Fare for bly i PCB-produktion: Risici og løsninger

Farerne ved bly

Bly har været brugt i forskellige industrier i over tusind år. Det bruges også i produktionen af PCB-kort (Printed Circuit Board). I øjeblikket er det globale årlige forbrug af bly ca. 5 millioner tons. Heraf bruges 81% i batterier. De næststørste anvendelser er i hvid blyoxidmaling og våben, som hver tegner sig for omkring 10%. Disse tre er de vigtigste destinationer for store mængder bly. Faktisk er den mængde, der bruges i printkortproduktion og loddeindustrien til elektroniske produkter, kun 0,49%. Men fordi det er spredt over så stort et område og er meget vanskeligt at genanvende og genbruge, kan den forurening og skade, det forårsager, ikke betragtes som mindre. Farerne ved bly er tydelige ud fra dette.

Tabel 1: Fordeling af globalt blyforbrug efter branche

Blykoncentration i blodet vs. sundhedspåvirkning

Bly er en “dræber” af celler. Når blykoncentrationen i blodet når op på 15 mg pr. 100 ml, kan det forårsage forsinket udvikling og nedsat intelligens hos børn. Desuden er nerveskaderne mere alvorlige, jo yngre barnet er. Blyforgiftning viser sig som overdreven bevægelse, ophidselse, dårlig søvn, appetitløshed, hyppig vandladning eller sengevædning, irritabilitet, humørsvingninger og endda dårlig hørelse og sproglige udtryksevner. Farerne ved bly er meget forfærdelige, så det haster med at skifte til blyfri produktion i printkortproduktionen.

Farerne ved bly i PCBA-blod

Blyforbindelser siver let ned i grundvandet, hvilket bliver en potentiel krise for drikkevandet. Tag Japan som eksempel: landets miljøbeskyttelsesregler kræver, at bly i grundvandet ikke må overstige 0,3 ppm (0,3 mg/l). I USA er grænsen for bly i drikkevand i EPA 40 CFR 141 endnu strengere med en øvre grænse på kun 15 ppb (0,015 mg/l). Ifølge TCLP-toksicitetsudvaskningstesten i U.S. Environmental Protection Agency's EPA 40 CFR 261 må den maksimale udvaskbare mængde bly kun være 5 mg/l. Men den mængde bly, der udvaskes fra forskellige lodninger i den almindelige printpladeproduktion, når de kasseres i naturen, er hundredvis af gange højere end udvaskningsmængden i ovenstående test. Faren ved bly er så stor - hvordan kan det undgå at gøre folk forsigtige og bange? Derfor er skiftet til blyfri produktion i fremstillingen af printplader til elektroniske produkter bydende nødvendigt.

Tabel 2: Grænseværdier for bly i drikkevand (globale standarder)

Bly og blyfri lodning i PCB-produktion

Blylod (også kendt som SnPb-lod) er en metallegering med bly (Pb i det periodiske system) og tin (Sn i det periodiske system) som de grundlæggende komponenter. For mange år siden blev brugen af blyrør og alle vandforsyningsrør, der var forbundet med blylod, forbudt i nye amerikanske vvs-systemer. Kort tid efter blev de arbejdsmæssige risici ved blylodning også overvejet, og blybaseret lodning blev en dokumenteret sundhedsfare på arbejdspladsen. Det støv og de dampe, der opstår ved lodning med bly, anses for at være giftige ved indånding.

Derfor fortsætter udfasningen af blyloddet på grund af dets negative indvirkning på miljø og sundhed. Blyfri loddetin er en erstatning for de traditionelle 60/40 og 63/37 SnPb-loddetin. I 2006 vedtog Den Europæiske Union (EU) RoHS-direktivet (Restriction of Hazardous Substances). USA fulgte efter og tilbød skattelettelser til alle virksomheder, der reducerede brugen af blybaseret loddetin. Nutidens blyfri loddeformuleringer har forskellige procentdele af følgende:

Almindelige blyfri loddekomponenter

• Kobber (Cu)
• Tin (Sn) - primær komponent
• Sølv (Ag) - Forbedrer styrken
• Nikkel (Ni) - Forbedrer holdbarheden
• Zink (Zn) - Hjælper med flowet
• Bismuth (Bi) - sænker smeltepunktet
• Antimon (Sb) - Øger hårdheden

Vigtige datoer for overholdelse af RoHS

• 12006 - EU RoHS 1 træder i kraft
• 22011 - Første større RoHS-revision
• 32019 - RoHS 2 håndhævelse强
• 42021 - Den globale udbredelse overstiger 85%

Det ultimative mål er at vælge loddelegeringer af høj kvalitet, som i kombination med andre spormetaller vil opnå fremragende mekaniske egenskaber.

Sammenligning af bly og blyfri loddepasta

Når man ser på loddetemperaturer, afhænger det af legeringskombinationen og kvaliteten. Men generelt bliver 60/40 tin/bly-loddet flydende ved 361°F. Jo højere tinindhold, jo højere smeltepunkt og jo højere produktomkostninger. Bly-tin-lodder er nemmere at bruge; de flyder godt og kan nå arbejdstemperaturer hurtigere.

Med hensyn til sikkerhed indebærer blyholdigt loddemateriale dog betydelige risici og må kun bruges, hvis det er tilladt af myndighederne. De skal også bortskaffes korrekt. Bly er skadeligt for miljøet, giftigt for kroppen, og der er risiko for, at det hurtigt optages i blodet.

Blyfri loddepasta smelter ved en højere temperatur, omkring 422°F. Selv om højere temperaturer kræver ændringer i loddemetoderne, har samlinger loddet med blyfri loddepasta vist sig at være pålidelige.

Fordi blyfri loddepasta har dårligere befugtningsevne end blyholdigt loddetin, vil loddesamlingernes udseende være anderledes.

Er dit printkort lavet med en blyfri proces? Hvordan kan man se det?

PCBASAIL har længe kraftigt anbefalet blyfri printplader for at sikre produktionen af grønne produkter. Hvad er det egentlig, der gør et printkort blyfrit, og hvordan kan vi se, om et printkort er fremstillet i en blyfri proces?

Kontrol af udseende

Blyholdigt loddetin har en lysende hvid overflade. Blyfrit loddetin ser lysegult ud på grund af dets kobberindhold. Denne farveforskel er en af de nemmeste måder at skelne mellem de to på.

Berøringstest

Gnid fingeren hen over loddet: Blyfri loddetin efterlader et lysegult mærke, mens blyholdigt loddetin efterlader et sort mærke. Vask altid hænder efter denne test.

Analyse af sammensætning

Blyholdigt loddetin indeholder tin og bly. Blyfrit loddetin har < 500 PPM bly, med hovedkomponenter som tin, sølv eller kobber. “Blyfri” betyder spormængder, ikke nul.

Matchning af brug

Blyholdigt loddetin bruges sammen med blyholdige komponenter og værktøjer. Blyfri processer kræver kompatible blyfri komponenter for at opretholde overensstemmelse.

Fra et brugsperspektiv bruges blyholdigt loddetin til lodning af blyholdige produkter, og de anvendte værktøjer og komponenter er alle blyholdige. Med indførelsen af disse aspekter kan du tydeligt og hurtigt identificere, om et PCBA-kort bruger blyfri lodning, når du støder på det.

Forskelle mellem blyholdige og blyfri PCB'er

Loddeevne

Smeltepunktet for den blyfri proces er 218 grader, mens smeltepunktet for blyholdig varmluftslodning er 183 grader. Loddeevnen for blyfri loddemetal er højere end for blyholdigt loddemetal. Blyholdige processer har relativt dårlig fasthed, og lodning er tilbøjelig til kolde loddeforbindelser. Men fordi temperaturen på blyholdige processer er relativt lav, er der mindre termisk skade på elektroniske produkter, og PCB-overfladen er lysere.

Forskelle i omkostninger

I blyfri processer øger de tinstænger, der bruges til bølgelodning, og de tintråde, der bruges til manuel lodning, omkostningerne med ca. 3 gange. Omkostningerne til loddepasta, der bruges til reflow-lodning, stiger med ca. 2 gange.

Sikkerhed

Bly er et giftigt stof. Langvarig brug skader menneskers sundhed og miljøet.

Selv om blyholdige processer har fordele som lavere priser og lysere overflader, er pladsen til blyholdige processer blevet mindre i de senere år under pres fra miljøbeskyttelsespolitikker. Hovedårsagen er, at spildevandet udledes fra blyholdige PCB-processer, og når blyholdige PCB-produkter kasseres, uanset om de bortskaffes ved nedgravning eller forbrænding, vil bly i sidste ende vende tilbage til miljøet gennem forskellige medier, hvilket forårsager alvorlig blyforurening og stor skade på miljøet og menneskets overlevelse.

Sådan forebygger PCBASAIL risiko for bly

Blyfri loddetråd er naturligvis mere sikker end blyholdig loddetråd. Men selv med blyfri loddetråd skal man være opmærksom på sikkerhedsbeskyttelse under brug. Desuden kommer fluxen i loddetråden i kontakt med loddekolben ved høj temperatur under lodning, fordamper og danner dampe. Disse dampe indeholder kolofonium og kemiske råstoffer. Langvarig indånding kan forårsage skadelige virkninger på menneskekroppen. Derfor er blydampe den største fare, man skal beskytte sig imod under lodning. Selv når man bruger blyfrit loddetin, kan det indeholde spor af bly. Selvom blyfrit loddetin har mindre indvirkning end blyholdigt loddetin, skal vi beskytte os mod de mindste risici. Det er vigtigt at bruge loddetråd, der opfylder standarderne, og træffe passende beskyttelsesforanstaltninger for at sikre sundheden.

Samtidig skal vi også være klar over, at selv om blyfri loddetråd har mindre indvirkning på miljøet og menneskekroppen end blyholdig loddetråd, indeholder den stadig en vis mængde bly og er ikke helt uskadelig. Når man bruger et loddejern til lodning, er det derfor afgørende at vælge tintråd, der opfylder RoHS-standarderne, og træffe effektive forebyggende foranstaltninger for at sikre sikkerheden i driftsprocessen.

Vigtige sikkerhedsforanstaltninger

1. Brug handsker, masker eller gasmasker under lodning for at reducere indånding af blydampe.
2. Sørg for god ventilation på arbejdspladsen for at sænke de luftbårne blykoncentrationer.
3. Vask hænder og ansigt grundigt efter arbejdet for at fjerne eventuelle blyrester på huden.
4. Planlæg rimelige arbejdspauser (f.eks. 15 minutter efter 1 times arbejde) for at mindske den fysiske belastning.
5. Indtag sunde vaner: reducer rygning og drik masser af vand for at hjælpe med at skylle giftstoffer ud af kroppen.

Tilrettelæg arbejdstiden på en fornuftig måde. Undgå at arbejde uafbrudt i lange perioder. Hvis man f.eks. hviler sig i 15 minutter efter at have arbejdet i 1 time, hjælper det med at reducere den fysiske belastning. Derudover hjælper det at udvikle andre gode levevaner også med at forhindre farerne ved blydampe. For eksempel ved at reducere rygning og drikke mere vand for at fremme udskillelsen af giftstoffer fra kroppen. Gode levevaner, som f.eks. at holde op med at ryge og drikke mere vand, kan være med til at reducere sundhedsrisikoen ved blydampe.

Vigtige fakta

• Bly har en halveringstid på mere end 40 år i miljøet
• Den globale genbrugsrate for bly er kun ~60%
• Blyfri printkort reducerer miljøpåvirkningen med 70%
• RoHS-overensstemmelse dækker 95% elektronik i EU