Lyijytön tina

EU:n RoHS-direktiivi tuottaa elektroniikka-alalle suuria vaikeuksia. Erityisen kiusallinen yksityiskohta on lyijyn kieltäminen juotostinassa. Haitat tästä ovat merkittäviä, ja sotivat kaikilta osin direktiivin alkuperäistä tavoitetta, ympäristön pilaantumista, vastaan.

Elektroniikkateollisuuden pääasiallinen kokoonpanomenetelmä on ollut jo yli 100 vuoden ajan tinalla juottaminen. Teknologia on kehitetty kypsään kuntoon jo ennen toista maailmansotaa, ja luotettavuus on ollut teollisuudessa merkittävä tavoite aina tälle vuosituhannelle asti.

Juotostinan perusominaisuuksiin kuuluu juotoksen “kasteleminen”, eli tina tarttuu hyvin kuparijohtimiin, sitoen komponentin paikalleen. Juotosprosessissa matala sulamislämpötila on toivottavaa, useimmat eristeet (erityisesti muovit) sulavat helposti jos juotos joudutaan tekemään suuressa lämpötilassa tai lämmitys kestää liian kauan. Myös puolijohdekomponentit ovat arkoja korkeille lämpötiloille.

• Lyijytön tina vaatii suuremman sulamislämpötilan. Tämä lisää energian kulutusta erityisesti valmistuksessa.
• Lyijytön tina muodostaa kuusikulmaisen kiderakenteen, toisin kuin perinteinen 60/40 tina. Kiderakenne on hauras ja murtuu helposti taivutettaessa. Alle +13 asteen lämpötilassa tinan kiderakenne pyrkii muuttumaan ajan mittaan  nelikulmaiseksi. Tämä tinan toinen kidemuoto on epämetallinen ja johtaa huonosti sähköä. Muutosprosessia kutsutaan tinarutoksi. Lyijyttömällä juotetut komponentit siis irtoavat rasituksen alla tai kylmissä olosuhteissa laitteista ja aiheuttavat vakaviakin toimintahäiriöitä.
• Lyijytön tina kasvattaa kiderakenteisia karvoja tinan pintaan. Nämä karvat ovat erittäin ohuita, mutta saattavat sopivissa olosuhteissa kasvaa useita millejä pitkiksi ihan parissa vuodessa. Nämä karvat aiheuttavat oikosulkuja. (vastaavanlaisia karvoja kasvaa myös teräslevyjen sinkki- ja cadmiumpinnoitteisiin sopivissa olosuhteissa)
• Lyijytön ja lyijyllinen tina eivät sekoitu kovinkaan hyvin toisiinsa. Vanhojen laitteiden korjauksessa ei saisikaan käyttää lyijytöntä tinaa tai RoHS-direktiivin mukaisia komponentteja.
• Suuresta juotoslämpötilasta johtuen valmistajat lyhentävät juotosaikaa, estääkseen puolijohteita tuhoutumasta sekä eristeitä sulamasta. Vaara huonojen juotosten syntymiseen on suuri.
• Nopean juotostapahtuman aikaansaamiseksi valmistajat ovat siirtyneet käyttämään aggressiivisia juoksutteita. Nämä poikkeavat perinteisestä elektroniikkatinan juoksutteesta, sisältävät happoja. Valitettavasti happo syövyttää komponentit ja piirikortit helposti pilalle, joten piirilevyjen pesu juotoksen jälkeen on tehtävä erittäin huolellisesti.

Vastareaktioita RoHS-direktiiville:

• Kaikki elektroniikkalaitteet, joiden luotettavuusongelmat saattaisivat aiheuttaa hengenvaaran, on vapautettu lyijyttömän tinan käytöstä.
• Ilmailu-, avaruus- ja sotilaselektroniikka olivat ensimmäisiä, jotka kielsivät lyijyttömän tinan käytön. Perusteluna luotettavuusvaatimukset.
• Vanhojen (ennen 2006 valmistettujen) laitteiden huolto on myös vapautettu RoHS-direktiivistä.
• Direktiivi on voimassa vain Euroopassa. USA ei luultavasti liity direktiiviin.
• Aloite direktiivin kaatamiseen tai muuttamiseen järjellisempään suuntaan on olemassa.

Lähteet:

• http://www2.tukes.fi/sahko_ja_hissit/ohjeet/ROHS_direktiivi.html
• http://www.sigcon.com/Pubs/news/10_01.htm