Autor: shaslyk135
Redakcja: Dondu
Zgodnie z nią ilość materiałów takich jak np. ołów, kadm i rtęć musi być zmniejszona do minimum (nie dotyczy to urządzeń wojskowych, lotniczych i medycznych). Zawartość ołowiu w zwykłym stopie lutowniczym wynosi nawet ponad 50%. W bezołowiowym nie może być to więcej niż 0,1%. Przyczynia się to do powstawania cynowych wąsów.
Czym one są?
Cynowe wąsy (ang. tin whiskers) są strukturami tworzącymi się spontanicznie na powierzchni cyny (i wielu innych metali). Zjawisko to było znane już w latach 40 XX w. i poradzono sobie z nim dodając ołów do stopu (już 3% ołowiu hamuje ich rozwój).Wąsy mogą zewrzeć sąsiadujące ścieżki powodując wiele komplikacji i awarii. Ich kształtu nie da się konkretnie określić, czasami są proste, czasem zwinięte, innym razem zagięte.
Średnica whiskerów to średnio 1µm, długość dochodzi aż do 10mm, a obciążalność nawet ponad 10mA.
Tak rosną wąsy pod mikroskopem w zaledwie 46 godzin (!):
a tak na zdjęciach:
 |
| Wzrost wąsów cynowych. Źródło: NASA |
Okoliczności powstawania cynowych wąsów nie zostały jeszcze do końca zbadane. Ich rozwój może zacząć się nawet kilka godzin po lutowaniu, choć najczęściej występuje po kilku latach. W przypadku sprzętu RTV może to mieć duże znaczenie i być przyczyną częstego psucia się urządzeń, ponieważ nie został jeszcze wynaleziony stop bezołowiowy na którym nie rosną wąsy.
 |
| Wyrastające wąsy (źródło Wikipedia). |
Najgłośniejsze awarie spowodowane whiskerami
Jedną z głośniejszych spraw było zablokowanie pedałów gazu w samochodach Toyota. Powodowało to dziwne przyśpieszanie samochodów i niewielkie wypadki. Nikt nie chciał uwierzyć poszkodowanym do momentu, gdy zbadano sterownik pod mikroskopem:
 |
| Wąsy znalezione w Toyota-ch. |
Okazało się, że winny był włosek o długości 1,9 mm! Zwierał on układ potencjometru powodując fałszywe odczyty. Tyle wystarczyło, żeby spowodować kolizję i narazić na utratę zdrowia lub życia.
Kolejnym znanym przypadkiem była pseudo awaria w elektrowni atomowej Millstone w Waterford. Karta pomiarowa systemu reaktora atomowego wykryła zbyt niskie ciśnienie w przewodach. Awaryjnie wyłączono reaktor, po późniejszym sprawdzeniu okazuje się, że ciśnienie jest w normie. Rozwikłanie zagadki następuje dopiero po zbadaniu karty pod mikroskopem. Winny oczywiście cynowy wąsek.
 |
| To mogło się źle skończyć. |
Wszystkie te wypadki całe szczęście okazały się niegroźne, ale łatwo sobie wyobrazić co by się mogło stać, gdyby whisker wyrósł gdzie indziej.
NASA od wielu lat napotykała na problemy z wąsami i zajmowała się ich badaniem. Duża ilość zdjęć dostępna jest pod adresem: http://nepp.nasa.gov/whisker/photos/index.html
 |
| Kondensator radioodbiornika obrośnięty whiskerami. Źródło NASA |
 |
| Wąs łączący wtyk z pinem. Źródło NASA |
Gdyby nie strzałka, nie łatwo byłoby go zobaczyć nawet na powiększeniu rzędu 45x:
powiększmy więc do 200x:
 |
| Wąs pomiędzy pinami złącza ZIF. Źródło: NASA |
... i zwarcie gotowe, gdyby poszło w kierunku drugiego pinu, a nie obudowy.
A tutaj piękne zwarcie:
 |
| Zwarcie pinów. Źródło: NASA |
Jak się przed tym ochronić?
- stosować tradycyjne spoiwo zawierające Pb, czyli postępować niezgodnie z europejskim prawem :-)
- po uszkodzeniu sprzętu dokładnie obejrzeć płytkę pod lupą i przetrzeć pędzelkiem, ponieważ whiskery łatwo się kruszą,
- z tego samego powodu (łatwe kruszenie) można używać myjek utrladźwiękowych,
- można także wykorzystać sprężone powietrze,
- mieć się na baczności i ... wykupić polisę ubezpieczeniową,
- ... złożyć w ofierze ... tylko co lub kogo i komu? Macie jakieś pomysły? :-)
A tutaj ciekawostka - zniszczenie wąsa za pomocą multimetru:
I pomyśleć, że całej "wąsatej" afery by nie było, gdyby nie dyrektywa RoHS, ale oceńcie sami.
Na koniec jeszcze raz ku przestrodze:
 |
| Ciekawe, czy na PCB, ktoś zauważyłby ludzki włos w szczególności blond? :-) |
Ciekawe materiały
- Opis przypadku Toyoty (NASA) .PDF (kopia)
- NASA: Tin Whisker (and Other Metal Whisker) Homepage
- Sn Whisker
Cieszę się, że ktoś ma odwagę głośno o tym mówić. Ja jestem od dawna przeciwnikiem tej dyrektywy. Jest ona równie "mądra" co zakaz żarówek. Nie chcę tworzyć teorii spiskowych, ale jak ta dyrektywa wpływa na żywotność sprzętu wynika z artykułu. Pamiętam, że było takie ryzyko, że zacznie ona obowiązywać w sprzęcie medycznym. Wtedy najprawdopodobniej mielibyśmy efekt w postaci ofiar śmiertelnych.
OdpowiedzUsuńPytanie, czy dyrektywa powstała aby chronić środowisko czy użytkowników przed zatruciem ołowiem?
Z ołowiem jest mniej więcej jak z rakotwórczym eternitem. Dopóki nie jest ścierany i wdychany, dopóty nie jest szkodliwy. W końcu nie jemy płytek PCB :-)
UsuńZ drugiej strony skoro wiemy, że jest dla nas szkodliwy nie powinniśmy go wprowadzać naszego otoczenia zachowując go tylko tam, gdzie jest to faktycznie niezbędne.
Z trzeciej strony, poziom jakości aktualnie produkowanych urządzeń jest tak duży, że mój Radmor 5102 działa od ponad 30 lat bez większych problemów (poza potencjometrami wymienianymi co parę lat). Przez te 30 lat nie zakupiłem żadnego innego wzmacniacza do sprzętu audio. Gdyby był wyprodukowany zgodnie z ROHS pewnie już wymagałby naprawy :-)
A co to oznacza? Nie kupuję, to nie daję zatrudnienia, ... ROHS to przy okazji więcej miejsc pracy, choć niekoniecznie w Polsce :-)
Każdy kij ma co najmniej dwa końce ... nie ma prostych odpowiedzi i decyzji.
... oczywiście opary podczas lutowania są problemem, ale są przecież na to rozwiązania przemysłowe.
UsuńA gdzie tam od razu przemysłowe ;) Wystarczy zwykły kawałek rury 100 z wentylatorem na końcu i opary nawet nie zdążą zrobić nam krzywdy ;)
UsuńPiszesz o niewielkim procencie populacji zajmujących się hobbystycznie elektroniką, lub pracujących w małych firmach, które nie patrzą na to pod tym kątem.
UsuńWentylator to za mało - w ten sposób zanieczyszczamy powietrze, a tego nie chcemy. Powinien być dodatkowo co najmniej odpowiedni filtr-pochłaniacz z reguły z węglem aktywnym, który co jakiś czas należy wymieniać.
nieprawdopodobne :O
OdpowiedzUsuńbrawo UE !!
dondu - masz rację, przecież nikt nie będzie jadł lutów ani narkotyzował się na płytką PCB :D
a jak do wąsów ma pokrycie płytki lakierem lub innym zabezpieczeniem np PLASTIK 70?
OdpowiedzUsuńPodobno to nie pomaga, ale są to niesprawdzone informacje
UsuńSamo stosowanie stopu bezołowiowego wpływa na jakość produkowanej elektroniki. Stop taki wymaga wyższej temperatury, a sami wiemy co to oznacza dla elementów. A podczas sygnięcia po wyjściu z pieca lutowniczego, dają się we znaki jeszcze większe naprężenia termiczne.
OdpowiedzUsuńW 2013 RoHS 2 weszło w życie. W połowie 2014 roku zakazy obejmą urządzenia medyczne, a od 2017 roku aparaturę pomiarową i elementy systemów sterowania. Czytaj, jeszcze więcej sterowników w elektrowniach, kopalniach, okrętach i samolotach.
To wszystko jest o tyle ciekawe, że tej samej unii jakoś nie przeszkadza wprowadzanie do obiegu rtęci w postaci świetlówek, które w przeciwieństwie do płytek zawierających stopy z ołowiem mogą się zbić i uwolnić rtęć do środowiska w formie praktycznie nie do pozbierania. Ale jeszcze śmieszniejsze jest to, że ta sama rtęć, która jest w świetlówkach już w postaci termometrów lekarskich jest zakazana... Tak to jest kiedy pseudohumaniści zabierają się za ulepszanie świata.
UsuńW sprawie żarówek, być może istotnym argumentem jest łatwa redukcja ilości zużywanej energii niezbędna, by nie inwestować w nowe sieci energetyczne i modernizację starych.
UsuńInfrastruktura jest bardzo kosztowna, a przy ciągłym rosnącym zapotrzebowaniu na energię elektryczną, można łatwo podjąć decyzje dot. pewnego kompromisu: Wprowadzamy świetlówki zamiast inwestować w infrastrukturę.
Pamiętajmy, że rozbudowę infrastruktury będziemy finansować z naszych kieszeni - podatki lub wyższe ceny za prąd.
Z naszego punktu widzenia może więc to wyglądać inaczej niż z punktu widzenia osób, które mają dostęp do wszelkich danych.
Normalnie jakieś jaja. Co prawda mialem przerwe w zabawie z elektroniką ale jak widać nosem czułem pismo. Pierwsze o czym pomyślalem że to deryktuwa dla psucia sprzętu, A teraz z drugiej strony, Jak szybko te wąsy się rozwijają od złutowania? Bo przypominam że wlaśnie czeka ustawa o prawach konsumenta - jeśli sprzęt więcej niż raz trafi do serwisu w ciągu 2 lat - konsument może (czytaj dostanie z twojej kieszeni) zwrot 100% kwoty za sprzęt. (Jak na razie AGD ale tam często elektroniki pod dostatkiem)
OdpowiedzUsuń