Soldabilidad en estaño/plomo

Efecto del aditamento de Ag, Ni y Bi en la soldabilidad de los soldadores sin plomo

La soldadura libre de plomo se empezó a implementar al entrar la directiva RoHS la cual tenía como principal incentivo el eliminar las sustancias peligrosas para el medio ambiente y que se utilizaron la industria, una de ellas fue el plomo elemento usado casi en la totalidad de procesos de aleación de componentes electrónicos.
Esta directiva obligo a los fabricantes de elementos, ya sean componentes o insumos para la industria, a buscar los reemplazos más adecuados para seguir vendiendo sus productos en el mercado internacional.Debido a que el plomo es uno de los metales más baratos de la tierra, el hecho de reemplazarlo por otro, implica directamente la subida del precio en la aleación.

Esta problemática obligo a trabajar con nuevas aleaciones y nuevos aditamentos a las ya existentes en este caso se estudian los efectos de las adiciones de Ag, Ni y Bi en la fusión, solidificación, fluidez y comportamiento de humectación de la aleación de soldadura de base de Sn-0.7Cu. La adición de una pequeña cantidad de Ni reduce el subenfriamiento y mejora la distancia de alimentación (longitud de fluidez); sin embargo, Ni no mejora la humectación y el rendimiento de esparcimiento. El efecto de Ni en la longitud de fluidez de Sn-0.7Cu (aleación SAC) que contiene Ag es marginal. Bi y Ag mejoran el rendimiento de humectación y también disminuyen la temperatura de fusión; sin embargo, no mejoran la fluidez; En cambio, reducen la longitud máxima de fluidez. Los resultados obtenidos con la adicción de estos elementos son sumamente relevantes para proceso de soldadura por ola.

Uno de los objetivos de la investigación de esta aleación fue el bajar el punto de fusión puesto que en el proceso de soldadura por ola este punto es crucial ya que una temperatura alta afectaría considerablemente al PCB o al sustrato de la placa, por lo tanto se obtuvo que  La adición de 3% de Ag en SC y 2.7% de Bi en SC y SAC obviamente reduce la temperatura de fusión. Sin embargo, agregar una pequeña cantidad de Ni no cambia la temperatura de fusión. Otra de las cualidades de esta aleación es subenfriamento de fusión, Se sabe que la aleación de soldadura se derrite en el interior de la plancha unos grados por debajo del líquido de equilibrio antes de que empiecen a solidificarse. Un gran subenfriamiento puede llevar a la formación de grandes placas intermetálicas frágiles como Ag3Sn en los sistemas de aleación SAC. Las partículas intermetálicas grandes pueden crear concentraciones de tensión localizadas en condiciones de servicio que reducen el rendimiento mecánico, así como la fiabilidad de la junta de soldadura. Se obtuvo que el Bi reduce en gran medida el subenfriamente mientras los otros elementos no afectan en este. En síntesis la implementación de estos elementos es beneficiosa en gran medida para la aleación con la que fue probada en este caso la Sn-0.7Cu.

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