Loodvrij vs. Loodsolder: Expert Vergelijking & Praktische Gids

Bijna alle elektronica gebruikt soldeer als een lijm die componenten/onderdelen aan een printplaat bevestigt. Of het nu gaat om loodvrije soldeer of loodsolder, de functies zijn vrijwel identiek. Maar verschillende producten en toepassingen kunnen andere soldeertypes vereisen.

De keuze van de soldeer kan invloed hebben op het solderproces. Als de keuze verkeerd is, wordt het solderproces lastig. Alles wat nodig is, is meer theoretische kennis over de keuze en het type soldeer. Met die kennis kun je een eenvoudig solderproces uitvoeren.

Afhankelijk van wat je wilt, kun je kiezen tussen loodsolder en loodvrije opties. Beide methoden hebben voor- en nadelen. Daarom, als je de kwaliteit van soldeerverbindingen wilt garanderen, moet je misschien de beste optie voor jou vinden.

(Automatische productie van soldeerboutspitsen voor solderen en assembleren van printplaten)

1. Wat is Soldeer? 

Wat is soldeer eigenlijk? Waarom zou je loodvrije soldeer kiezen in plaats van loodhoudende soldeer? En zijn er nadelen verbonden aan beide? Dit artikel belicht veel aspecten van loodvrije vs. loodsolder. Aan het einde begrijp je wat je moet weten over loodvrije en loodsolder.

Maar eerst: wat is soldeer? Soldeer is een metaallegering bestaande uit lood en tin die gesmolten wordt met een hete bout. De verwarming van de bout gebeurt bij hoge temperaturen van 600 Fahrenheit (ongeveer 315°C). Zodra de bout afkoelt, ontstaat er een sterke elektrische verbinding.

Traditionele soldeer die in de elektronica-industrie wordt gebruikt, is een mengsel van lood en tin. Het is belangrijk om te weten dat verschillende soorten soldeer voor verschillende doeleinden worden gebruikt. Ook in de loodgieterij wordt zwaar gebruikgemaakt van soldeer.

In de elektronica is het type soldeer dat monteurs gebruiken 40% lood en 60% tin. Dit heet een "Eutectisch Mengsel". Hoewel dit een chemische term is, smelt dit type mengsel bij temperaturen die ver lager liggen dan je zou verwachten.

(Het solderproces van een elektronische printplaat met elektronische componenten)

2. Loodvrije Soldeer VS. Loodsolder

Nu je begrijpt wat soldeer is, wat zijn loodvrije en loodsolder? Wat zijn de toepassingen van loodsolder? Hier is een duidelijke uitleg over het verschil en de belangrijkste voordelen van loodsolder, met name in de elektronica-industrie.

Met de drang om het gebruik van lood in elektronica te verminderen, wordt loodvrije soldeer nu bijna overal gebruikt. Op basis van gezondheids- en milieuredenen verbieden sommige richtlijnen het commercieel gebruik van lood. Dit betekent dat traditionele soldeers met lood niet meer beschikbaar zijn voor solderwerk (vooral voor hobbyisten).

Onlangs wordt traditionele tin-loodsolder snel vervangen door andere loodvrije soldertypes. Er zijn verschillende variëteiten op de markt verschenen. Een ervan bevat 0,7% koper en 99,3% tin.

Dit zou echter geen problemen hoeven te geven voor hobbyisten of thuisbouwers. Deze nieuwe loodvrije solders presteren precies zo als traditionele solders.

Dan is er loodsolder.

Loodhoudende soldeer is het uitgangspunt van de elektronica-revolutie. Het loodhoudende mengsel bevat een mengsel van (60% tin en 40% lood). De smeltpunten liggen rond de 170–190 °C. Informeel bekend als zachte soldeer, is de laagere smeltpunttemperatuur een voor de hand liggende keuze. Het lood is ook een materiaal dat de groei van tin-whiskers (tinhaartjes) voorkomt.

Er zijn genoeg redenen waarom we loodsolder gebruiken. De meeste hobby-solderaars gebruiken loodvrije soldeer in bijna al hun projecten. Niet-commerciële projecten of publieke doeleinden mogen loodsolder gebruiken. Deze projecten hoeven niet te voldoen aan strenge RoHS-regels.

Loodsolder is ideaal voor projecten vanwege de hoge smeltpunttemperatuur. Hier is geen hoge hitte vereist. De afkoeltijd is sneller door de hoge smeltpunten, wat de kans op koude soldeerverbindingen vermindert.

Met loodsolder hoeven hobbyisten niet te veel soldeer te besteden. In tegenstelling tot commerciële fabricanten is de afkoeltijd sneller. Minder gebruik is een grote reden waarom veel hobbyisten geen beperkingen ondervinden. Door het verminderde gebruik is er ook minder afval van loodsolder.

(Loodvrije soldeer, soldergereedschappen en een groene printplaat)

3. Waarom Gebruiken We Loodvrije Soldeer?

Loodvrije soldeer is beter in vergelijking met loodsolder. PCB-assemblers die zijn overgestapt op loodvrije soldeer, zijn vol van de voordelen.

Nieuwe RoHS-regelgeving

Eerst gebruiken we loodvrije soldeer om te voldoen aan RoHS-richtlijnen. RoHS (Restriction of Hazardous Substances) beïnvloedt de hele elektronica-industrie. Ook betrekt het de productie van elektronische producten. Met herkomst uit Europa beperken deze richtlijnen het gebruik van gevaarlijke chemicaliën in de productie van elektronische producten.

Op basis van RoHS-regels mogen elektronische fabrikanten die niet aan alle richtlijnen voldoen, geen zakendoen. Sinds 1 juli 2006 moeten alle toepasselijke producten voldoen aan RoHS-richtlijnen. Naast lood omvatten andere gevaarlijke chemicaliën benzylbutylftalaat, hexavalent chroom en diisobutylftalaat.

Bescherming van het milieu

Naast RoHS-regelgeving kiezen assemblers voor loodvrije solders om het milieu te beschermen. Lood dat in de grond komt, belandt in bodem, lucht en water. Het kan lang in de omgeving blijven.

Lood in brandstof veroorzaakt luchtvervuiling, vooral in stedelijke gebieden. Bodems nabij snelwegen en autosnelwegen accumuleren lood in de loop van de tijd. Wanneer stof opwaait, kunnen looddeeltjes in meren en rivieren terechtkomen. Lood kan zeeleven en bewoners rond meren negatief beïnvloeden.

Met lood besmette drinkwater kan na verloop van tijd gevaarlijk worden. Hoge blootstelling aan lood kan zwakte, anemie, hersen- en nierschade veroorzaken. Voor zwangere vrouwen kan lood gevaarlijk zijn. Het kan het zenuwstelsel van de ontwikkelende baby schaden.

Betere soldering van PCB

Ten slotte gebruiken fabrikanten loodvrije soldeer omdat het resulteert in betere PCB-soldering. Loodvrije solders spreiden niet tijdens reflow. Dit betekent dat de resultaten beter zijn bij PCB-soldering. Tijdens loodvrij solderen is er geen snelle sjabloonslijtage en andere grote problemen.

Printplaatfabrikanten die loodsolder gebruiken, ervaren waarschijnlijker gaten en doorboorgat-opwaartsbeweging. Al deze gevallen voordoen vooral bij gebruik van loodsolder. Maar de resultaten op een PCB zijn uitstekend bij gebruik van loodvrije soldeer.

Als je de PCB-resultaten van loodvrije en loodsolder vergelijkt, zie je een groot verschil. De producten die je ziet van loodvrije PCB's zijn perfect. Alle componenten kleven goed aan de printplaat bij gebruik van loodvrije soldeer.

(Een rol loodsolderdraad op een geïsoleerde witte achtergrond)

4. Wat zijn de Nadelen van Loodvrije Soldeer ten opzichte van Loodsolder?

Loodsolder is gemakkelijk te verwerken

Hoewel loodvrije soldeer uitstekend presteert, zijn er gebieden waar loodsolder beter presteert. Eerst is loodsolder relatief gemakkelijk te hanteren. Zelfs als een peuter het ingeniet of eet, absorbeert het lichaam het als giftig.

In tegenstelling tot loodvrije soldeer, is zuiver lood eenvoudig te hanteren en van handen af te wassen. Dat is niet het geval bij loodvrije soldeer. Nog steeds is loodsolder gemakkelijk te leren. Als je veel over soldeer wilt leren, krijg je meestal training met loodsolder.

Lagere temperatuur nodig

Naast gemakkelijke verwerking, heeft loodsolder een lagere temperatuur nodig om te smelten. Loodvrije solders smelten bij hoge temperaturen van ongeveer 217°C/422°F. Dat is niet het geval met loodhoudende solders. Deze vereisen temperaturen van 183°C/361°F. De elektronische componenten en PCB-materialen moeten in staat zijn om zeer hoge temperaturen te weerstaan.

Minder kwaliteitsproblemen met de bout

Met loodsolder zijn er ook minder kwaliteitsproblemen met de bout. Het loodvrije solderproces vereist het gebruik van hoge-vermogen soldeerbouten. Hiermee kun je je bout beschadigen. Dit kan weer kwaliteitsproblemen op je printplaat veroorzaken. Dat is niet het geval als je kiest voor loodsolderen.

Vanwege de hoge solder temperatuur die vereist is tijdens loodvrij solderen, moet je de bout snel verwijderen. Je voorkomt zo'n scenario door te solderen met lood. Veel printplaatfabrikanten zijn zich van dit factor bewust.

Gebrek aan oppervlaktespanning

Wellicht het grootste nadeel van loodvrije soldeer is het gebrek aan oppervlaktespanning. Loodvrije soldeer kan geen externe krachten weerstaan. Als het blootgesteld wordt aan harde omstandigheden, kunnen componenten gemakkelijk loskomen.

Houdbaarheid

Verleng de houdbaarheid van loodsolderflux die door de fabrikant wordt gebruikt. Dat is niet het geval bij loodvrij solderen. Door blootstelling aan zuurstof bij loodvrij solderen, houdt de verandering niet lang. Zuiver lood bestaat uit lagere verouderingsmechanismen. De houdbaarheid is 2x langer in vergelijking met loodvrij solderen.

(Loodvrije soldercomponenten op een printplaat)

5. Het Prestatieverschil tussen Loodvrije soldeer VS. Loodsolder

Verschil in Smeltpunt

Prestatietechnisch werken lood en loodvrije soldeer iets anders. Het eerste verschil is het verschil in smeltpunt. Loodvrije soldeer vereist enkele van de hoogste bouttemperaturen. Vanwege de hoge smeltpunten moet je klaar zijn voor langere wachttijden.

Zoals kort vermeld, is het smeltpunt van traditionele loodsolder ongeveer 183°C. Aan de andere kant is die van loodvrije soldeer 217°C. Omdat het smeltpunt van loodvrije soldeer hoog is, heeft het een paar gevolgen. Bijvoorbeeld, de stijgende temperatuur leidt later tot oxidatie van de soldeer. De solder temperaturen kunnen ook elektrolytische condensatoren beïnvloeden.

Benettingsvermogen 

Het verschil in benettingsvermogen is een ander onderscheidend factor. Bij PCB's is benetting hoe goed het gesmolten soldeerpasta bindt met PCB-componenten. Onvoldoende benette soldeer ziet er grijs en mat uit. Benetting gaat langzamer bij gebruik van loodvrije soldeer en ziet er mat uit. Maar traditionele loodsolderverbindingen zijn glanzend en schoon. Onvoldoende benettingsvermogen is gevaarlijk voor de verbindingen van een PCB. Het maakt de verbindingen slecht presteren en hoge afkeurpercentages van printplaten.

Verschillende toepassingstemperatuur

Tot slot is verschillende toepassingstemperatuur nog een prestatieverschil tussen de twee. Loodvrije soldeer vereist hoge soldeerbouttemperaturen. Hetzelfde geldt niet voor loodsolder. Zelfs de hersteltemperaturen voor loodvrije soldeer moeten iets hoger zijn dan die van loodsolder.

(Een close-up van loodvrije soldeer en een soldeerpistool)

6. Het Fysieke Verschil tussen Loodvrije soldeer VS. Loodsolder

Er zijn een paar fysieke verschillen om te noteren tussen loodsolder en loodvrije soldeer. Wellicht het grootste verschil is de grondstoffen. Bij de productie van de twee gebruiken fabrikanten flux. Bij toevoeging van loodsolderpasta noemen we het loodverandering. Maar bij toevoeging van loodvrije soldeerpasta heet het loodvrije flux.

Het volgende fysieke onderscheidende aspect is het verschil in gebruik. Vooral loodsolder vindt veel gebruik in hobbyistenprojecten. Deze projecten vallen niet onder strenge RoHS-richtlijnen. Maar aan de andere kant geldt loodvrij solderen voor serieuze projecten die aan RoHS-richtlijnen moeten voldoen.

Loodvrije soldeerverbindingen zijn grijs, mat en ruw van uiterlijk. Maar als je loodsolderverbindingen onderzoekt, zijn de meeste ervan glanzend en schoon. Ze vertonen een gepolijst uiterlijk en een zachter look. Ook in termen van dichtheid is loodsolder iets zwaarder dan loodvrije soldeer. Loodsolder is 8,5 g/m², terwijl loodvrije soldeer 3,5 g/m² is.

(Loodvrije solders op een geïsoleerde witte achtergrond)

7. Loodvrije soldeer vs. Loodsolder– Defecten veroorzaakt door loodvrije soldeer

Loodvrij solderen, met name met RoHS-compliante richtlijnen, is geen nieuw concept meer. Honderdduizenden printplaatassemblers gebruiken het tijdens printplaatmontage. Er zijn echter een paar opvallende defecten die komen met loodvrij solderen. Deze defecten betreffen vaak dikke, meerlagige PCB's.

Tin-whiskers (Tinhaartjes)

Op dit punt onderzoeken we de belangrijkste defecten die loodvrije soldeer veroorzaakt. Het eerste defect dat loodvrije soldeer veroorzaakt, zijn tin-whiskers. Tin-whiskers zijn dunne, geleidende naaldachtige of draadachtige structuren die uitsteken uit het oppervlak van een PCB. Deze oppervlakken bestaan uit tin als eindoppervlakte.

Helaas vormen tin-whiskers een belangrijk defect veroorzaakt door loodsolder. Tin-whiskers veroorzaken kortsluitingen op een printplaat. Als je dit wilt voorkomen, heb je ervaring nodig met een soldeerbout. Je hebt goede ervaring nodig bij het werken met loodvrije soldeer. Je hebt ervaring, oefening en kennis nodig bij het solderen.

Groei van metalen dendrieten

Naast de groei van tin-whiskers, is een ander probleem veroorzaakt door loodsolder de groei van metalen dendrieten. De ontwikkeling van metalen dendrieten is een ander probleem dat de functionaliteit van een bord beïnvloedt. Een dendriet is een dendrietvormige metaaloxide-afzetting of een stuk metaal dat je vindt aan het oppervlak van PCB-isolatie.

Metalen dendrieten hebben verschillende groeiprocedures die afwijken van tin-whiskers. De metalen dendrieten ontstaan door ionische elektromigratie en zijn ook gevaarlijk voor een printplaat. Volgens PCB-assemblers veroorzaken ze ook kortsluitingen. Deze kortsluitingen kunnen dan de functionaliteit van een bord beïnvloeden.

Genereren van CAF

Derde, loodvrije soldeer neigt tot het genereren van CAF (Conductive Anode Filament). Conductive Anode Filament treedt ook op door elektrochemische reacties. Net als de vorige twee is Conductive Anodic Filament een groot probleem dat resulteert in PCB-falen.

Hoewel loodvrij solderen ideaal lijkt vergeleken met loodsolderen, heeft het zijn nadelen. Zoals je ziet, is Conductive Anode Filament zo'n probleem. Als fabrikanten dit probleem niet tijdig herstellen, kan het op hun einde duur worden.

Tin-defect (Tinpest)

Ten slotte hebben we de tinpest of tin-defect als een ander probleem dat loodvrije soldeer kan veroorzaken. Veel elektronische fabrikanten worstelen hier veel mee. Het optreden van tinpest/defecten is niet wenselijk.

Tinpest ontstaat tijdens spontane polymorfisme-faseverandering. Als de temperatuur lager is dan 13 graden Celsius, zullen er merkbare veranderingen zijn. Het verandert van wit tin met een dichtheid van 7,30 g/cm³ naar grijs met een dikte van 5,77 g/cm³.

Theoretisch zijn tinpest of defecten bedreigend. Veel printplaatfabrikanten doen hun best om tinpest te vermijden. Hoewel het kan leiden tot betrouwbaarheidsrisico's, komen ze zelden voor omdat er meestal een mengsel van onzuiverheden in het tin zit.

Al het bovenstaande zijn mogelijke defecten die kunnen optreden bij gebruik van loodsolder. Belangrijk om te weten is dat dit niet allemaal zijn. Anderen zijn koperverontreiniging, kopererosie, fillet-opwaartsbeweging. Sommigen melden krimpgaten en lagere vloeibaarheid, anderen rapporteren strakkere werkparameters.

Zoals je ziet, zijn de defecten die loodvrije soldeer kan veroorzaken, talrijk. Het elimineren of minimaliseren van dergelijke zwaktes is echter niet zo moeilijk. Zolang fabrikanten zich houden aan moderne soldertechnologieën, kunnen ze dergelijke problemen voorkomen.

(Defecten van loodvrij solderen)

8. Loodvrije soldeer vs. Loodsolder– Hoe kiezen we de beste loodsolderoplossing?

Hoe ga je te werk om het type soldeer te kiezen? Moet je voor lood of loodvrije soldeer gaan? Lang was soldeer met lood een universele oefening. Niemand twijfelde eraan. Maar dingen begonnen te veranderen omdat lood schadelijke effecten heeft op de gezondheid.

Lood kan leverfalen en nierschade veroorzaken. Het is nog erger voor zwangere moeders die het ingenieten. Omdat velen de schadelijke effecten van lood zagen, startte een beweging naar de adoptie van loodvrije soldeer. Loodvrije soldeer bevat geen lood. Grote commerciële elektronicafabrikanten benadrukken het gebruik ervan.

Vandaag, als je scherp genoeg bent, zul je merken dat loodvrije soldeer van toepassing is in bijna alle elektronische apparaten, hoewel sommigen beweren dat het iets moeilijker is om mee te werken (zoals de hoge smeltpunten). Toch zullen we de moeilijkheden stapje voor stap overwinnen.

Maar alles wat we nu kunnen zeggen is dat de keuze van lood afhangt van je project. Ben je een hobbyist die wat over solderen wil leren? Misschien ben je geen commerciële printplaatfabrikant. Als dat het geval is, dan vind je loodsolder ideaal. Het is goedkoop en je schendt geen RoHS-richtlijnen omdat het niet commercieel is.

Maar ben je een hoogwaardige fabrikant die producten wil verkopen? Dan wil je misschien overstappen op loodvrije soldeer. Loodvrije soldeer is milieuvriendelijk en niet gevaarlijk voor de menselijke gezondheid. Ze leveren ook enkele van de beste printplaat-solderresultaten. Als kwaliteit voorop staat, kies dan voor loodvrije soldeer.

(Een printplaat repareren met loodvrije soldeer)

Samenvatting

Dus daar heb je het: een uitgebreide gids die je moet weten over loodvrije soldeer en loodsolder. Afhankelijk van je project moet je kiezen tussen loodsolder en loodvrije soldeer. Zorg ervoor dat je loodsolder vermijdt, want je kunt in problemen komen met de autoriteiten. Solderen met loodvrije soldeer levert de best mogelijke resultaten op.

Heb je nog verdere vragen die dringende oplossingen nodig hebben? Bel ons als je het passend vindt voor al je lood- of loodvrije solderbehoeftes. We helpen je graag. Bij ons zijn je verzekerd van hoogwaardige informatie of loodvrije PCB-oplossingen. We hebben een team van ondersteunende en zeer responsieve medewerkers. Op elk moment zijn ze klaar om je te helpen met al je vragen en zorgen.