Na Indium Corporation, compreendemos os desafios relacionados com a montagem de eletrónica de potência; os dispositivos estão a tornar-se cada vez mais complexos, ao mesmo tempo que as exigências em termos de desempenho e fiabilidade se tornam cada vez mais rigorosas. Além disso, as empresas procuram formas de aumentar a eficiência e o rendimento. Uma tecnologia que ajuda a dar resposta a esses desafios é a soldadura por refluxo com ácido fórmico: um processo sem fluxo que se está a revelar uma verdadeira revolução na montagem de eletrónica de potência.
Ao eliminar a necessidade do fluxo tradicional, o refluxo com ácido fórmico permite uma soldadura sem óxido, com resíduos mínimos ou nulos, poucas bolhas e um pós-processamento simplificado.
Nesta publicação, irei explorar convosco os fundamentos da soldadura com ácido fórmico, quer estejam a pensar em adotar esta técnica, quer já estejam a utilizá-la. Este blogue abordará temas como as áreas em que está a ser adotada (nomeadamente no encapsulamento de semicondutores, módulos de potência e fabrico de LED), as vantagens que oferece e os desafios que os fabricantes devem ter em conta. Iremos também abordar a forma como a Indium Corporation está a ajudar cada vez mais fabricantes a alcançar o sucesso com esta tecnologia, através de materiais concebidos especificamente para processos de refluxo com ácido fórmico.
O que é a soldadura por refluxo com ácido fórmico?
A soldadura tradicional depende do fluxo para remover óxidos e promover uma boa humedecimento das superfícies de soldadura, de modo a garantir a formação de uma junta resistente. Embora isto tenha sido muito eficaz nas últimas décadas, a utilização do fluxo introduz complexidade. O fluxo deixa resíduos que, muitas vezes, têm de ser limpos com solventes químicos — um processo demorado e prejudicial para o ambiente. As potenciais preocupações em termos de fiabilidade decorrentes da presença de resíduos não removidos em dispositivos de alta potência criam um desafio ainda mais crítico nestas aplicações.
O ácido fórmico oferece uma alternativa mais inteligente que dispensa o uso de fluxo. Quando introduzido numa atmosfera de refluxo — normalmente transportado por azoto e ativado a temperaturas em torno dos 180 °C —, atua como um potente agente redutor. Reage com os óxidos, decompondo-os, em última análise, em subprodutos inofensivos, como CO₂ e vapor de água, que podem ser removidos da câmara de refluxo por meio de vácuo.
O resultado? Um processo de soldadura sem fluxo que não requer limpeza após o refluxo. Permite montagens mais limpas, elimina as preocupações de fiabilidade relacionadas com resíduos de fluxo e melhora o rendimento, reduzindo simultaneamente as etapas do processo.
Principais aplicações da soldadura com ácido fórmico
A soldadura por refluxo com ácido fórmico não é uma abordagem universal, mas tem vindo a ser amplamente adotada em setores específicos e está agora a ganhar rapidamente terreno noutros setores, como a montagem de eletrónica de potência, onde a limpeza, a baixa formação de cavidades, o desempenho térmico e elétrico e o elevado rendimento são essenciais para o sucesso.
Embalagem de semicondutores
A soldadura por refluxo com ácido fórmico encontrou inicialmente a sua aplicação ideal na formação de saliências em wafer e no embalamento avançado. Estes processos exigem juntas ultralimpas e um baixo nível de formação de bolhas para garantir a fiabilidade dos dispositivos. Em aplicações de passo fino, é mais difícil limpar os resíduos, e estes podem causar problemas de fiabilidade. Ao eliminar as etapas de limpeza, os fabricantes poupam tempo e minimizam os riscos associados aos resíduos de fluxo, que podem levar à contaminação de componentes eletrónicos sensíveis.
Montagem de componentes eletrónicos de potência
Os módulos de potência modernos, concebidos para aplicações exigentes, tais como os inversores em veículos elétricos (VE), funcionam com elevada densidade de potência e a altas temperaturas, pelo que as ligações soldadas devem apresentar a máxima eficiência na dissipação de calor. A soldadura por refluxo com ácido fórmico, realizada com pré-formas de solda e pastas de solda especializadas, proporciona juntas limpas, robustas e com baixo teor de vazios, que se destacam pela condutividade e pela gestão térmica. A necessidade de limpeza é eliminada, simplificando o fluxo do processo de forma ecológica.
Fabrico de LED
Os módulos LED de alta potência exigem uma dissipação térmica melhorada, que depende de uma soldadura precisa e com poucos espaços vazios. A soldadura sem fluxo não só proporciona as ligações metálicas limpas de que os LEDs necessitam, como também simplifica o seu processo de montagem, eliminando a necessidade de limpeza após a soldadura. Esta abordagem resulta em LEDs com melhor desempenho, ao mesmo tempo que reduz a complexidade da produção.
Superar os desafios
Tal como qualquer tecnologia recém-adotada, a soldadura com ácido fórmico implica uma curva de aprendizagem. Alguns dos desafios a enfrentar incluem:
Controlo da redução de óxidos: A eficácia da remoção de óxidos depende do ajuste preciso de parâmetros como a concentração de ácido fórmico, o caudal e a temperatura de imersão do perfil térmico. O equilíbrio entre o tempo de ativação térmica e a distribuição do gás deve ser cuidadosamente calibrado. Por exemplo, uma concentração excessiva ou a exposição ao ácido fórmico podem resultar em «novos» defeitos de soldadura, como a evaporação do estanho.
Compatibilidade do equipamento: Nem todos os fornos de refluxo são compatíveis com o refluxo com ácido fórmico. Em alguns casos, é possível efetuar modificações, mas, na maioria dos casos, será necessário investir em sistemas de refluxo concebidos especificamente para o efeito.
Seleção de materiais: Alguns materiais não reagem de forma ideal em atmosferas de ácido fórmico, pelo que é importante selecionar materiais de soldadura especificamente concebidos para este processo, como a gama de produtos Formic Acid Soldering Technology (FAST) da Indium Corporation.
Desenvolvimento de processos: A transição da soldadura com fluxo para a soldadura sem fluxo com ácido fórmico não é um processo simples e imediato. É necessário um conhecimento profundo do processo de refluxo com ácido fórmico e um sistema cuidadosamente concebido para adotar com sucesso esta tecnologia. Aproveite a experiência da Indium Corporation neste processo para acelerar a adoção e a introdução de novos produtos no mercado.
Indium Corporation: A facilitar a transição
Na Indium Corporation, apostámos no potencial da soldadura com ácido fórmico através de produtos sem fluxo, tanto já comprovados como de desenvolvimento recente, especialmente para a montagem de eletrónica de potência. Estamos a apoiar ativamente a sua adoção através da nossa plataforma Formic Acid Soldering Technology (FAST). Desde pré-formas e pastas concebidas para o refluxo com ácido fórmico até agentes de fixação inovadores que simplificam a montagem, o nosso portfólio de produtos foi concebido para satisfazer as exigências desta abordagem mais limpa e de última geração. No nosso próximo artigo, vamos aprofundar as opções específicas de materiais que a Indium Corporation desenvolveu para a soldadura por refluxo com ácido fórmico, permitindo que os fabricantes avancem com esta tecnologia de ponta – por isso, fiquem atentos.
Para saber mais sobre a soldadura com ácido fórmico, leia o nosso documento técnico sobre o tema!
