Pessoas
Estive recentemente a conversar com Mike Fenner, da Indium Corporation, sobre ligas Sn/Cu para pasta de solda. Mike tem muitos anos de experiência e eu valorizo muito as suas opiniões. Aqui está um resumo das suas ideias.
Dr. Ron:
Mike, tem havido algum burburinho na indústria sobre a utilização de ligas SnCu para pasta de solda, todos sabemos que algumas destas ligas têm tido bastante sucesso na soldadura por onda, mas e as ligas que estão a ser utilizadas numa pasta de solda para refluxo?
Mike Fenner:
1) Recordemos que, desde há mais de 50 anos, a indústria eletrónica sempre teve necessidade de uma liga fiável para temperaturas mais elevadas (em comparação com o estanho/chumbo eutéctico). Curiosamente, o Sn/Ag foi escolhido em vez do Sn/Cu devido às suas propriedades mecânicas e físicas superiores. Os utilizadores eram, e são, as indústrias aviónica, militar, automóvel, aeroespacial e médica.
O Sn/Ag sempre foi mais caro do que o Sn/Cu. Assim, a questão"Podemos utilizar ligas sem Ag como Sn/5Sb, Sn/0,X Cu?" tem sido colocada desde que a liga foi desenvolvida. A conclusão é sempre negativa.
2) Quando a nossa indústria passou a ser obrigatoriamente isenta de Pb, todos os grandes e bons da indústria reavaliaram as potenciais escolhas de ligas. Estes fornecedores, utilizadores, universidades e associações industriais não escolheram Sn/Cu, mas Sn/Ag com uma pequena quantidade de Cu adicionada; aquilo a que agora chamamos ligas SAC. Uma vez que o Sn/Ag produz (em última análise) uma liga SAC quando soldado ao Cu, esta é, essencialmente, a mesma liga para os utilizadores de PCB.
3) Todos os dados de ensaio gerados na análise da liga metálica estão disponíveis em bases de dados públicas como http://www.boulder.nist.gov/div853/lead_free/props01.html
Em lado nenhum se diz que Sn/Cu é melhor do que Sn/Ag/Cu. De facto, é o contrário.
4) Os proponentes da pasta de solda Sn/Cu sugerem que ela pode ser refluída com o mesmo perfil térmico que as ligas SAC, o que simplesmente não é o caso; SAC funde a cerca de 217°C, enquanto Sn/Cu funde a 227°C. Para além disso, embora existam muitos dados para as juntas de solda Sn/Cu soldadas por onda (através de orifícios), não existem dados de teste a longo prazo para as juntas de solda Sn/Cu por refusão (SMT).
5) A principal vantagem da popular liga Sn/Cu na soldadura por onda é o facto de não dissolver o cadinho de solda, os impulsores e outros equipamentos. Isto deve-se à adição de quantidades vestigiais de Ni à liga. O Ge também é normalmente adicionado como anti-oxidante, para reduzir a escória. Estas adições de elementos vestigiais também produzem modificações no grão, razão pela qual as juntas têm um aspeto relativamente brilhante em comparação com as ligas SAC. Estes são benefícios para o utilizador do processo ondulado, mas todos são irrelevantes no refluxo, uma vez que não são benefícios em serviço para o utilizador do refluxo.
6) A tensão numa junta de solda com furo passante é relativamente baixa. Isto contrasta totalmente com a junta SMT muito pequena, não reforçada e de face única. Uma junta de solda de furo passante é muito maior e mais forte do que uma junta SMT. O tamanho e a estrutura da junta são completamente diferentes nestes dois processos. Além disso, na soldadura por onda, a fixação do componente é feita como um rebite, com o cabo do componente a atravessar a placa e a sair pelo outro lado, suportado de cada lado por uma junta de soldadura. Essencialmente, existem duas "âncoras" por terminação. Quaisquer dados de fiabilidade sobre Sn/Cu foram desenvolvidos exclusivamente a partir da soldadura através de orifícios. Assim, para o mesmo regime de ciclos térmicos, é claro que uma junta com orifício de passagem será intrinsecamente mais forte, devido à mecânica estrutural. A resposta adequada a quaisquer afirmações sobre a fiabilidade a longo prazo seria garantir que se está a comparar uma junta de furo passante com uma junta de furo passante e uma junta SMT com uma junta SMT.
7) Quando os clientes avaliam as pastas de soldadura, que critérios determinam a sua seleção final? Na maior parte das vezes, a resposta é uma combinação dos seguintes domínios de desempenho: armazenamento e manuseamento do material, impressão, retenção de componentes, slump, resposta à pausa, humedecimento, anulação, head-in-pillow, etc. A formulação do fluxo/veículo é predominantemente responsável por todas estas caraterísticas. O desempenho nestes domínios tem muito pouco a ver com a liga de solda. Além disso, o principal custo da maioria das pastas de solda é o processo de fabrico. A liga é normalmente um custo secundário (embora este possa não ser o caso com uma elevada percentagem de metal precioso).
Resumo SMT não é soldadura por onda. Se estiver à procura de poupanças de custos no seu processo de refluxo SMT, a implementação de uma pasta de solda Sn/Cu pode ser uma forma muito dispendiosa de alcançar esses resultados.
Dr. Ron:Obrigado, Mike, pela tua visão!
A imagem da soldadura por onda encontra-se em http://www.assembly-sol.com/images/d/gall/wave-soldering.jpg.
