En el mundo del ensamblaje electrónico, la utilización de aleaciones de alta calidad es fundamental para el éxito de un producto, y se verifica mediante un análisis exacto y preciso del material. IPC J-STD-006C establece que "el porcentaje de cada elemento en una aleación se determinará mediante cualquier procedimiento analítico estándar con suficiente resolución". Cuando leí la Norma Industrial Conjunta, me pareció que este enunciado era especialmente vago, ya que muchas de las inspecciones rutinarias de material hacen referencia a un determinado método IPC. La mayoría de los laboratorios dedicados al análisis de metales de gran pureza emplean probablemente ICP-OES, o espectroscopia de emisión óptica por plasma acoplado inductivamente. Esperamos que este artículo arroje un poco de luz sobre las particularidades de la ICP-OES, así como sobre los conocimientos técnicos que requiere esta técnica.
La belleza del ICP-OES es la capacidad de medir la concentración de todos los analitos metálicos con alta sensibilidad, simultáneamente. Una vez preparada la muestra en un medio líquido, el análisis completo en el instrumento sólo lleva un par de minutos. La solución de la muestra se bombea a un nebulizador donde se convierte en niebla. La niebla pasa a una antorcha de cuarzo, donde se somete a plasma. El plasma es producido por la bobina de un generador de radiofrecuencia (RF) que rodea la antorcha y crea un potente campo electromagnético. Se suministra un gas (casi siempre argón) a la antorcha, que posteriormente se ioniza, produciendo un plasma a alta temperatura (éste es el "ICP" de ICP-OES). Cuando la muestra se encuentra con la antorcha, los átomos se ionizan por el argón ionizado. Los átomos de cada elemento son constantemente despojados de electrones y recuperan electrones, y este proceso emite radiación electromagnética, (o más sencillamente, produce luz). Las longitudes de onda de esta radiación son cualitativamente indicativas de elementos específicos, y la intensidad de la radiación para cada longitud de onda corresponde a la concentración del elemento. La luz entra en el espectrómetro (OES), donde se separa por longitudes de onda, y la intensidad se mide mediante detectores. Esto genera un espectro de emisión que representa la intensidad de la radiación dentro de un rango de longitudes de onda relevantes. La intensidad de las longitudes de onda que corresponden a los elementos de interés se compara con una curva de calibración establecida y se cuantifica mediante ella. Esta curva suele ser una regresión lineal creada mediante la medición de una serie de soluciones que contienen concentraciones conocidas de los analitos.
Análisis composicional de SAC305 mediante ICP-OES: Espectro completo
Análisis composicional de SAC305 mediante ICP-OES: longitud de onda de plata aislada
En nuestro sector, nos importa la composición exacta de las aleaciones, así como la concentración de impurezas. El análisis ICP-OES puede ser bastante meticuloso, y el análisis de metales a granel en busca de analitos metálicos presenta sus propios retos. La disolución eficaz de las muestras requiere la elección adecuada de ácidos y la aplicación de calor. Por ejemplo, el estaño no se disuelve sólo con ácido nítrico, pero si se utiliza ácido clorhídrico se corre el riesgo de que precipite la plata, por lo que la preparación de una muestra de SAC305 requiere una reflexión adicional. Si se va a analizar una variedad de aleaciones, el orden de los análisis debe tener una cierta lógica. Cuando se analiza una muestra en busca de impurezas, la concentración de los elementos de composición en la solución de la muestra será bastante alta. Algunos elementos son más difíciles de eliminar del sistema que otros. Si se analiza una muestra de SAC305 después de una muestra de estaño-plomo, existe el riesgo de que los niveles de plomo detectados en la muestra de SAC305 sean erróneamente elevados, lo que daría lugar a un falso positivo inaceptable. Ser consciente de la secuencia de aleaciones y del efecto que cada elemento tiene en los resultados permitirá una cuantificación precisa y coherente de las impurezas. Además, la presencia de ciertos elementos puede interferir con la medición de otro elemento. Un elemento suele tener unas pocas longitudes de onda que son lo suficientemente sensibles para el análisis de impurezas. El informe de una muestra puede mostrar resultados muy diferentes entre las longitudes de onda para un elemento en particular, y una longitud de onda que funciona para una matriz de aleación puede ser inútil para otra matriz. Por ejemplo, en una muestra de SAC305, los resultados de plomo para dos longitudes de onda comúnmente utilizadas pueden coincidir, pero en una muestra de oro-estaño, los resultados de plomo para las mismas dos longitudes de onda no coincidirán, y sólo uno de los resultados será preciso. Es importante comprender el efecto que tiene cada elemento en un espectro de emisión, así como las matemáticas que hay detrás de cada resultado en un informe.
Sólo he arañado la superficie de las complejidades que entraña el análisis de metales por ICP-OES. En Indium Corporation, nuestro equipo de calidad utiliza su amplia experiencia en química analítica para proporcionar productos de calidad que satisfagan o superen las necesidades, expectativas y requisitos de los clientes. Para obtener un catálogo de las aleaciones de soldadura ofrecidas por Indium Corporation, haga clic aquí para visitar la Guía de selección de aleaciones de soldadura.
