Solda sem chumbo vs. solda com chumbo: qual é a real diferença?

A solda é usada pela maioria dos dispositivos elétricos para conectar componentes a PCBs. O procedimento de soldagem ocorre quando uma solda derrete e cria uma conexão. Essa conexão pode ser entre pads ou fios. Soldar não é como soldar com maçarico; podemos unir as duas juntas aquecendo-as novamente um pouco. Embora, após realizar a etapa de soldagem, a cura e o resfriamento sejam necessários. Se durante a etapa de resfriamento ocorrer qualquer perturbação no sistema, isso levará a juntas secas. Duas variedades principais de solda são usadas na indústria eletrônica:

● Solda à base de chumbo

● Solda sem chumbo

Os ingredientes clássicos para solda são estanho e chumbo. A indústria eletrônica confiou nessa combinação por muito tempo. Houve uma transição drástica para longe das soldas à base de chumbo, que anteriormente eram a norma, devido ao aumento das preocupações ambientais e de saúde. Neste artigo, aprenderemos por que a solda sem chumbo superou as com chumbo. Abordaremos as diferenças de composição, pontos de fusão e normas regulatórias.

O que é Solda com Chumbo?

Solda com chumbo é uma liga de solda que contém chumbo com estanho. A solda com chumbo é geralmente denominada como 63/37, que é a proporção de estanho e chumbo. Significa que conterá 63% de estanho e 37% de chumbo. Mas por que usamos soldas À BASE de chumbo? E por que elas são tão populares? A resposta é por causa de seu baixo ponto de fusão de cerca de 185°C. Havia uma série de razões pelas quais esta solda era anteriormente o padrão:

Resfriamento e Cura: A solda com chumbo esfria mais lentamente do que outras opções de metal. Isso reduz a possibilidade de a junta rachar e também não haverá problemas como solda seca.

Molhagem das juntas: Molhar as juntas significa tornar os dois fios que serão soldados mais eficazes, dando-lhes uma adesividade extra. Usar este tipo de solda é eficaz na molhagem de juntas.

Não podemos confiar em produtos à base de chumbo, pois são venenosos. O chumbo tem impactos negativos nos ecossistemas e na saúde humana. Ele está relacionado a problemas de saúde associados à exposição ao chumbo, de acordo com o CDC nos EUA.

O que é Solda Sem Chumbo?

A quantidade de metais em composições de solda sem chumbo pode variar. Metais como estanho, cobre, prata, níquel e zinco podem ser usados como componentes. Para melhor desempenho e segurança ambiental, substitutos de solda sem chumbo também estão disponíveis. Alternativas ao chumbo incluem metais como bismuto (Bi) ou antimônio (Sb). Entre as misturas sem chumbo, o estanho-cobre é a mais popular devido ao seu ponto de fusão de 217°C. Quando comparadas às soldas convencionais de chumbo-estanho, as soldas sem chumbo têm características únicas. Por causa dessas peculiaridades, os fabricantes precisam fazer ajustes em seus projetos de produtos e processos.

Composições Comuns de Solda Sem Chumbo:

● SAC305: 96,5% Estanho, 3% Prata, 0,5% Cobre e tem um ponto de fusão: 217-221°C

● SnCu0.7: 99,3% Estanho, 0,7% Cobre e tem um ponto de fusão: 227°C

Estanho e cobre compõem a combinação sem chumbo que é mais utilizada. Um ponto de fusão mais alto está associado à solda sem chumbo em comparação com alternativas à base de chumbo. Quando comparada à soldagem com chumbo, esta técnica também produz junções mais resistentes e fortes.

Principais Diferenças Entre Solda com Chumbo e Sem Chumbo:

Comparando Custos de Solda Sem Chumbo vs Com Chumbo:

O chumbo não é muito caro, esta é a segunda razão pela qual é usado. Por outro lado, se usarmos outras alternativas ou se usarmos mais estanho, será uma opção cara. Os fabricantes podem economizar até 10 vezes se estiverem usando chumbo. Outras alternativas, como a prata, tornam o negócio mais caro, mas devido à condutividade, podem ser usadas em sistemas de alta qualidade.

Usar solda sem chumbo pode aumentar o custo total, sem mencionar o investimento inicial. Porque mais recursos e processamento para fazer a solda sem chumbo geralmente são mais caros do que a solda com chumbo. O desgaste do equipamento e as despesas de energia podem aumentar devido aos pontos de fusão mais altos.

Equações do Ponto de Fusão:

Para quantificar esse impacto, podemos utilizar uma equação linear que descreve a conexão entre composição da liga, ponto de fusão e temperatura (Tm):

A equação T=Tm −kC

Onde:

A liga tem um ponto de fusão denotado por T.

C é a concentração do elemento na liga.

Tm é a temperatura na qual um metal puro, como chumbo ou estanho, derrete.

k permanece constante.

Requisitos Regulatórios Globais:

O chumbo é tóxico e pode se acumular no corpo como resultado da exposição crônica. Contaminando a terra e as águas subterrâneas, é um resíduo perigoso. A regulamentação de Restrição de Substâncias Perigosas da UE entrou em vigor em 2006. A solda com chumbo agora é restrita em dispositivos da UE graças a esta regra.

União Europeia (UE):

A União Europeia (UE) restringe a incorporação de chumbo e outros materiais tóxicos em dispositivos elétricos. Em materiais homogêneos, o conteúdo não pode ser superior a 0,1% em peso, de acordo com as novas limitações da regulamentação.

Estados Unidos:

Embora não haja uma regra federal RoHS, vários estados impuseram suas próprias regulamentações. A confiabilidade comprovada da solda com chumbo leva à sua isenção.

Conclusão:

A controvérsia sobre solda sem chumbo versus solda com chumbo vai além de um simples detalhe técnico. O progresso em direção a um setor eletrônico mais limpo, conformidade e sustentabilidade são as questões-chave. Devido à onipresença da eletrônica em nossas vidas diárias, é crucial evitar itens que contenham chumbo. A montagem de eletrônicos é uma área onde a solda sem chumbo se destaca. Mas não é uma boa opção para aplicações aeronáuticas ou médicas. Pode não haver tensão superficial suficiente nas juntas soldadas sem chumbo para resistir a impactos.

Isso não é um grande problema para usos em PCB porque a maioria dos eletrônicos não está sujeita a condições adversas. O uso de solda sem chumbo tem várias vantagens. É crucial que fabricantes, engenheiros e entusiastas entendam as distinções importantes na composição, a fim de capacitá-los a tomar uma decisão. Compreender as principais diferenças entre solda com chumbo e sem chumbo ajuda fabricantes, engenheiros e hobistas a tomar decisões informadas.