Cuando se trata de la fabricación de productos electrónicos, elegir un soldar aleación no es una decisión única. Cada aleación tiene sus propias ventajas, costes e idoneidad para distintos procesos de fabricación y entornos de uso final.
Tanto si fabrica teléfonos inteligentes como si ensambla módulos de control para vehículos, la aleación de soldadura que utilice influirá en la fiabilidad, la capacidad de fabricación y la conformidad. Esta guía ofrece una visión práctica de las diferencias entre las aleaciones de soldadura y cómo hacer la elección correcta para su aplicación.
¿Qué es una aleación de soldadura?
Una aleación de soldadura es una mezcla de metales diseñada para crear conexiones eléctricas y mecánicas fiables entre superficies metálicas. Mientras que estaño puro puede utilizarse técnicamente para este fin, alearlo con otros elementos mejora significativamente su rendimiento al ajustar propiedades como el punto de fusión, el comportamiento de humectación, la fuerza y la resistencia a la oxidación. Los elementos de aleación más comunes son el plomo (Pb), la plata (Ag), el cobre (Cu), el níquel (Ni), el antimonio (Sb) y el bismuto (Bi).
Estas combinaciones están cuidadosamente diseñadas para satisfacer las demandas de aplicaciones específicas: algunas son más adecuadas para montajes aeroespaciales de alta fiabilidad, mientras que otras están optimizadas para bienes de consumo de gran volumen.
Factores clave en la selección de aleaciones
El coste es siempre un factor a tener en cuenta, sobre todo en la producción de grandes volúmenes. La plata, por ejemplo, mejora la humectación y la resistencia, pero también aumenta considerablemente el coste del material. Las aleaciones con menor contenido de plata o las formulaciones sin plata pueden ayudar a reducir los gastos sin comprometer gravemente el rendimiento, dependiendo de la aplicación.
La resistencia y la fiabilidad son igualmente importantes, sobre todo en conjuntos sometidos a tensiones térmicas o mecánicas. En estos casos, una aleación con excelente resistencia a la fatiga y durabilidad de las juntas es una mejor inversión, aunque su precio sea ligeramente superior.
La temperatura de fusión de una aleación también desempeña un papel fundamental. Los puntos de fusión más altos pueden someter a los componentes y sustratos a una mayor tensión térmica, lo que resulta especialmente problemático en el caso de piezas sensibles a la temperatura. Mientras tanto, un punto de fusión más bajo pueden facilitar el procesamiento, pero pueden no ofrecer suficiente resistencia o fiabilidad para entornos exigentes.
Por último, el cumplimiento de la normativa y las normas medioambientales suele condicionar la elección de la aleación. En 2006, la directiva sobre Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) cambió las reglas del juego, limitando el uso de plomo en los productos electrónicos vendidos en muchos mercados mundiales. Esto provocó una transición generalizada de las soldaduras tradicionales de estaño y plomo a alternativas sin plomo, sobre todo en aplicaciones comerciales y de consumo. Sin embargo, algunos sectores, como el aeroespacial y el militar, siguen estando exentos y continúan utilizando soldaduras con plomo de alta fiabilidad.
Soldadura con plomo frente a soldadura sin plomo
Durante décadas, la aleación más utilizada para soldar fue la Sn63Pb37, una aleación eutéctica de estaño y plomo conocida por sus excelentes propiedades humectantes, su rápida solidificación y su bajo punto de fusión de 183 °C. Estas características facilitaban el trabajo, especialmente en la producción en serie. Estas características facilitaban el trabajo, sobre todo en la producción en serie. A pesar de los cambios normativos, sigue utilizándose hoy en día en los sectores en los que se aplican exenciones, en gran parte debido a su rendimiento inigualable en términos de fiabilidad y facilidad de procesamiento.
Cuando la directiva RoHS empujó a gran parte de la industria electrónica hacia la soldadura sin plomo, se produjo una oleada de innovación en el desarrollo de aleaciones. Los fabricantes empezaron a explorar nuevos elementos de aleación en diferentes combinaciones para identificar alternativas viables. Al final, muchas aleaciones sin plomo tendían a tener puntos de fusión más altos y comportamientos de humectación diferentes, lo que requería ajustes en los procesos y los materiales.
Breve repaso a las generaciones de aleaciones sin plomo
No ha surgido ninguna aleación que sustituya a la perfección al estaño-plomo tradicional. En su lugar, desarrollo de aleaciones progresado por etapas, cada una de ellas abordando las limitaciones de sus predecesoras.
Aleaciones sin plomo de primera generación incluir La SAC305una mezcla de estaño-plata-cobre que contiene 3% de plata y 0,5% de cobre. Se convirtió en un estándar de la industria debido a su sólido rendimiento general y a su disponibilidad en todas las formas de soldadura: pasta, barra y alambre. Sin embargo, el SAC305 tiene sus inconvenientes. Es más caro que el estaño-plomo y menos tolerante en términos de estrés térmico y fiabilidad mecánica.
Aleaciones de segunda generación se introdujeron en respuesta a estas preocupaciones. Incluyen opciones con bajo contenido en plata como SAC105 y SAC0307, así como alternativas sin plata como SN100C. Estas aleaciones reducen los costes y, en algunos casos, ofrecen ventajas como escoria inferior o una menor erosión del cobre en la soldadura por ola. Sin embargo, suelen presentar temperaturas de fusión más elevadas y, en algunos casos, menor resistencia mecánica.
Aleaciones de tercera generación adoptan un nuevo enfoque, aprovechando elementos como el bismuto, que antes se evitaban debido a la incompatibilidad con el plomo. A medida que se fueron eliminando los procesos tradicionales con plomo, aleaciones como la de AIM REL61 y REL22 ofrecían ventajas significativas. REL61, por ejemplo, reduce el coste y mejora el rendimiento en comparación con SAC305. REL22, por su parte, está diseñado para alta fiabilidadrivalizando con el estaño-plomo en aplicaciones duras o de misión crítica.
Adaptar la aleación a la aplicación
La elección de la aleación adecuada depende tanto del proceso como de los requisitos del producto final. A continuación se ofrecen algunas directrices generales sobre cuándo utilizar cada tipo de aleación:
- Aplicaciones generales sin plomo: El SAC305 sigue siendo un producto de referencia debido a su versatilidad y a su sólida trayectoria. Está disponible en prácticamente todas las formas de productos de soldadura y es compatible con entornos mixtos sin Pb/Pb.
- Soldadura por ola fiable y económica: El SN100C es uno de los más eficaces. Reduce la disolución del cobre y la formación de escoria, mejorando la estabilidad del proceso. También ofrece un buen rendimiento mecánico y suele ser más económico que el SAC305.
- Procesos sin plomo y sensibles a los costes: REL61 proporciona un gran equilibrio entre rendimiento y valor. Su contenido en bismuto mejora la humectación y reduce el vaciado, pero lo hace potencialmente incompatible con procesos en los que pueda haber presencia de plomo.
- Aplicaciones de alta fiabilidad: REL22 está diseñado para entornos extremos, como los bajos del capó de automóviles, la industria aeroespacial o los controles industriales. Ofrece una resistencia a la fatiga y una estabilidad térmica superiores, pero tiene un coste de material más elevado.
- Requisitos de baja temperatura: Para montajes sensibles a la temperatura, como los que utilizan ciertos plásticos o componentes frágiles, el Sn42/Bi57/Ag1 funde a sólo 138°C. Es ideal cuando hay que minimizar el estrés térmico.
- Sectores heredados o exentos: El Sn63Pb37 sigue siendo inigualable en muchos aspectos y continúa utilizándose cuando se aplican las exenciones RoHS. Su naturaleza eutéctica garantiza un procesamiento predecible y uniones resistentes y duraderas.
Reflexiones finales: Elegir la aleación adecuada
La selección de una aleación de soldadura no es una decisión única. Requiere un equilibrio entre rendimiento técnico, coste, conformidad y compatibilidad con los procesos existentes.
A medida que la industria sigue innovando, nuevas aleaciones como REL61 y REL22 están subiendo el listón en términos de rendimiento, fiabilidad y valor. Comprender las ventajas y desventajas de las distintas composiciones puede ayudar a los fabricantes a optimizar la producción, mejorar la longevidad del producto y reducir el coste total de propiedad.
Si no está seguro de qué aleación se adapta mejor a su aplicación, consulte con su equipo técnico del proveedor de soldadura. En AIM, trabajamos en estrecha colaboración con los clientes para evaluar los requisitos del proceso y recomendar materiales adaptados a sus objetivos. Porque cuando se trata de soldadura, la aleación adecuada marca la diferencia.
