ٹن سولڈر بمقابلہ لیڈ سولڈر: آپ کو کون سا استعمال کرنا چاہئے؟

لیڈ اور لیڈ فری سولڈر کے درمیان بحث تقریباً دو دہائیوں سے الیکٹرانکس مینوفیکچرنگ میں برقرار ہے، اور سچ کہوں تو یہ کم ہونے کے بجائے مزید پیچیدہ ہو گیا ہے۔ Sn63/Pb37 eutectic سولڈر-بالکل 183 ڈگری پر پگھلنا -ایک صدی کے بہتر حصے تک صنعت پر حاوی رہا اس سے پہلے کہ ماحولیاتی ضوابط بڑے پیمانے پر تبدیلی پر مجبور ہوئے۔ آج، SAC الائے (ٹن-سلور-تانبا) کنزیومر الیکٹرانکس میں ڈیفالٹ بن چکے ہیں، پھر بھی لیڈ سولڈر خاموشی سے مرنے سے انکار کر دیتا ہے۔ میٹالرجیکل اختلافات، ریگولیٹری لینڈ سکیپ، اور عملی تجارت{11}}کو سمجھنا اب اختیاری نہیں ہے؛ یہ PCBs کے ساتھ کام کرنے والے ہر فرد کے لیے ضروری ہے، چاہے آپ پروڈکشن لائن چلا رہے ہوں یا صرف اپنے بچے کے ٹوٹے ہوئے کھلونا کو ٹھیک کر رہے ہوں۔

کیمسٹری کوئی بھی اس کے بارے میں بات نہیں کرنا چاہتا ہے۔

لیڈ ان سولڈر کے بارے میں یہ بات ہے کہ زیادہ تر مضامین چمکتے ہیں: یہ اتفاقی طور پر نہیں ہے۔ سیسہ پگھلنے کے مقام کو ڈرامائی طور پر گراتا ہے۔ خالص ٹن 232 ڈگری پر پگھلتا ہے۔ 37% لیڈ شامل کریں، اور اچانک آپ 183 ڈگری پر ہیں۔ یہ کوئی معمولی فرق نہیں ہے-یہ ایک جزو کے زندہ رہنے والے ری فلو اور جزو کے مرنے کے درمیان فرق ہے۔

eutectic نقطہ لوگوں کے احساس سے زیادہ اہمیت رکھتا ہے۔ بالکل 63/37 ٹن-لیڈ ریشو پر، مرکب ٹھوس سے مائع میں فوری طور پر منتقل ہوتا ہے۔ کوئی پیسٹی رینج نہیں ہے۔ اس کے درمیان کوئی عجیب بات نہیں-اس حالت میں جہاں ٹانکا لگانا آدھا-پگھلا ہوا اور آدھا-ٹھوس ہے۔ صرف صاف، متوقع رویہ۔

SAC305 (96.5% ٹن، 3% چاندی، 0.5% تانبا)؟ 217-220 ڈگری پر پگھلتا ہے۔ اور اس میں حقیقی eutectic نہیں ہے-یہاں ہمیشہ ایک چھوٹی سی پیسٹی رینج ہوتی ہے۔ اس وقت تک معمولی لگتا ہے جب تک کہ آپ تھرمل حساس اجزاء کے ساتھ کام نہیں کر رہے ہیں یا ملحقہ حصوں کو تباہ کیے بغیر بورڈ کو دوبارہ کام کرنے کی کوشش کر رہے ہیں۔

کیوں لیڈ-فری ہوا (اور یہ کیوں پیچیدہ ہے)

RoHS. یہ مختصر جواب ہے۔

یورپی یونین کی جانب سے خطرناک مادوں کی پابندی کی ہدایت 1 جولائی 2006 کو نافذ ہوئی، اور الیکٹرانکس کی صنعت پہلے جیسی نہیں رہی۔ زیادہ سے زیادہ قابل اجازت لیڈ کا ارتکاز: یکساں مواد میں 1000 ppm (وزن کے لحاظ سے 0.1%)۔ جاپان میں بھی اسی طرح کے معیارات تھے، حالانکہ ان کے معیار 500 پی پی ایم پر زیادہ سخت تھے۔

لیکن یہ وہ جگہ ہے جہاں یہ دلچسپ ہو جاتا ہے۔ ہدایت میں استثنیٰ شامل ہے۔ اعلی-قابل اعتماد ایپلی کیشنز-سرور، نیٹ ورک انفراسٹرکچر، طبی آلات، ایرو اسپیس، ملٹری-اب بھی لیڈ سولڈر استعمال کر سکتے ہیں۔ کیوں؟ کیونکہ کوئی بھی نہیں چاہتا تھا کہ پیس میکرز ٹن وِسکرز کی وجہ سے ناکام ہوں۔ کوئی بھی نہیں چاہتا تھا کہ طیارہ ایویونکس 30,000 فٹ پر سرد جوڑ تیار کرے۔

استثنیٰ میں بھی توسیع ہوتی رہتی ہے۔ جیسا کہ حال ہی میں 2025 تک، EU نے 2027 تک اعلی-درجہ حرارت کے سولڈر (85% لیڈ مواد سے زیادہ یا اس کے برابر) کے لیے لیڈ کی چھوٹ میں توسیع کی۔ سرکاری وجہ؟ "متبادل ابھی تک کافی قابل اعتماد نہیں ہیں۔" تقریباً 20 سال بعد۔ اسے اندر ڈوبنے دو۔

گیلا کرنا۔ یہ سب گیلا کرنے کے بارے میں ہے۔

میں نے تجربہ کار تکنیکی ماہرین کو سالوں سے لیڈ- فری سولڈر کے ساتھ جدوجہد کرتے ہوئے دیکھا ہے، اور ان کی زیادہ تر مایوسی ایک خاصیت پر آتی ہے: گیلا کرنا۔

لیڈڈ ٹانکا لگانا بہتا ہے۔ یہ ایک گرم پین پر پانی کی طرح تانبے میں پھیل جاتا ہے۔ رابطے کا زاویہ کم ہے، سطح کا تناؤ آپ کے حق میں کام کرتا ہے، اور جوڑ تقریباً قدرتی طور پر بنتے ہیں۔ آپ اسے ہوتا دیکھ سکتے ہیں-ٹانکا لگا کر خود کو گرمی کی طرف کھینچتا ہے، لیڈز کے گرد لپیٹتا ہے، ویاس بھرتا ہے۔

لیڈ-مفت؟ یہ وہیں بیٹھتا ہے۔ ضد سے۔ آپ کو اسے منانا ہوگا۔ بہاؤ زیادہ محنت کرتا ہے، تیزی سے جلتا ہے، اور آکسیڈیشن آپ کے جوڑ کو مارنے سے پہلے آپ کو ایک تنگ کھڑکی مل جاتی ہے۔ رابطہ زاویہ زیادہ ہے، یعنی ٹانکا لگانے والی گیندیں پھیلنے کے بجائے اوپر جاتی ہیں۔

یہ موضوعی نہیں ہے۔ تقابلی درجہ حرارت پر SAC مرکبات کے گیلے ہونے کا وقت Sn63/Pb37 سے پیمائش کے لحاظ سے لمبا ہے۔ کچھ مینوفیکچررز کا دعویٰ ہے کہ ان کے فلوکس فارمولیشن نے خلا کو ختم کر دیا ہے۔ وہ زیادہ تر جھوٹ بولتے ہیں، یا کم از کم مبالغہ آرائی کرتے ہیں۔

درجہ حرارت کا مسئلہ کسی نے حل نہیں کیا۔

چونتیس-ڈگری سیلسیس۔

یہ eutectic ٹن کے پگھلنے والے نقطہ (183 ڈگری) اور SAC305 (217 ڈگری) کے درمیان فرق ہے۔ اس وقت تک زیادہ آواز نہیں آتی جب تک کہ آپ غور نہ کریں کہ ریفلو اوون میں کیا ہوتا ہے۔

لیڈڈ اسمبلیوں کے لیے چوٹی کا ری فلو درجہ حرارت: 225-235 ڈگری۔ لیڈ فری کے لیے: 255-265 ڈگری۔ آپ کے اجزاء اعلی درجہ حرارت پر زیادہ دیر تک بھگو رہے ہیں۔ آپ کا بورڈ زیادہ خراب ہو رہا ہے۔ پلاسٹک کے پیکجوں میں پھنسی ہوئی نمی بخارات بننے اور پاپ کارننگ کا سبب بننے کے لیے زیادہ توانائی رکھتی ہے۔ انٹرمیٹالک کمپاؤنڈ کی نمو تیز ہوتی ہے۔

اور حاشیہ سکڑ جاتا ہے۔ لیڈڈ سولڈر کے ساتھ، آپ کے پگھلنے اور نقصان کے درمیان تقریباً 40-50 ڈگری کا ہیڈ روم تھا۔ لیڈ فری کے ساتھ، وہ ونڈو 25-30 ڈگری تک تنگ ہو جاتی ہے۔ عمل کا کنٹرول اہم ہو جاتا ہے۔ آپ کے ری فلو پروفائل کو بہتر طریقے سے ڈائل کیا جائے، یا آپ بورڈ کو سکریپ کر رہے ہیں۔

میں نے پروڈکشن لائنوں کو لیڈ-مفت میں تبدیل ہوتے دیکھا ہے اور ان کی خرابی کی شرح راتوں رات تین گنا بڑھ جاتی ہے۔ اس لیے نہیں کہ کسی نے کچھ غلط کیا ہو

ٹن وِسکرز: مشین میں گھوسٹ

 

 

یہ اس کے اپنے حصے کا مستحق ہے کیونکہ یہ حقیقی طور پر خوفناک ہے۔

ٹن وِسکرز کرسٹل لائن ڈھانچے ہیں جو خالص ٹن کی سطحوں سے بے ساختہ بڑھتے ہیں۔ وہ پتلے ہوتے ہیں-کبھی کبھی صرف ایک مائکرون یا دو قطر میں-اور ان کی لمبائی کئی ملی میٹر تک پہنچ سکتی ہے۔ وہ شارٹس کا سبب بنتے ہیں۔ انہوں نے سیٹلائٹس کو نیچے لایا ہے۔ انہوں نے نیوکلیئر پاور پلانٹ کے کنٹرول سسٹم کو غیر فعال کر دیا ہے۔ یہ فرضی نہیں ہے؛ دستاویزی مقدمات ہیں.

سیسہ سرگوشی کی تشکیل کو روکتا ہے۔ چھوٹی مقداریں بھی-3%-سے ڈرامائی طور پر سرگوشی کی نشوونما کو کم کرتی ہیں۔ طریقہ کار پوری طرح سے سمجھ میں نہیں آیا ہے، لیکن تجرباتی ثبوت بہت زیادہ ہیں۔

لیڈ-مفت سولڈر میں ٹن کا مواد زیادہ ہوتا ہے۔ لیڈ-مفت سطح کی تکمیل (جیسے خالص ٹن چڑھانا) بنیادی طور پر سرگوشی والے فارم ہیں جو ہونے کے منتظر ہیں۔ صنعت کا جواب؟ رسمی کوٹنگ۔ محتاط تناؤ کا انتظام۔ بہترین کی امید۔

کچھ مینوفیکچررز سرگوشیوں کو دبانے کے لیے بسمتھ یا دیگر عناصر شامل کرتے ہیں۔ نتائج ملے جلے ہیں۔ مسئلہ حل نہیں ہوا ہے-اس کا انتظام کیا گیا ہے، طرح طرح سے۔

جب آپ سولڈرنگ کر رہے ہو تو اصل میں کیا ہوتا ہے۔

ابھی تین سے پانچ سیکنڈ

جوڑ دانے دار، قدرے پھیکا لگتا ہے (یہ سیسے سے پاک-کے لیے عام ہے، لیکن یہ پھر بھی کسی کو بھی غلط لگتا ہے جو سیسے پر تربیت یافتہ ہے)

شاید قابل قبول، شاید دوبارہ کام کریں۔

سپرش کی رائے بھی مختلف ہے۔ لیڈڈ ٹانکا لگانے والا ٹھوس سے مائع تک چھیننے کا ایک تسلی بخش طریقہ رکھتا ہے۔ لیڈ-مفت مُشئیر ہے، کم بیان کردہ۔ تجربہ کار لوگ ایڈجسٹ کرتے ہیں۔ ابتدائی جدوجہد کرتے ہیں۔

صحت کی چیزیں (کیونکہ کوئی ہمیشہ پوچھتا ہے)

ہاں، سیسہ زہریلا ہے۔ وہاں کوئی دلیل نہیں۔

دائمی سیسہ کی نمائش سے اعصابی نقصان، گردے کے مسائل، تولیدی مسائل، بچوں میں نشوونما میں تاخیر ہوتی ہے۔ 5 µg/dL سے زیادہ خون میں لیڈ کی سطح کو CDC معیارات کے مطابق بلند سمجھا جاتا ہے۔ پیشہ ورانہ نمائش کی حدود اچھی وجہ سے موجود ہیں۔

لیکن-اور یہ اہم ہے-بنیادی نمائش کا راستہ جلد کے رابطے کے ذریعے نہیں ہے۔ یہ ادخال ہے۔ سولڈرنگ کے بعد اپنے ہاتھ دھوئے۔ اپنے ورک بینچ پر نہ کھائیں۔ بنیادی حفظان صحت سب سے زیادہ خطرے کو ختم کرتی ہے۔

سولڈرنگ کرتے وقت جو دھوئیں آپ دیکھتے ہیں؟ یہ بہاؤ جل رہا ہے، سیسے کے بخارات نہیں۔ سیسہ کا ابلتا نقطہ 1749 ڈگری ہے۔ آپ کا سولڈرنگ آئرن کہیں قریب نہیں آ رہا ہے۔ کچھ لیڈ آکسائیڈ بن سکتے ہیں اور ہوائی جہاز بن سکتے ہیں، لیکن عام سولڈرنگ درجہ حرارت پر ارتکاز کم ہوتا ہے۔

مناسب وینٹیلیشن کے معاملات۔ دھوئیں نکالنے والے مدد کرتے ہیں۔ لیکن لیڈڈ سولڈر کے آس پاس کے خوف کو شوق کے استعمال کے لئے کسی حد تک بڑھا چڑھا کر پیش کیا گیا ہے۔ مسلسل نمائش اور ناکافی کنٹرول کے ساتھ صنعتی ترتیبات ایک الگ کہانی ہیں۔

لیڈ-مفت بھی خطرے سے پاک نہیں ہے-بھی۔ روزن فلوکس کا دھواں کچھ لوگوں میں سانس کی حساسیت کا سبب بنتا ہے۔ زیادہ سولڈرنگ درجہ حرارت کا مطلب ہے زیادہ بہاؤ سڑنے والی مصنوعات۔ "محفوظ" متبادل کے اپنے مسائل ہیں۔

وشوسنییتا: تکلیف دہ حقیقت

یہ کچھ ہے جو لیڈ-مفت مبشرین تشہیر نہیں کرتے ہیں: کچھ SAC الائے دراصل ٹن-لیڈ کو کچھ قابل اعتماد پیمائشوں میں پیچھے چھوڑ دیتے ہیں۔

تھرمل سائیکلنگ؟ SAC305 اکثر تھکاوٹ کی بہتر مزاحمت کو ظاہر کرتا ہے۔ اعلی-درجہ حرارت آپریشن؟ لیڈ-فری ہولڈز بہتر ہے۔ کریپ مزاحمت؟ SAC مرکب میں عام طور پر اعلی.

لیکن.

ڈراپ جھٹکا کارکردگی؟ لیڈڈ سولڈر جیتتا ہے۔ جوڑ زیادہ نرم ہوتے ہیں، ٹوٹنے والے فریکچر کا کم خطرہ ہوتا ہے۔ کمپن مزاحمت؟ قیادت بھی کی۔ سرد ماحول؟ سیسہ-فری سولڈر 0 ڈگری سے نیچے تیزی سے ٹوٹنے والا ہوتا جاتا ہے۔ یہاں تک کہ "ٹن ​​پیسٹ" نامی ایک رجحان ہے جہاں ٹن 13 ڈگری سے نیچے ایک مختلف کرسٹل لائن ڈھانچے میں تبدیل ہوتا ہے، حالانکہ یہ مرکب دھاتوں میں نایاب ہے۔

اصل جواب یہ ہے کہ وشوسنییتا آپ کی درخواست پر منحصر ہے۔ نہ ہی عالمی طور پر "بہتر" ہے۔ جو بھی آپ کو دوسری صورت میں بتاتا ہے وہ کچھ بیچ رہا ہے۔

لاگت کی خرابی۔

کوئی بھی اس کے بارے میں کافی بات نہیں کرتا ہے۔

SAC الائے کے خام مال کی قیمت ٹن لیڈ سے 2-3x زیادہ ہے۔ چاندی سستی نہیں ہے۔ ویو سولڈرنگ آپریشنز کے لیے جہاں آپ پگھلے ہوئے سولڈر کے برتن کو برقرار رکھتے ہیں، اس میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے۔

لیکن یہ صرف براہ راست مواد ہے. فیکٹر میں:

• اعلی-درجے والے اجزاء (کچھ لیڈ-مفت ریفلو درجہ حرارت کو نہیں سنبھال سکتے ہیں)
• اعلی درجہ حرارت کے عمل کے لیے توانائی کی قیمتوں میں اضافہ-
• زیادہ بار بار ٹپ کی تبدیلی (لیڈ-مفت لوہا تیزی سے کھاتا ہے)
• سخت عمل کنٹرول
• دوبارہ کام کی اعلی شرح

ایک مطالعہ نے عام ایس ایم ٹی لائنوں میں لیڈ فری تبادلوں کے لیے کل لاگت میں 5-15% اضافے کا تخمینہ لگایا ہے۔ آپ کا مائلیج مختلف ہوگا، لیکن یہ کبھی بھی مفت نہیں ہے۔

تو آپ کو کون سا استعمال کرنا چاہئے؟

مکمل طور پر سیاق و سباق پر منحصر ہے۔

حتمی خیالات (چھانٹیں)

صنعت مفت-کی طرف منتقل ہوئی ہے اس لیے نہیں کہ یہ تکنیکی طور پر بہتر ہے-ایسا نہیں ہے، زیادہ تر معاملات میں-بلکہ ماحولیاتی ضوابط نے اس کا مطالبہ کیا ہے۔ یہ ٹھیک ہے۔ ماحولیاتی تحفظ کے معاملات۔ لیکن آئیے یہ دکھاوا نہ کریں کہ منتقلی بے درد تھی یا وہ لیڈ-مفت سولڈر الیکٹرانکس کے لیے معروضی طور پر "بہتر" ہے۔

بیس سال بعد، ہم اب بھی ٹن وِسکر کے خطرات سے نمٹ رہے ہیں، اب بھی اہم ایپلی کیشنز کے لیے استثنیٰ کا استعمال کر رہے ہیں، اب بھی ایسے عمل کے لیے زیادہ ادائیگی کر رہے ہیں جس پر قابو پانا مشکل ہے۔ انجینئرز کی اگلی نسل شاید کبھی بھی لیڈڈ سولڈر کو ہاتھ نہ لگائے، جو شاید ان کے لیے ٹھیک ہے۔ وہ نہیں جانیں گے کہ وہ کیا کھو رہے ہیں۔

باقی سب کے لیے: وہ چیز استعمال کریں جو آپ کی درخواست کے لیے معنی رکھتی ہے۔ ان ضوابط پر عمل کریں جہاں وہ لاگو ہوتے ہیں۔ کسی بھی شخص پر یقین نہ کریں جو آپ کو یہ بتائے کہ یہ آسان ہے۔ یہ کبھی نہیں تھا۔