Solda sem Chumbo vs. Solda com Chumbo: Comparação Especializada e Guia Prático

Quase todos os eletrônicos utilizam solda como uma "cola" que fixa componentes a uma placa de circuito impresso (PCI). Seja solda sem chumbo ou com chumbo, a função é praticamente a mesma. No entanto, diferentes produtos e aplicações podem exigir tipos específicos de solda.

A escolha da solda pode impactar diretamente o processo de soldagem. Se a alternativa for inadequada, o processo torna-se desafiador. Tudo o que é necessário é adquirir mais conhecimento teórico sobre a escolha e o tipo de solda. Com isso, você estará em posição de realizar um processo de soldagem fácil e eficiente.

Dependendo do seu objetivo, você pode escolher entre solda com chumbo e opções sem chumbo. Ambas apresentam vantagens e desvantagens. Portanto, se você deseja garantir a qualidade das juntas de solda, deve encontrar a melhor opção para o seu caso.

(Fabricação automática de pontas de ferro de solda para soldagem e montagem de placas de circuito impresso)

1. O que é Solda?

Mas afinal, o que é solda? Por que usar solda sem chumbo em vez de solda com chumbo? Existem desvantagens associadas a ambas? Este artigo aborda em detalhes a comparação entre solda sem chumbo e com chumbo. No final, você entenderá tudo o que precisa saber sobre ambos os tipos.

Primeiro, o que é solda? A solda é uma liga metálica composta de chumbo e estanho, derretida com um ferro de solda aquecido. O aquecimento do ferro ocorre em altas temperaturas, em torno de 315 °C (600 °F). No momento em que o ferro esfria, cria-se uma ligação elétrica robusta.

A solda tradicional usada na indústria eletrônica é uma mistura de chumbo e estanho. É importante notar que diferentes tipos de solda são usados para diversos fins. Mesmo na área de encanamento, há uso intensivo de solda.

Na eletrônica, o tipo de solda usado pelos montadores é 40% chumbo e 60% estanho. Conhecida como "Mistura Eutética". Embora seja um termo químico, esse tipo de mistura derrete em temperaturas bem abaixo do que se poderia esperar.

(Processo de soldagem de uma placa de circuito eletrônico com componentes eletrônicos)

2. Solda sem Chumbo vs. Solda com Chumbo

Agora que você entende o que é solda, o que são solda sem chumbo e solda com chumbo? Quais são os usos da solda com chumbo? Aqui está uma explicação clara entre as duas e os principais benefícios da solda com chumbo, especialmente na indústria eletrônica.

Com a pressão para reduzir a quantidade de chumbo usada em eletrônicos, a solda sem chumbo agora é usada quase em todo lugar. Por razões de saúde e ambientais, algumas diretrizes proíbem o uso comercial de chumbo. Isso significa que soldas tradicionais contendo chumbo não estarão disponíveis para qualquer exercício de soldagem (especialmente para hobbistas).

Recentemente, a tradicional solda estanho-chumbo está sendo rapidamente substituída por outros tipos de solda sem chumbo. Existem várias variedades atualmente no mercado. Uma contém 0,7% de cobre e 99,3% de estanho.

No entanto, isso não deve apresentar problemas para hobbistas ou construtores domésticos. Essas novas soldas sem chumbo funcionam exatamente da mesma forma que as soldas tradicionais.

Então há a solda com chumbo.

A solda à base de chumbo é o ponto de partida da revolução eletrônica. A mistura à base de chumbo contém uma mistura de (60% estanho e 40% chumbo). Seu ponto de fusão gira em torno de 170–190 °C. Conhecida casualmente como solda branda, a escolha é óbvia devido ao seu ponto de fusão mais baixo. O chumbo é outro material que previne o crescimento de whiskers de estanho.

Há muitas razões para usar solda com chumbo. A maioria dos hobbistas usa solda sem chumbo em quase todos os seus projetos. Projetos não comerciais ou de uso público podem utilizar solda com chumbo. Esses projetos não exigem regulamentações estritas da RoHS.

A solda com chumbo é ideal para projetos baseada em seu ponto de fusão mais baixo. Aqui, não há necessidade de calor tão alto. O tempo de resfriamento é mais rápido baseado em pontos de fusão mais baixos, o que significa chances reduzidas de juntas de solda frias.

Com solda com chumbo, os hobbistas não precisam gastar muita solda. Ao contrário dos fabricantes comerciais, o tempo de resfriamento é mais rápido. O uso reduzido é uma grande razão pela qual muitos hobbistas não enfrentam restrições. Com base em seu uso reduzido, também há uma diminuição no desperdício proveniente da solda com chumbo.

(Solda sem chumbo, ferramentas de soldagem e uma placa de circuito impresso verde)

3. Por que Usamos Solda sem Chumbo?

A solda sem chumbo é melhor em comparação à solda com chumbo. Aqueles montadores de PCI que mudaram para solda sem chumbo estão cheios de seus benefícios.

Novas regulamentações RoHS

Primeiro, usamos solda sem chumbo como meio de conformidade com as diretrizes RoHS. RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) afeta toda a indústria eletrônica. Também envolve a fabricação de produtos eletrônicos. Com origem na Europa, essas diretrizes restringem o uso de produtos químicos perigosos na fabricação de produtos eletrônicos.

Com base nas regulamentações RoHS, fabricantes eletrônicos que não cumprem todas as diretrizes não podem fazer negócios. Desde 1º de julho de 2006, todos os produtos aplicáveis precisam passar pelas diretrizes RoHS. Além do chumbo, outros produtos químicos perigosos incluem ftalato de butil benzila, cromo hexavalente e ftalato de diisobutila.

Proteção do meio ambiente

Além das regulamentações RoHS, os montadores tendem a recorrer ao uso de soldas sem chumbo para proteger o meio ambiente. O chumbo que chega ao solo penetra em solos, ar e água. O chumbo tem a possibilidade de permanecer no ambiente por muito tempo.

O chumbo encontrado em combustíveis causa poluição do ar, especialmente em centros urbanos. Solos próximos a rodovias e autoestradas acumulam chumbo ao longo do tempo. Quando a poeira sopra, partículas de chumbo podem chegar a lagos e rios circundantes. O chumbo pode acabar afetando negativamente a vida marinha e aqueles que vivem ao redor dos lagos.

Água potável contaminada com chumbo ao longo do tempo pode ser perigosa. A alta exposição ao chumbo pode causar fraqueza, anemia, danos cerebrais e renais. Para mulheres grávidas, o chumbo pode ser perigoso. Pode danificar o sistema nervoso do bebê em desenvolvimento.

Melhor soldagem de PCI

Finalmente, mas não menos importante, os fabricantes usam solda sem chumbo pois resulta em melhor soldagem de PCI. Soldas sem chumbo não se espalham durante o refluxo. Isso significa que os resultados são melhores durante a soldagem de PCI. Durante a soldagem sem chumbo, não há desgaste rápido do stencil e outros problemas significativos.

Fabricantes de circuitos que usam solda com chumbo são mais propensos a experimentar vazios e elevação de filete em furos passantes. Todos esses são casos que ocorrem, especialmente ao usar solda com chumbo. Mas os resultados em uma PCI são excelentes ao usar solda sem chumbo.

Se você comparar os resultados de PCI de solda sem chumbo e com chumbo, notará uma enorme diferença. Os produtos que você vê de PCIs sem chumbo são perfeitos. Todos os componentes aderem corretamente à placa ao usar solda sem chumbo.

(Um rolo de fio de solda com chumbo em fundo branco isolado)

4. Quais são as Desvantagens da Solda sem Chumbo Comparada à Solda com Chumbo?

Solda com chumbo é fácil de manusear

Embora a solda sem chumbo tenha excelente desempenho, há áreas onde a solda com chumbo se sai melhor. Primeiro, a solda com chumbo é relativamente fácil de manusear. Mesmo se uma criança ingerir ou comer, o corpo a absorve como tóxica.

Ao contrário da solda sem chumbo, o chumbo puro é simples de manusear e remover das mãos. Não é o caso da solda sem chumbo. Ainda assim, a solda com chumbo é fácil de aprender. Se você quer saber muito sobre solda, receberá treinamento principalmente usando solda com chumbo.

Necessita de temperatura mais baixa

Além do manuseio fácil, a solda com chumbo precisa de temperatura mais baixa para derreter. Soldas sem chumbo tendem a derreter em altas temperaturas de cerca de 217 °C/422 °F. Mas não é o caso das soldas à base de chumbo. Estas requerem temperaturas de 183 °C/361 °F. Os componentes eletrônicos e materiais de PCI devem ser capazes de suportar temperaturas muito altas.

Menos problemas de qualidade com a ponta

Com solda com chumbo, também há menos problemas de qualidade com a ponta. O processo de soldagem sem chumbo exige o uso de ferros de solda de alta potência. Com isso, você pode acabar danificando sua ponta. Novamente, isso pode trazer problemas de qualidade na sua placa. Mas não é o caso quando você escolhe usar solda com chumbo.

Com base na alta temperatura de soldagem necessária durante a soldagem sem chumbo, você pode ter que remover a ponta rapidamente. No entanto, você evita esse cenário quando recorre à soldagem com chumbo. Muitos fabricantes de circuitos estão bem cientes desse fator.

Falta de tensão superficial

Arguivelmente, a maior desvantagem da solda sem chumbo é a falta de tensão superficial. A solda sem chumbo não consegue resistir a forças externas. Se exposta a ambientes agressivos, os componentes podem se soltar facilmente.

Vida útil de prateleira

Estende a vida útil do fluxo de solda com chumbo usado pelo fabricante. No entanto, não é o caso com a soldagem sem chumbo. Devido à exposição ao oxigênio na soldagem sem chumbo, a mudança pode não durar muito. O chumbo puro consiste em mecanismos de envelhecimento mais baixos. Sua vida útil de prateleira é 2x maior quando comparada à soldagem sem chumbo.

(Componentes de soldagem sem chumbo em uma placa de circuito impresso)

5. A Diferença de Desempenho entre Solda sem Chumbo vs. Solda com Chumbo

Diferença de Ponto de Fusão

Em termos de desempenho, solda com e sem chumbo funcionam de forma ligeiramente diferente. A primeira diferença é a diferença no ponto de fusão. A solda sem chumbo exige algumas das mais altas temperaturas de ferro. Devido aos altos pontos de fusão, você deve estar pronto para esperar tempos de permanência mais longos.

Como mencionado brevemente antes, o ponto de fusão da solda de chumbo tradicional é em torno de 183 °C. Por outro lado, o da solda sem chumbo é 217 °C. Como o ponto de fusão da solda sem chumbo é alto, isso traz algumas consequências. Por exemplo, o aumento da temperatura posteriormente leva à oxidação da solda. As temperaturas de soldagem também podem afetar capacitores eletrolíticos.

Molhabilidade

A diferença na molhabilidade é outro fator diferenciador. Quando se trata de PCIs, molhabilidade é o quão adequadamente a pasta de solda fundida se liga aos componentes da PCI. Solda mal molhada parece cinza e opaca. A molhabilidade tende a ser mais lenta quando você usa solda sem chumbo e tende a ter aparência opaca. Mas juntas de solda tradicionais com chumbo tendem a ser brilhantes e limpas. Molhabilidade insuficiente é perigosa nas juntas de uma PCI. Faz com que as juntas tenham baixo desempenho e altas taxas de rejeição de placas de circuito.

Diferente temperatura aplicável

Por fim, diferente temperatura aplicável é outra diferença de desempenho entre as duas. A solda sem chumbo exige altas temperaturas de ferro de solda. O mesmo não é verdade quando se trata de solda com chumbo. Mesmo as temperaturas de refusão para solda sem chumbo precisam ser ligeiramente mais altas, ao contrário das de solda com chumbo.

(Uma foto de perto de solda sem chumbo e uma pistola de solda)

6. A Diferença Física entre Solda sem Chumbo vs. Solda com Chumbo

Existem algumas diferenças físicas a notar entre solda com chumbo e solda sem chumbo. Arguivelmente, a diferença mais significativa entre as duas é a matéria-prima. Na produção das duas, os fabricantes usam fluxo. Quando há adição de pasta de solda com chumbo, chamamos de fluxo com chumbo. Mas ao adicionar pasta de solda sem chumbo, passa pelo nome de fluxo sem chumbo.

O próximo aspecto físico diferenciador é a diferença no uso. Principalmente, a solda com chumbo encontra muito uso em projetos de hobbistas. Esses projetos não se enquadram em diretrizes RoHS rigorosas. Mas, por outro lado, a soldagem sem chumbo aplica-se a projetos sérios que devem satisfazer as diretrizes RoHS.

Juntas de solda sem chumbo tendem a ser cinza, opacas e ásperas na aparência. Mas se você examinar juntas de solda com chumbo, a maioria tende a ser brilhante e limpa. Elas exibem uma aparência polida e mais suave. Além disso, em termos de densidade, a solda com chumbo tende a ser ligeiramente mais pesada que a solda sem chumbo. Solda com chumbo é 8,5 g/m², enquanto solda sem chumbo é 3,5 g/m².

(Soldas sem chumbo em fundo branco isolado)

7. Solda sem Chumbo vs. Solda com Chumbo – Defeitos Causados pela Solda sem Chumbo

A soldagem sem chumbo, especialmente pelo uso de diretrizes compatíveis com RoHS, não é um conceito novo. Centenas de milhares de montadores de placas de circuito usam-na durante a montagem da placa. No entanto, alguns defeitos notáveis vêm com a soldagem sem chumbo. Esses defeitos frequentemente envolvem PCIs grossas e multicamadas.

Whiskers de Estanho

Neste ponto, tentaremos examinar os defeitos significativos que a solda sem chumbo causa. O primeiro defeito que a solda sem chumbo causa são Whiskers de Estanho. Whiskers de estanho são estruturas finas e condutivas, semelhantes a agulhas ou filamentos, que se projetam da superfície de uma PCI. Essas superfícies consistem em estanho como acabamento final de superfície.

Infelizmente, whiskers de estanho constituem um defeito significativo causado pela solda sem chumbo. Whiskers de estanho trazem instâncias de curto-circuitos em uma placa de circuito. Se você quiser evitar isso, precisa de alguma experiência com ferro de solda. Você precisa de boa experiência ao trabalhar com solda sem chumbo. Você precisará de experiência, prática e conhecimento ao soldar.

Crescimento de dendritos metálicos

Além do crescimento de whiskers de estanho, outro problema causado pela solda sem chumbo é o crescimento de dendritos metálicos. O desenvolvimento de dendritos metálicos é outro problema conhecido por afetar a funcionalidade de uma placa. Um dendrito é um depósito de óxido metálico em forma dendrítica ou um pedaço de metal que você encontrará na superfície do isolamento da PCI.

Dendritos metálicos apresentam vários procedimentos de crescimento diferentes que vêm de whiskers de estanho. Os dendritos metálicos surgem devido à eletromigração iônica e também são perigosos para uma placa de circuito. De acordo com montadores de PCI, eles também trazem instâncias de curto-circuitos. Esses curtos-circuitos podem então afetar a funcionalidade de uma placa.

Geração de CAF

Em terceiro lugar, a solda sem chumbo tende a gerar CAF (Filamento Condutivo Anódico). Filamento Condutivo Anódico também ocorre devido a instâncias de uma reação eletroquímica. Como os dois anteriores, o Filamento Condutivo Anódico é outro grande problema que resulta em falha de PCIs.

Embora a soldagem sem chumbo tenda a ser ideal em comparação à soldagem com chumbo, ela vem com suas desvantagens. Como você pode ver, o Filamento Condutivo Anódico é um desses problemas. Se os fabricantes não repararem esse problema cedo o suficiente, pode acabar sendo custoso para eles.

Defeito de estanho

Por último, temos a praga do estanho ou defeito de estanho como outro problema que a solda sem chumbo pode causar. Muitos fabricantes eletrônicos parecem lutar muito nessa área. A ocorrência de pragas/defeitos de estanho não é algo desejável.

Pragas de estanho surgem durante mudança de fase de polimorfismo espontâneo. Suponha que a temperatura seja inferior a 13 graus Celsius. Haverá mudanças notáveis. Mudará de estanho branco com densidade de 7,30 g/cm³ para cinza com espessura de 5,77 g/cm³.

Teoricamente, pragas ou defeitos de estanho são ameaçadores. Muitos fabricantes de circuitos fazem o melhor para garantir que evitem instâncias de pragas de estanho. Embora possa levar a risco de confiabilidade, elas raramente ocorrem, pois na maioria das vezes há uma mistura de impurezas no estanho.

Todos os acima são possíveis defeitos que podem surgir ao usar solda sem chumbo. Importante notar que aqueles não são todos. Outros incluem instâncias de contaminação de cobre, erosão de cobre. Elevação de filete. Alguns relatam vazios de contração e menor fluidez, com outros relatando parâmetros operacionais mais restritos.

Como você pode ver, os defeitos que a solda sem chumbo pode causar são muitos. No entanto, eliminar ou minimizar tais fraquezas não é um processo desafiador. Desde que os fabricantes adiram a tecnologias modernas de soldagem, eles podem evitar tais problemas.

(Defeitos da soldagem sem chumbo)

8. Solda sem Chumbo vs. Solda com Chumbo – Como Escolher a Melhor Solução de Soldagem?

Então, como você escolhe o tipo de solda a usar? Deve optar por solda com chumbo ou sem chumbo? Por muito tempo, a solda à base de chumbo pareceu um exercício universal. Ninguém tentou questioná-la. No entanto, as coisas começaram a mudar desde que o chumbo vem com efeitos danosos à saúde dos indivíduos.

O chumbo pode causar falência hepática e danos renais. É ainda pior para mães grávidas que possam ingeri-lo. Como muitos viram os efeitos danosos do chumbo. Um movimento começou em direção à adoção de solda sem chumbo. A solda sem chumbo não contém chumbo. Grandes fabricantes comerciais de eletrônicos enfatizam o uso dela.

Hoje, se você for atento, notará que a solda sem chumbo é aplicável em quase todos os dispositivos eletrônicos, embora alguns argumentem que é ligeiramente mais difícil de trabalhar (como seus altos pontos de fusão). No entanto, superaremos as dificuldades pouco a pouco.

Mas tudo o que podemos dizer agora é que a escolha da solda depende do seu projeto. Você é um hobbista que quer aprender algo sobre soldagem? Talvez você não seja um fabricante comercial de circuitos. Se for esse o caso, então você achará a solda com chumbo ideal. É barata, e você não estará indo contra as diretrizes RoHS, pois não são comerciais.

Mas você é um fabricante de alta qualidade que quer vender seus produtos? Se sim, então você pode querer recorrer à solda sem chumbo. A solda sem chumbo é ambientalmente amigável e não perigosa à saúde humana. Elas também trazem alguns dos melhores resultados de soldagem de placa de circuito. Se a qualidade é primordial para você, então opte por solda sem chumbo.

(Reparando uma placa de circuito usando solda sem chumbo)

Resumo

Então aí está; um guia abrangente que você deve saber entre solda sem chumbo e solda com chumbo. Dependendo do seu projeto, você pode ter que escolher entre solda com chumbo e solda sem chumbo. Certifique-se de evitar solda com chumbo, pois pode ter problemas com as autoridades. A soldagem com solda sem chumbo traz os melhores resultados possíveis.

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