Todo sobre Flex: Plomo

Oct 31, 2023

Tiempo de lectura (palabras)

Desde que la comunidad europea adoptó la directiva RoHS en 2006, la industria electrónica de EE. UU. ha ido aumentando constantemente el uso de soldadura sin plomo. Medical fue la primera industria de EE. UU. en estar totalmente libre de plomo. Hoy en día, un porcentaje significativo de la soldadura electrónica se realiza con soldadura sin plomo. Después de varios años de refinamiento y de resistir algunas caracterizaciones erróneas, la soldadura sin plomo está demostrando ser rentable y confiable.

Si bien la soldadura sin plomo es confiable, existen diferencias en los materiales y el procesamiento que deben entenderse para garantizar un diseño electrónico sólido.

Composición del material : La soldadura en pasta sin plomo más utilizada es una aleación de estaño/plata/cobre (Sn/Ag/Cu). Estos están disponibles en combinaciones ligeramente diferentes; los siguientes son los más comunes:

Hay aleaciones distintas de estaño/plata/cobre que se pueden utilizar para soldadura sin plomo; la mayoría de estos son para aplicaciones no electrónicas. La elección óptima de la aleación depende del tipo de superficie a soldar y la aplicación del circuito flexible.

Apariencia Cosmética : Las soldaduras clásicas de estaño y plomo eran brillantes y suaves. De hecho, una junta de soldadura defectuosa a menudo tenía una apariencia opaca y áspera. Este no es el caso de las uniones de soldadura sin plomo, que tienen un aspecto menos brillante. Aquellos que no están familiarizados con la soldadura sin plomo inmediatamente señalarán la apariencia opaca como uniones defectuosas. La apariencia opaca en las uniones soldadas no es indicativa de la calidad de la unión soldada, sino que simplemente se debe a las propiedades inherentes de la aleación. Consulte la Figura 1 para ver una comparación en paralelo.

Figura 1: Sin plomo frente a estaño-plomo. (Fuente: Electrónica CEDOS)

Temperatura de proceso : La soldadura sin plomo comienza a refluir alrededor de los 218 °C, mientras que la soldadura de estaño y plomo refluye alrededor de los 188 °C. La temperatura más alta puede tener un impacto adverso en los accesorios, equipos y materiales utilizados en un circuito flexible. Al introducir un nuevo número de pieza que requiera soldadura sin plomo, se debe realizar una revisión de ingeniería para garantizar que todos los materiales tengan la compatibilidad de temperatura adecuada.

Fuerza mecánica : La soldadura sin plomo no tiene la resistencia mecánica de la soldadura tradicional de estaño y plomo. Esta es una de las razones por las que el plomo no se utiliza en aplicaciones militares o aeroespaciales. La directiva RoHS exime a algunos productos militares y aeroespaciales. Si bien la soldadura de estaño y plomo tiene mejores propiedades mecánicas, existen formas de abordar los problemas de resistencia mecánica con soldadura sin plomo. Agregar epoxi o revestimiento de conformación para reforzar las áreas de unión son formas de agregar robustez a los diseños que requieren un alto nivel de resistencia mecánica.

Flujo: Al igual que con la soldadura de estaño y plomo, existen dos tipos básicos de fundentes que se utilizan con la soldadura sin plomo: fundente lavable con agua y fundente sin limpieza. El fundente lavable con agua debe eliminarse por completo después de soldar. El lavado con agua generalmente funciona bien si hay suficiente espacio debajo de los componentes para enjuagar los residuos. Si la densidad y el perfil del componente no permiten un enjuague completo, se debe usar fundente sin limpieza. El fundente sin limpieza deja un residuo visible, que algunos pueden encontrar objetable. Puede existir la tentación de requerir la eliminación de residuos con un proceso de limpieza. Pero los expertos desaconsejan eliminar los residuos de un fundente sin limpieza. El residuo de flux sin limpieza está diseñado para encapsular cualquier contaminante que podría causar problemas eléctricos en el campo. Al limpiar el fundente sin limpieza, existe el riesgo de que algunos de los contaminantes permanezcan y creen posibles problemas de confiabilidad.

Pruebas : La confiabilidad y las pruebas eléctricas son las mismas para los procesos de soldadura sin plomo y con estaño y plomo. Hay un par de pruebas para determinar si un componente dado tiene plomo. Una es aplicar un químico que simplemente cambia de color si hay plomo en la soldadura. También se podría usar un espectrofotómetro de absorción atómica que proporcione el contenido exacto del metal. Estas pruebas se aplican principalmente para garantizar que un producto entrante no contenga plomo o para demostrar que un producto cumple con los requisitos de RoHS. Durante la fabricación del circuito, el control del material en proceso debe garantizar que la soldadura en pasta no contenga plomo.

Un diseñador de empaques electrónicos que no esté familiarizado con los procesos sin plomo deberá recibir educación sobre los diversos matices de diseño, materiales, procesos, componentes e inspección que presenta la soldadura sin plomo. Muchos proveedores de circuitos pueden proporcionar una cantidad significativa de soporte de diseño para aplicaciones que requieren soldadura sin plomo.

Dave Becker es vicepresidente de ventas y marketing de All Flex Flexible Circuits LLC.