Quando se trata de fabricação de produtos eletrônicos, a escolha de um solda A escolha de uma liga metálica não é uma decisão única para todos. Cada liga tem seu próprio conjunto de pontos fortes, custos e adequação a diferentes processos de fabricação e ambientes de uso final.
Seja na construção de smartphones ou na montagem de módulos de controle para veículos, a liga de solda usada afetará a confiabilidade, a capacidade de fabricação e a conformidade. Este guia oferece uma visão prática de como as ligas de solda se diferenciam e como fazer a escolha certa para a sua aplicação.
O que é uma liga de solda?
Uma liga de solda é uma mistura de metais projetada para criar conexões elétricas e mecânicas confiáveis entre superfícies metálicas. Embora estanho puro O chumbo (Pb) pode ser tecnicamente usado para essa finalidade, mas a liga com outros elementos melhora significativamente o desempenho ao ajustar propriedades como ponto de fusão, comportamento de umectação, força e resistência à oxidação. Os elementos de liga comuns incluem chumbo (Pb), prata (Ag), cobre (Cu), níquel (Ni), antimônio (Sb) e bismuto (Bi).
Essas combinações são cuidadosamente projetadas para atender às demandas de aplicações específicas - algumas são mais adequadas para montagens aeroespaciais de alta confiabilidade, enquanto outras são otimizadas para bens de consumo de alto volume.
Fatores-chave na seleção de ligas
O custo é sempre uma consideração, principalmente na produção de alto volume. A prata, por exemplo, melhora a umectação e a resistência, mas também aumenta significativamente o custo do material. As ligas com menor teor de prata ou formulações sem prata podem ajudar a reduzir as despesas sem comprometer seriamente o desempenho, dependendo da aplicação.
A resistência e a confiabilidade são igualmente importantes, especialmente em montagens que serão submetidas a estresse térmico ou mecânico. Nesses casos, uma liga com excelente resistência à fadiga e durabilidade da junta é um investimento melhor, mesmo que tenha um preço um pouco mais alto.
A temperatura de fusão de uma liga também desempenha um papel fundamental. Pontos de fusão mais altos podem causar mais estresse térmico em componentes e substratos, o que é especialmente problemático para peças sensíveis à temperatura. Enquanto isso, uma menor ponto de fusão podem facilitar o processamento, mas podem não oferecer resistência ou confiabilidade suficientes para ambientes exigentes.
Por fim, a conformidade ambiental e normativa geralmente orienta a escolha da liga. Em 2006, a diretiva RoHS (Restriction of Hazardous Substances, Restrição de Substâncias Perigosas) mudou o jogo, limitando o uso de chumbo em produtos eletrônicos vendidos em muitos mercados globais. Isso levou a uma transição generalizada da solda tradicional de estanho-chumbo para alternativas sem chumbo, principalmente em aplicações comerciais e de consumo. Entretanto, alguns setores, como o aeroespacial e o militar, ainda estão isentos e continuam a depender de soldas com chumbo de alta confiabilidade.
Solda com chumbo vs. solda sem chumbo
Durante décadas, a liga ideal para soldagem foi a Sn63Pb37, uma liga eutética de estanho e chumbo conhecida por suas excelentes propriedades de umectação, solidificação rápida e baixo ponto de fusão de 183°C. Essas características facilitavam o trabalho, especialmente em ambientes de produção em massa. Essas características facilitaram o trabalho com ela, especialmente em ambientes de produção em massa. Apesar das mudanças regulatórias, ela ainda é usada atualmente em setores onde as isenções se aplicam, em grande parte devido ao seu desempenho inigualável em termos de confiabilidade e facilidade de processamento.
Como a diretiva RoHS impulsionou grande parte do setor de eletrônicos para a soldagem sem chumbo, isso levou a uma onda de inovação no desenvolvimento de ligas. Os fabricantes começaram a explorar novos elementos de liga em diferentes combinações para identificar alternativas viáveis. No final, muitas ligas sem chumbo tenderam a ter pontos de fusão mais altos e diferentes comportamentos de molhagem, o que exigiu ajustes nos processos e materiais.
Uma breve análise das gerações de ligas sem chumbo
Nenhuma liga surgiu como um substituto perfeito para o chumbo-estanho tradicional. Em vez disso, desenvolvimento de ligas O progresso foi feito em etapas, cada uma abordando as limitações de seus antecessores.
Ligas sem chumbo de primeira geração incluir SAC305uma mistura de estanho-prata-cobre contendo 3% de prata e 0,5% de cobre. Ele se tornou um padrão do setor devido ao seu sólido desempenho geral e à disponibilidade em todas as formas de solda - pasta, barra e fio. No entanto, a SAC305 tem suas desvantagens. Ele é mais caro do que o estanho-chumbo e menos tolerante em termos de estresse térmico e confiabilidade mecânica.
Ligas de segunda geração foram introduzidos em resposta a essas preocupações. Elas incluem opções com baixo teor de prata, como SAC105 e SAC0307, bem como alternativas sem prata, como SN100C. Essas ligas reduzem os custos e, em alguns casos, oferecem benefícios como menor escória formação ou redução da erosão do cobre na soldagem por onda. No entanto, eles geralmente apresentam temperaturas de fusão mais altas e, em alguns casos, menor resistência mecânica.
Ligas de terceira geração adotam uma nova abordagem, aproveitando elementos como o bismuto, que antes eram evitados devido à incompatibilidade com o chumbo. À medida que os processos legados com chumbo foram sendo eliminados, ligas como a AIM REL61 e REL22 ofereceram vantagens significativas. O REL61, por exemplo, reduz o custo e melhora o desempenho em comparação com o SAC305. O REL22, por outro lado, foi projetado para alta confiabilidadeO chumbo é um material de alta qualidade, rivalizando com o chumbo-estanho em aplicações severas ou de missão crítica.
Adequação da liga à aplicação
A escolha da liga correta depende de seu processo e dos requisitos do produto final. Abaixo estão algumas diretrizes gerais sobre quando usar cada tipo de liga:
- Aplicações gerais sem chumbo: O SAC305 continua sendo uma referência devido à sua versatilidade e histórico estabelecido. Ele está disponível em praticamente todas as formas de produtos de solda e é compatível com ambientes mistos livres de Pb/Pb.
- Solda por onda econômica e confiável: O SN100C tem um bom desempenho aqui. Ele reduz a dissolução de cobre e a formação de escória, melhorando a estabilidade do processo. Ele também oferece um bom desempenho mecânico e geralmente é mais econômico do que o SAC305.
- Processos totalmente livres de PB e sensíveis ao custo: O REL61 oferece um excelente equilíbrio entre desempenho e valor. Seu teor de bismuto melhora a umectação e reduz o vazamento, mas o torna potencialmente incompatível com processos em que qualquer chumbo possa estar presente.
- Aplicações de alta confiabilidade: O REL22 foi projetado para ambientes extremos - pense na parte inferior do capô de automóveis, no setor aeroespacial ou em controles industriais. Ele oferece resistência superior à fadiga e estabilidade térmica, mas tem um custo de material mais alto.
- Requisitos de baixa temperatura: Para montagens sensíveis à temperatura, como as que usam determinados plásticos ou componentes frágeis, o Sn42/Bi57/Ag1 derrete a apenas 138°C. É ideal quando o estresse térmico deve ser minimizado.
- Setores legados ou isentos: Sn63Pb37 permanece inigualável em muitos aspectos e continua a ser usado onde as isenções de RoHS se aplicam. Sua natureza eutética garante um processamento previsível e juntas fortes e duráveis.
Considerações finais: Escolhendo a liga certa
A seleção de uma liga de solda não é uma decisão única para todos. É necessário equilibrar o desempenho técnico, o custo, a conformidade e a compatibilidade com seus processos existentes.
À medida que o setor continua a inovar, as ligas mais novas, como REL61 e REL22, estão elevando o nível em termos de desempenho, confiabilidade e valor. A compreensão das vantagens e desvantagens entre as diferentes composições pode ajudar os fabricantes a otimizar a produção, melhorar a longevidade do produto e reduzir o custo total de propriedade.
Se você não tiver certeza de qual liga é a mais adequada para a sua aplicação, consulte o seu equipe técnica do fornecedor de solda. Na AIM, trabalhamos em estreita colaboração com os clientes para avaliar os requisitos do processo e recomendar materiais adaptados às suas metas. Porque, quando se trata de solda, a liga certa faz toda a diferença.
