En Indium Corporation, comprendemos los retos relacionados con el montaje de la electrónica de potencia; los dispositivos son cada vez más complejos, mientras que las exigencias en cuanto a rendimiento y fiabilidad son cada vez mayores. Además, las empresas buscan formas de aumentar la eficiencia y el rendimiento. Una tecnología que ayuda a hacer frente a esos retos es la soldadura por reflujo con ácido fórmico: un proceso sin fundente que está demostrando ser un punto de inflexión en el montaje de la electrónica de potencia.
Al eliminar la necesidad de utilizar fundente tradicional, el reflujo con ácido fórmico permite una soldadura sin óxido, con residuos mínimos o nulos, baja formación de huecos y un proceso posterior simplificado.
En esta entrada, analizaré contigo los fundamentos de la soldadura con ácido fórmico, tanto si estás pensando en adoptarla como si ya la estás utilizando. En este blog se tratarán temas como los ámbitos en los que se está aplicando (especialmente en el encapsulado de semiconductores, los módulos de potencia y la fabricación de LED), las ventajas que ofrece y los retos que deben tener en cuenta los fabricantes. También abordaremos cómo Indium Corporation está ayudando a cada vez más fabricantes a alcanzar el éxito con esta tecnología, gracias a materiales diseñados específicamente para los procesos de reflujo con ácido fórmico.
¿Qué es la soldadura por reflujo con ácido fórmico?
La soldadura tradicional depende del fundente para eliminar los óxidos y favorecer una buena humectación de las superficies de soldadura, con el fin de garantizar la formación de una unión resistente. Aunque esto ha resultado muy eficaz en las últimas décadas, el uso del fundente introduce cierta complejidad. El fundente deja residuos que a menudo deben limpiarse con disolventes químicos, un proceso que requiere mucho tiempo y es perjudicial para el medio ambiente. Los posibles problemas de fiabilidad derivados de los residuos no eliminados en dispositivos de alta potencia plantean un reto aún más crítico en estas aplicaciones.
El ácido fórmico ofrece una alternativa más inteligente que no requiere fundente. Cuando se introduce en una atmósfera de reflujo —normalmente transportado por nitrógeno y activado a temperaturas en torno a los 180 °C—, actúa como un potente agente reductor. Reacciona con los óxidos y, en última instancia, los descompone en subproductos inofensivos como CO₂ y vapor de agua, que pueden eliminarse de la cámara de reflujo mediante vacío.
¿El resultado? Un proceso de soldadura sin fundente que no requiere limpieza tras el reflujo. Permite obtener ensamblajes más limpios, elimina los problemas de fiabilidad relacionados con los residuos de fundente y mejora el rendimiento al tiempo que reduce el número de pasos del proceso.
Principales aplicaciones de la soldadura con ácido fórmico
La soldadura por reflujo con ácido fórmico no es un método válido para todos los casos, pero se ha generalizado en sectores específicos y ahora se está implantando rápidamente en otros sectores, como el montaje de electrónica de potencia, donde la limpieza, la baja formación de huecos, el rendimiento térmico y eléctrico, y un alto rendimiento son esenciales para el éxito.
Encapsulado de semiconductores
La soldadura por reflujo con ácido fórmico encontró inicialmente su aplicación ideal en la formación de protuberancias en obleas y en el encapsulado avanzado. Estos procesos exigen uniones ultralimpias y un bajo nivel de porosidad para garantizar la fiabilidad de los dispositivos. En aplicaciones de paso fino, resulta más complicado limpiar los residuos, y estos pueden provocar problemas de fiabilidad. Al eliminar los pasos de limpieza, los fabricantes ahorran tiempo y minimizan los riesgos asociados a los residuos de fundente, que pueden provocar contaminación en componentes electrónicos sensibles.
Montaje de electrónica de potencia
Los módulos de potencia modernos, diseñados para aplicaciones exigentes, como los inversores de los vehículos eléctricos (VE), funcionan con una alta densidad de potencia y a altas temperaturas, por lo que las interconexiones soldadas deben ofrecer la máxima eficiencia en la disipación del calor. La soldadura por reflujo con ácido fórmico, realizada con preformas y pastas de soldadura especializadas, proporciona uniones limpias, robustas y con pocos poros que destacan por su conductividad y gestión térmica. Se elimina la necesidad de limpieza, lo que agiliza el flujo del proceso de una forma respetuosa con el medio ambiente.
Fabricación de LED
Los paquetes de LED de alta potencia exigen una mejor disipación térmica, lo cual depende de una soldadura precisa y con pocos huecos. La soldadura sin fundente no solo proporciona las uniones metálicas limpias que requieren los LED, sino que también simplifica su proceso de montaje al eliminar la necesidad de una limpieza posterior a la soldadura. Este enfoque permite obtener LED de mejor rendimiento, al tiempo que reduce la complejidad de la producción.
Superar los retos
Como cualquier tecnología recién adoptada, la soldadura con ácido fórmico conlleva una curva de aprendizaje. Entre los retos a los que hay que enfrentarse se encuentran:
Control de la reducción de óxidos: La eficacia de la eliminación de óxidos depende del ajuste preciso de parámetros como la concentración de ácido fórmico, el caudal y la temperatura de inmersión del perfil térmico. El equilibrio entre el tiempo de activación térmica y la distribución del gas debe calibrarse cuidadosamente. Por ejemplo, una concentración excesiva o una exposición prolongada al ácido fórmico pueden provocar «nuevos» defectos de soldadura, como la evaporación del estaño.
Compatibilidad de los equipos: No todos los hornos de reflujo son aptos para el reflujo con ácido fórmico. En algunos casos es posible realizar modificaciones, pero en la mayoría de ellos será necesario invertir en sistemas de reflujo diseñados específicamente para este fin.
Selección de materiales: Algunos materiales no reaccionan de forma óptima en atmósferas de ácido fórmico, por lo que es importante seleccionar materiales de soldadura diseñados específicamente para este proceso, como la gama de productos «Formic Acid Soldering Technology» (FAST) de Indium Corporation.
Desarrollo de procesos: La transición de la soldadura con fundente a la soldadura sin fundente con ácido fórmico no es algo que se pueda hacer «sin más». Para adoptar con éxito esta tecnología, es necesario contar con un profundo conocimiento del proceso de reflujo con ácido fórmico y con un sistema cuidadosamente diseñado. Aprovecha la experiencia de Indium Corporation en este proceso para acelerar su adopción y la introducción de nuevos productos en el mercado.
Indium Corporation: Facilitando la transición
En Indium Corporation, hemos aprovechado el potencial de la soldadura con ácido fórmico mediante productos sin fundente, tanto los ya consolidados como los de reciente desarrollo, especialmente para el montaje de electrónica de potencia. Estamos impulsando activamente su adopción a través de nuestra plataforma de Tecnología de Soldadura con Ácido Fórmico (FAST). Desde preformas y pastas diseñadas para el reflujo con ácido fórmico hasta innovadores agentes de fijación que simplifican el montaje, nuestra gama de productos está diseñada para satisfacer las exigencias de este enfoque más limpio y de última generación. En nuestra próxima publicación, profundizaremos en las opciones específicas de materiales que Indium Corporation ha desarrollado para la soldadura por reflujo con ácido fórmico, lo que permitirá a los fabricantes avanzar con esta tecnología de vanguardia, así que no te lo pierdas.
Para obtener más información sobre la soldadura con ácido fórmico, ¡lee nuestro informe técnico sobre el tema!
