Este artículo es un resumen conciso de un trabajo de investigación titulado "Addressing Low-Temperature Rework Concerns", cuyos autores son Tim O'Neill, Jen Fijalkowski, Carlos Tafoya, Yuan Xu, Steve Hrcek (AIM Solder, Montreal, Quebec, Canadá), Leo Lambert (EPTAC Corporation, Manchester, NH, EE.UU.), Bob Willis (Chelmsford, Essex, Inglaterra) y S'ad Hamasha, Ph. D. (Universidad de Auburn, Auburn, AL, EE.UU.). El trabajo de investigación completo se presentó en SMTAI 2022.
La importancia de abordar los problemas de retrabajo a baja temperatura
Las soldaduras de baja temperatura (LT) y alto contenido en bismuto han despertado un gran interés entre los fabricantes de electrónica de consumo, ya que ofrecen ventajas de coste frente a las aleaciones tradicionales de plata y bajo contenido en plata. Sin embargo, un aspecto que se ha pasado por alto en la aplicación de las aleaciones de baja temperatura es el retrabajo y los procesos de fijación posteriores al montaje. El objetivo de este artículo es abordar los problemas de retrabajo asociados a las soldaduras de baja temperatura y ofrecer orientación sobre materiales y técnicas de retrabajo para una aplicación satisfactoria.
El reto de la soldadura a baja temperatura
Las soldaduras de baja temperatura, especialmente las que contienen bismuto, presentan propiedades únicas que dificultan su aplicación. Las aleaciones que contienen bismuto ofrecen temperaturas de fusión más bajas, pero la fragilidad del bismuto dificulta la fabricación de hilo tubular fundente, esencial para determinados procesos de soldadura. Esta limitación ha dado lugar a dos enfoques para superar el reto: utilizar una soldadura de hilo sólido con alto contenido en bismuto con un fundente externo o emplear la soldadura tradicional de hilo tubular con fundente estaño/plata/cobre (SAC) para repasar las uniones soldadas a baja temperatura.
Metodología experimental: Investigación del rendimiento de retrabajo de soldaduras a baja temperatura
Para investigar el rendimiento del retrabajo de las soldaduras de baja temperatura, el estudio incluyó tres condiciones de retrabajo.
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- Condición 1 utiliza pasta Sn42/Bi57/Ag1 e hilo tubular SAC305.
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- Condición 2 utiliza pasta Sn42/Bi57/Ag1 con hilo macizo Sn42/Bi57/Ag1 y fundente externo.
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- Condición 3 utilizó pasta SAC305 e hilo tubular SAC305 para el retrabajo.
Se realizaron análisis de secciones transversales y pruebas de resistencia al cizallamiento en varios componentes para evaluar la calidad de la unión soldada.
Resultados y observaciones: Evaluación de la calidad y la ductilidad de las soldaduras
El estudio reveló que las aleaciones de baja temperatura utilizadas en los procesos SMT y PTH pueden reelaborarse con éxito con hilo sólido de baja temperatura de fusión y fundente externo, así como con soldadura de hilo SAC305 con núcleo de fundente. Las uniones soldadas cumplieron los criterios de unión soldada IPC Clase 1, 2 y 3, lo que indica su fiabilidad. Los resultados de las pruebas de cizallamiento mostraron que las uniones soldadas con SAC eran más dúctiles que sus homólogas con bismuto.
Reelaboración satisfactoria de soldaduras a baja temperatura
La investigación demostró que la reelaboración de soldaduras a baja temperatura es posible utilizando técnicas y materiales adecuados. Mientras que el hilo macizo de Sn/Bi con fundente externo requiere un estudio cuidadoso del fundente adecuado, el uso de hilo tubular SAC305 simplifica el proceso de reelaboración. El estudio también subraya la importancia de la formación del operario para el reprocesado a baja temperatura, ya que incluso con un operario altamente cualificado, los resultados fueron algo variables.
Ámbitos de investigación
Está previsto realizar nuevas investigaciones para evaluar el efecto de las aleaciones de baja temperatura sobre la vida útil de la punta del soldador y el equipo. Además, se llevarán a cabo investigaciones sobre la facilidad de limpieza de los residuos oscuros del fundente de aleaciones de baja temperatura.
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