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EuroWire – Settembre 2010
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articolo tecnico
Gli elementi composti sono una soluzione
frequentemente adottata per risolvere
questo problema, soprattutto sotto forma
di rivestimenti a base di stagno puro
applicati alla superficie della lega di rame.
Solo con poche eccezioni, la direttiva RoHS
(Restriction of Hazardous Substances),
entrata in vigore il 1° luglio 2006, vieta i
tipici composti di piombo-stagno che si
utilizzavano precedentemente.
Qui di seguito, viene descritta in dettaglio
l’integrazione del rivestimento funzionale
di stagno puro nel ciclo di materiale.
La selezione del materiale per connettori
si basa principalmente su criteri fisici
come la conduttività elettrica, il modulo
di elasticità, il rilassamento termico e
le caratteristiche di processo quali la
duttilità e la capacità di piegamento, ed il
comportamento durante la saldatura.
I problemi relativi alla protezione parziale o
totale della superficie sono di importanza
secondaria come pure la disponibilità di
base dei materiali ed i costi dei materiali.
Un esame degli scarti di produzione e
di punzonatura rivela che, in molti casi,
questi fattori non ricevono l’attenzione
che meriterebbero né da un punto di vista
ecologico né economico, come illustrato
dal seguente esempio.
Durante la produzione di ampi leadframe
composti da CuFe2P (C19400) stagnati
per immersione a caldo per sistemi ABS ed
ESP, si produce approssimativamente dal
50% al 70% di rottame. Questo non può
essere riciclato direttamente (reintrodotto
nel processo di fusione), ma deve essere
sottoposto a lunghi processi di fusione e
separazione elettrochimica.
Quindi viene reintrodotto nel ciclo del
materiale e di produzione sotto forma
di catodo. Questo procedimento è
caratterizzato da una forte intensità di
energia ed è pertanto costoso per quanto
riguarda la fusione diretta.
Normalmente, un nastro dello spessore di
0,4mm è provvisto di un rivestimento di
stagno di 3µm su entrambi i lati. Quando
il rottame viene riciclato direttamente, la
lega di CuFe2P risultante contiene circa
l’1,5% di impurità di stagno.
Ciò influenza notevolmente il com-
portamento durante l’incrudimento e la
conduttività elettrica della lega, che si
riduce drasticamente quando il contenuto
di stagno supera lo 0,3% (cfr.
Figura 2
).
Pertanto è necessaria una nuova lega
con proprietà comparabili a quelle del
CuFe2P, ma che possa essere riciclata
senza difficoltà anche quando è rivestita di
stagno. Le leghe di rame puro e di stagno
come il CuSn 0,15 offrono la possibilità di
essere utilizzate come alternative.
Quando è rivestito con stagno, il rottame
può essere reintrodotto direttamente nel
ciclo del materiale riciclabile (
cfr. Tabella 1
).
Inoltre, le proprietà meccaniche e
tecnologiche corrispondono relativamente
BB01 C14410/15
SB02 C19400
BB05xi
Rame
Bilanciamento
Bilanciamento
Bilanciamento
Stagno
0.12
-
0.2 – 0.8
Zinco
<0.10
0.13
<0.05
Ferro
<0.02
2.4
<0.02
Nichel
<0.02
–
0.1 – 0.6
Fosforo
<0.015
0.03
0.008 – 0.05
BB01
SB02
BB05xi
Conduttività elettrica morbida
Soft [% IACS]
>83
63
>62
Conduttività termica
(watt/metri Kelvin)
360
260
250
Coefficiente di dilatazione
termica [Rt-100ºC]
17.7 x 10
-6
17.7 x 10
-6
17.7 x 10
-6
Modulo di elasticità
[GPa]
128
123
126
Spessore del nastro 0,3mm
BB01
SB02
BB05xi
Rm [MPa]
450
450
425
Rp
0.2
[MPa]
410
420
380
A50 [%]
4
9
6
HV
130
145
125
Temperatura di rammollimento
[ºC (1 h)]
300
350
350
Capacità di piegamento
[180º GW R/S]
1
0
0.5
Capacità di piegamento
[180º BW R/S]
1
1
0.5
Contenuto di stagno in %
Conduttività elettrica relativa in %
Figura 2
▲
▲
:
Influenza del contenuto di stagno sulla conduttività del CuFe2P
Tabella 1
▲
▲
:
Comparazione della composizione chimica di vari bronzi
Tabella 2
▼
▼
:
Comparazione delle proprietà tecnologiche di vari bronzi
Tabella 3
▼
▼
:
Comparazione delle proprietà tecnologiche di vari bronzi