Este artigo é um resumo conciso de um trabalho de pesquisa intitulado "Addressing Low-Temperature Rework Concerns", de autoria de Tim O'Neill, Jen Fijalkowski, Carlos Tafoya, Yuan Xu, Steve Hrcek (AIM Solder, Montreal, Quebec, Canadá), Leo Lambert (EPTAC Corporation, Manchester, NH, EUA), Bob Willis (Chelmsford, Essex, Inglaterra) e S'ad Hamasha, Ph.D. (Auburn University, Auburn, AL, EUA). D. (Universidade de Auburn, Auburn, AL, EUA). O artigo completo da pesquisa foi apresentado na SMTAI 2022.
A importância de abordar as preocupações com o retrabalho em baixa temperatura
As soldas de baixa temperatura (LT) e com alto teor de bismuto ganharam um interesse significativo entre os fabricantes de eletrônicos de consumo, pois oferecem vantagens de custo em relação às ligas tradicionais com prata e baixo teor de prata. Entretanto, um aspecto que tem sido negligenciado na implementação de ligas de baixa temperatura é o retrabalho e os processos de fixação pós-montagem. Este documento tem como objetivo abordar as questões de retrabalho associadas às soldas de baixa temperatura e fornece orientações sobre materiais e técnicas de retrabalho para uma implementação bem-sucedida.
O desafio da soldagem em baixa temperatura
As soldas de baixa temperatura, especialmente as que contêm bismuto, apresentam propriedades exclusivas que tornam sua implementação desafiadora. As ligas que contêm bismuto oferecem temperaturas de fusão mais baixas, mas a fragilidade do bismuto impede a fabricação de fios fluxados, o que é essencial para determinados processos de soldagem. Essa limitação levou a duas abordagens para superar o desafio: usar uma solda de fio sólido com alto teor de bismuto com um fluxo externo ou empregar a tradicional solda de fio com fluxo de estanho/prata/cobre (SAC) para retrabalhar juntas de solda de baixa temperatura.
Metodologia experimental: Investigando o desempenho de retrabalho de soldas de baixa temperatura
Para investigar o desempenho do retrabalho de soldas de baixa temperatura, o estudo envolveu três condições de retrabalho.
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- Condição 1 utilizou pasta Sn42/Bi57/Ag1 e fio fluxado SAC305.
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- Condição 2 usou pasta Sn42/Bi57/Ag1 com fio sólido Sn42/Bi57/Ag1 e fluxo externo.
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- Condição 3 utilizou pasta SAC305 e fio fluxado SAC305 para retrabalho.
A análise da seção transversal e o teste de resistência ao cisalhamento foram realizados em vários componentes para avaliar a qualidade da junta de solda.
Resultados e observações: Avaliação da qualidade e da ductilidade da junta de solda
O estudo revelou que as ligas de baixa temperatura usadas nos processos SMT e PTH podem ser retrabalhadas com sucesso com fio sólido de baixa temperatura de fusão e fluxo externo, bem como com solda de fio SAC305 com núcleo de fluxo. As juntas de solda atenderam aos critérios de juntas de solda IPC Classe 1, 2 e 3, indicando sua confiabilidade. Os resultados do teste de cisalhamento mostraram que as juntas de solda SAC eram mais dúcteis do que as contrapartes com suporte de bismuto.
Retrabalho bem-sucedido de soldas de baixa temperatura
A pesquisa demonstrou que o retrabalho de soldas de baixa temperatura é possível com o uso de técnicas e materiais adequados. Embora o fio Sn/Bi sólido com fluxo externo exija uma análise cuidadosa do fluxo adequado, o uso do fio fluxado SAC305 simplifica o processo de retrabalho. O estudo também enfatiza a importância do treinamento do operador para o retrabalho em baixa temperatura, pois, mesmo com um operador altamente qualificado, os resultados foram um tanto variáveis.
Áreas para investigação adicional
Outras pesquisas estão planejadas para avaliar o efeito das ligas de baixa temperatura na vida útil da ponta do ferro de solda e do equipamento. Além disso, serão realizadas investigações sobre a facilidade de limpeza de resíduos escuros do fluxo de ligas de baixa temperatura.
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