa chọn kem hàn chì hay không chì không chỉ phụ thuộc vào vật liệu, mà còn liên quan đến chất lượng hàn trong suốt quá trình sản xuất, độ tin cậy của sản phẩm, việc tuân thủ các quy định về môi trường và sự tiện lợi của việc sửa chữa thiết bị sau này (chi phí dài hạn).

Với sự chú trọng ngày càng tăng trên toàn cầu về an toàn môi trường và tính bền vững của sản phẩm, ngày càng nhiều doanh nghiệp có xu hướng sử dụng hàn không chì để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế như RoHS. Tuy nhiên, hàn chì có những ưu điểm sau: công nghệ tiên tiến hơn, điểm nóng chảy thấp hơn và hiệu suất hàn lại tốt, vẫn giữ vị trí trong quân sự, hàng không, điều khiển công nghiệp và các lĩnh vực khác.

Tiếp theo, bài viết này sẽ so sánh kem hàn có chì và không chì về thành phần, ứng dụng, hiệu suất và ứng dụng trong công nghiệp. Dù bạn là kỹ sư thiết kế bảng mạch, quản lý sản xuất hay nhân viên trong chuỗi cung ứng sản xuất điện tử, hy vọng rằng tài liệu tham khảo toàn diện, thiết thực và dựa trên thực tiễn công nghiệp được cung cấp trong bài viết này sẽ giúp bạn lựa chọn kem hàn phù hợp nhất.

Kem hàn là hỗn hợp vật liệu kim loại và là vật liệu chủ chốt trong sản xuất SMT, được sử dụng để tạo kết nối điện và cơ giữa miếng đệm PCB và linh kiện gắn trên bề mặt. Trong quy trình gắn trên bề mặt, kem hàn (có chì hoặc không chì) được in lên vùng đệm PCB thông qua lưới thép, sau đó là quá trình gắn linh kiện và gia nhiệt hàn nóng chảy. Trong quá trình này, việc lựa chọn giữa kem hàn chì và không chì có tác động đáng kể đến chất lượng hàn. chất lượng và tính ổn định của quy trình.

Vậy, kem hàn chì gì?

Kem hàn chì là loại kem hàn có chứa chì. Kem hàn chì chủ yếu được tạo thành từ hợp kim thiếc (Sn) và chì (Pb), với tỷ lệ chung là Sn63/Pb37, là hợp kim eutectic gồm 63% thiếc và 37% chì. Điểm nóng chảy của hợp kim này rõ ràng và hiệu suất ổn định, có lợi cho việc kiểm soát hàn quá trình.

Ưu điểm của chì hàn

• Hàn dễ dàng hơn: Do điểm nóng chảy thấp và cửa sổ quy trình rộng, chất hàn gốc chì là dễ làm việc hơn và phù hợp với nhiều điều kiện vận hành khác nhau.
• Hàn Joint với High tính khả thi: đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng có yêu cầu độ tin cậy cực cao, chẳng hạn như hàng không vũ trụ, quân sự và điện tử công nghiệp.
• Dễ dàng hơn với các bài tập điện tử: Hàn chì dễ nung nóng và định hình lại, lý tưởng cho việc tạo mẫu và làm lại sản phẩm.

Nhược điểm của chì hàn

• Các vấn đề về môi trường và sức khỏe: Chì là một kim loại độc hại. Vì lý do bảo vệ môi trường và sức khỏe, nhiều quốc gia đã áp dụng các quy định hạn chế đối với chất hàn có chì (chẳng hạn như Chỉ thị RoHS)
• Giới hạn do : Chất hàn chì đã bị cấm trong hầu hết các thiết bị điện tử tiêu dùng và vẫn chỉ được phép sử dụng trong một số lĩnh vực công nghiệp hoặc quân sự.
• Đòi hỏi hệ thống xử lý tốt: Sử dụng hàn chì đòi hỏi phải có hệ thống thông gió tốt và xử lý chất thải đúng cách để ngăn ngừa rủi ro cho sức khỏe.

Kem hàn không chì là gì ?

Là kem hàn không chứa Chì (Pb) và chủ yếu được cấu tạo từ thiếc (Sn), thường có thêm một lượng nhỏ bạc (Ag), đồng (Cu) hoặc các nguyên tố kim loại khác. Trong số đó, hợp kim phổ biến nhất là SAC305 (96.5% thiếc, 3.0% bạc, 0.5% đồng). Ngoài ra còn có các hợp kim khác như SnCu và SnAg, tất cả đều tuân thủ các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường RoHS .

Tính năng chính của kem hàn không chì là không chứa chì, tuân thủ các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường toàn cầu như RoHS . Điểm nóng chảy cao: Điểm nóng chảy điển hình của chất hàn không chì (như SAC305) là khoảng 217-221°C.

Độ bền cơ học tốt: có thể sử dụng cho mối hàn, đòi hỏi nhiệt độ cao và độ tin cậy cao. Có nhiều dạng: kem hàn không chì, dây hàn và que hàn, v.v.

Ưu điểm kem hàn không chì

• Môi trường thân thiện và không độc hại: Kem hàn không chì không chứa chì, không chỉ an toàn hơn cho nhà sản xuất và người dùng cuối mà còn giảm ô nhiễm môi trường
• .Phù hợp với các quy định quốc tế: Tuân thủ tiêu chuẩn RoHS, các sản phẩm kem hàn không chì có thể đáp ứng yêu cầu bán hàng tại nhiều thị trường bao gồm Liên minh Châu Âu, Hoa Kỳ và Châu Á.
• Hỗ trợ sản xuất: Việc sử dụng kem hàn không chì giúp đạt được thiết kế sản phẩm bền vững và xanh.

Nhược điểm kem hàn không chì

• Điểm nóng chảy cao: Nó đặt ra một số thách thức nhất định đối với các thành phần nhạy nhiệt, đòi hỏi nhiệt độ nóng chảy cao hơn và mức tiêu thụ năng lượng cao hơn.
• Cửa sổ quy trình hẹp: Nhạy cảm hơn với sự thay đổi nhiệt độ, đòi hỏi phải quản lý nhiệt độ chính xác hơn
• Độ khó cao trong việc làm lại: Trong quá trình làm lại, kem hàn không chì thậm chí còn khó nấu chảy lại và điều chỉnh hơn.
• Chi phí vật liệu cao hơn một chút: Ví dụ, SAC305 chứa bạc và giá thành của nó cao hơn giá hàn chì thông thường.

Kết luận

Việc lựa chọn giữa hàn có chì và không chì có liên quan trực tiếp đến độ tin cậy của sản phẩm, khả năng tuân thủ môi trường và hiệu quả sản xuất tổng thể. Mặc dù hàn chì có điểm nóng chảy thấp hơn, thời gian gia công lại rộng hơn và khả năng thấm ướt tuyệt vời, hàn không chì lại phù hợp hơn với các quy định về môi trường hiện hành, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đưa sản phẩm ra thị trường toàn cầu và đồng thời thể hiện một hướng sản xuất bền vững hơn. Sự khác biệt giữa chúng cần được hiểu rõ.-chẳng hạn như đặc điểm điểm nóng chảy, hiệu suất mối hàn và các tình huống áp dụng-có thể giúp bạn đưa ra quyết định hợp lý và khoa học hơn.

Tóm lại, khi lựa chọn hàn không chì hoặc hàn có chì, bạn cần cân nhắc kỹ lưỡng để chọn giải pháp hàn phù hợp nhất với định vị sản phẩm và chiến lược thị trường của mình.