Lead Environmental Issues And New Solder Alloys In Electro-electronics Equipment

The use of Surface Mounted Technology (SMT) and the miniaturization of the electronics equipment are demanding new lead-free materials in the soldering process, due to its high toxicity to human being and environmental concerns. Global competitiveness has been driving industries to technological development as challenges to the manufactures and there is an effort to use alternative materials for the soldering electronic components to find an environment-friendly process. This paper presents a literature review involving soldering processes and describes the lead toxicity from related residue. The main solder alloy that is nowadays used to substitute tin-lead and European Directives are also presented.74p.68-74Engenharia Mecânica, Engenharia Ambiental, Engenharia Elétric

Propriedades de tração e de fadiga isotermica de uma junção de cobre com as ligas Sn63-Pb37, Sn62-Pb36-Ag2 e Sn42-Bi58

Orientador: Itamar FerreiraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: As ligas de estanho-chumbo são usadas para soldar componentes eletrônicos sobre placas de circuito impresso. O chumbo e seus compostos são substâncias tóxicas e a indústria eletrônica deverá eliminar este metal do processo de soldagem. A solda, contato permanente entre os componentes e a placa de circuito impresso, tem como função permitir a passagem de corrente elétrica e fixar os componentes eletrônicos. A resistência a fa1has dos empacotamentos eletrônicos é altamente dependente das propriedades mecânicas e microestrutura da liga de solda usada. As montagens eletrônicas são constantemente sujeitas a flutuações de temperatura devido ao "liga e desliga" dos circuitos ou pelas variações da temperatura ambiente. As diferenças de coeficiente de expansão térmica entre terminais/solda/placa de uma montagem podem produzir tensões e modificações microestruturais na solda. Este trabalho tem por objetivos caracterizar e analisar as propriedades mecânicas e a microestrutura das ligas Sn63-Pb37, Sn62-Pb36-Ag2 e Sn42-Bi58 usadas para soldar dois fios de cobre, topo a topo. As propriedades mecânicas foram analisadas pela rea1ização de ensaios de tração, fadiga isotérmica e microdureza. O método escada foi o usado para calcular a resistência à fadiga das ligas estudas. A caracterização microestrutural das ligas foi efetuada usando as técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e microanálise por EDS. As pastas de solda foram analisadas por termogravimetria (TG) e por calorimetria de varredura diferencial (DSC). O resultado obtido para os ensaios de tração para corpos de cobre sem a junção foi igual a 488 ± 9 MPa. Foi obtida a ordem decrescente de resistência à tração: Sn62-Pb36-Ag2, Sn63-Pb37 e Sn42-Bi58 para as junções de cobre com 0,30mm de espessura. Para a liga Sn63-Pb37, usada para soldar junções de 0,15mm de espessura apresentou o valor de 133 ± 22 MPa de resistência à tração. Os resultados obtidos para a resistência à fadiga isotérmica para as ligas Sn63-Pb37, Sn62-Pb36-Ag2 e Sn42Bi58 para junções de 0,30mm de espessura foram 34 ± 5 MPa, 38± 2MPa e 37± 6 MPa, respectivamente. Para a liga Sn63-Pb37, usada para soldar a junção de cobre de 0,15mm de espessura foi obtido o valor de 28± 5 MPa. Quanto aos ensaios de microdureza, a liga Sn63Pb37 apresentou os valores iguais a 10,1± 9 HV e 7,9:t 0,4 HV para amostras não submetidas ao ensaio de fadiga e submetidas ao ensaio de fadiga, respectivamente. As ligas Sn62-Pb36-Ag2 e Sn42-Bi58 apresentaram os valores de 12,2± 0,9 HV e 15,3± 0,9 HV como resultados dos ensaios de microdureza Vickers. A análise microestrutural das ligas por microscopia óptica e por MEV permitiu a observação das fases e de defeitos presentes em cada liga. No caso da liga SOO3Pb37, foi possível a medida do tamanho das fases ricas em chumbo antes e depois do ensaio de fadiga, sendo os valores obtidos para o comprimento do intercepto médio iguais a 2,3± 0,4mm e 2,8 ± 0,7 mm, respectivamente, sendo que no processo de soldagem usado neste trabalho foi obtida a microestrutura semelhante à encontrada em linhas industriais de montagem. As análises por EDS permitiram a obtenção da composição química das fases de cada liga. As análises por termogravimetria demonstraram que as pastas de solda Sn63-Pb37 e Sn42-Bi58 eliminaram aproximadamente a mesma quantidade de gases voláteis, e que a pasta de Sn62-Pb36-Ag2 foi a que perdeu menos massa. As análises por ca1orimetria de varredura diferencial permitiram constatar que as pastas de solda possuíam a temperatura de fusão encontradas na bibliografia especializadaAbstract: The tin-lead alloys are used to solder components on printed circuit boards. Lead and its compounds are toxic substances and the electronic industry should substitute this metal in the soldering process. The solder, constant contact between the components and the printed circuit board, should allow the electric current to flow and support the electronic components. The failure resistance of the electronic packaging is bigh1y dependent of mechanical and microstructure properties of the solder alloy used. The electronic assemblies are constantly submitted to temperature fluctuations due to the "on-off" of the circuits or the environmental temperature variations. The coefficient of thermal expansion differences of terminals/solder/printed circuit board present in assemble could produce stress and microstructure modifications in the solder. The objectives of this work are to characterize and ana1yze the mechanical and microstructural properties of Sn63-Pb37, Sn62-Pb36-Ag2 and Sn58-Bi58 alloys used to solder two copper wires in a butt joint. Tension, isotherma1 fatigue, and microhardness tests were conducted in order to characterize the mechanical properties. The staircase method was used to calculate the fatigue strength of the studied alloys. The optical microscopy, scanning electronic microscopy, and microana1ysis by EDS were used to characterize the microstructure of alloys. The solder pastes were analyzed by thermogravimetry (TG) and scanning differential calorimetry (DSC). The obtained result from the tension tests for the copper specimens without the joint was 488± 9 MPa. The results obtained for the tensile strength for the alloys Sn63-Pb37, Sn62-Pb36-Ag2, and Sn42-Bi58 to the copper joints with O.3Omm of thickness were 93± 8 MPa, 101± 1 MPa, and 79 ± 15 MPa, respectively. The Sn63-Pb37 alloy used to solder 0.15mm thickness joints presented the value equal to 133± 22 MPa to tensile strength. The results obtained to the isotherma1 fatigue strength to the Sn63-Pb37, Sn62-Pb36-Ag2 and Sn42-Bi58 alloys to the joints with 0.30mm of thickness were 34± 5 MPa, 38± 2 MPa and 37± 6 MPa, respectively. To the alloy Sn63-Pb37 used to solder the 0.15mm of thickness of copper joints was obtained the value of 28± 5 MPa. The Sn63-Pb37 presented the values of 10.1± 9HV and 7.9± 0.4 HV for the Vickers microhardness tests of specimens not submitted and submitted to the 1àtigue tests, respectively. The Sn62-Pb37 and Sn42-Bi58 presented the values equals to 12.2± 0.9HV and 15.3 ± 0.9 HV as the results of microhardness tests. The microstructure ana1ysis of the alloy by optical and MEV permitted the observation of the phases and of the defects presents in each alloy. In the case of Sn63-Pb37 it was possible to measure the size of lead rich phases before and after of fatigue test and the values obtained to the medium intercept length was equal to 2.3± 0.4 mm and 2.8± 0.7mm, respectively, and the soldering process used in this work allows to obtain a similar microstructure formed in the industry tine. The EDS ana1ysis permitted to obtain the chemical composition of the phases to each alloy. The ana1yze by thermogravimetry showed that the solder pastes Sn63-Pb37 and Sn42-Bi58 released approximately the same quantity of volatile gases, and the Sn62-Pb36-Ag2 solder paste lost less mass. The scanning differential calorimetry ana1yses showed that the solder pastes had the melting point in accordance with bibliographica1 referencesDoutoradoMateriais e Processos de FabricaçãoDoutor em Engenharia Mecânic

Lead environmental issues and new solder alloys in electro-electronics equipment

The use of Surface Mounted Technology (SMT) and the miniaturization of the electronics equipment are demanding new lead-free materials in the soldering process, due to its high toxicity to human being and environmental concerns. Global competitiveness has been driving industries to technological development as challenges to the manufactures and there is an effort to use alternative materials for the soldering electronic components to find an environment-friendly process. This paper presents a literature review involving soldering processes and describes the lead toxicity from related residue. The main solder alloy that is nowadays used to substitute tin-lead and European Directives are also presented

A educação profissional no Centro Profissional Dom Bosco (CPDB) de Campinas: uma leitura do olhar do aluno (p. 209-230)

ResumoA formação de cidadãos honestos e bons cristãos é objetivo pétreo das instituições salesianas. No Centro Profissional Dom Bosco (CPDB), além de se procurar desenvolver esses valores, são propiciadas aos alunos as condições para adquirirem conhecimentos para o trabalho técnico e a capacitação profissional, de forma que possam atuar com profissionalismo e ética em suas carreiras. Esta pesquisa tem como objetivo avaliar como esses valores são percebidos pelos alunos que participam dos cursos técnicos de Fabricação Mecânica e Informática, oferecidos pela instituição acima referida. O desenvolvimento desta pesquisa deu-se pela aplicação de um questionário para 48 alunos do segundo ano desses cursos. A análise e a interpretação das respostas quantitativas e qualitativas possibilitaram uma maior visualização da concepção e operacionalização da educação profissional no CPDB na ótica dos alunos, favorecendo a compreensão e a avaliação do trabalho desenvolvido.Palavras-chave: Educação profissional. Centro Profissional Dom Bosco. Pedagogia Salesiana. A Educação Profissional no Centro Profissional Dom Bosco (CPDB) – Campinas: Uma leitura do olhar do alunoAbstractThe formation of honest citizens and good Christians is a stony goal of the Salesian institutions. In Professional Center Don Bosco (CPDB), while trying to instill these values are favored students able to acquire knowledge for the technical work they do and done professionally. This research aims to evaluate how these values are perceived by students who participate in technical courses Mechanics and Computer Manufacturing offered by the institution. The development of this research was due to the application of a questionnaire to 48 students of the second year of these courses. The analysis and interpretation of quantitative and qualitative responses enabled a larger preview of the design and implementation of vocational education in Don Bosco Vocational Center in the view of students, favoring to comprehend and to evaluate the action developed.Keywords: Professional education. Don Bosco Professional Center. Salesian Pedagogy. La educación profesional en el Centro Profesional Don Bosco (CPDB) - Campinas: Una lectura de la mirada del estudiante ResumenLa formación de los ciudadanos honrados y buenos cristianos es la meta de piedra de las instituciones salesianas. En el Centro Profesional Don Bosco (CPDB), mientras trata de desarrollar estos valores se proporcionaron a los estudiantes las condiciones para adquirir el conocimiento del trabajo técnico y la formación profesional para que puedan actuar con profesionalismo y ética en sus carreras. Esta investigación tiene como objetivo evaluar cómo estos valores son percibidos por los estudiantes que participan en cursos técnicos y mecánicos de fabricación de ordenadores que ofrece la institución antes mencionada. El desarrollo de esta investigación se debió a la aplicación de un cuestionario a 48 estudiantes de segundo año de estos cursos. El análisis y la interpretación de las respuestas cuantitativas y cualitativas permiten una visión más amplia del diseño y puesta en práctica de la formación profesional en el Centro Profesional Don Bosco desde el punto de vista de los estudiantes, promover la comprensión y evaluación de los trabajos.Palabras clave: Educación profesional. Centro Profesional Don Bosco. Pedagogía Salesiana