Así como con la formación de vacíos, cuando utilice tecnología mixta, comience con una buena pasta de soldadura

Patty caminaba hacia su oficina cuando vio al Profesor Ulf Gabrielson pasar.  "Un caballero mayor impresionante", pensó ella.  Había sido candidato al Premio Nobel hace unas cuantas décadas y todavía venía a la oficina la mayoría de los días.  Tenía unos vivaces 85 años de edad, o algo así.

Una cosa que le impactaba a Patty sobre el mundo académico era la casi veneración por los profesores ancianos.  Un puñado de profesores mayores de 70 enseñaban y hacían investigación a tiempo completo, y los estudiantes de pregrado y de posgrado buscaban su asesoría en asuntos técnicos, de carrera y, con frecuencia, incluso en asuntos personales.

La experiencia completa en la universidad Ivy estaba funcionando muy bien para ella y Rob.  A ambos les otorgarían sus respectivos doctorados pronto.  Ahora Patty no podría sentirse tan incómoda por ser una profesora sin doctorado.  Rob estaba comenzando a trabajar como científico investigador en la Universidad Ivy después de la graduación.  Aunque por el puesto recibía un pago menor del que podría recibir en la industria, a él también le gustaba el ambiente académico y el horario de trabajo flexible.

Después de entrar en su oficina, Patty se sentó a responder sus correos electrónicos y vio uno de Mike Madigan.

Decía, "Profesora Coleman, ¿sería posible que usted y el equipo generaran una lista de recomendaciones sobre el ensamble con soldaduras mixtas libres de plomo y estaño? Su humilde estudiante, Mike".

Era el receso entre los períodos académicos y Patty tenía algo de tiempo; además esta tarea parecía divertida.  Inmediatamente, ella le envió una nota a Rob y a Pete sugiriéndoles que investigaran un poco y luego se reunieran dentro de pocos días.

Como siempre, los días pasaron rápido. "El equipo" estaba en la oficina de Patty en la que parecía que el tiempo no transcurría del todo.

"¡Hola, Rob! Ahora que eres un científico investigador, ¿te darán una mejor oficina que la de Patty?" Bromeó Pete.

"Sí, ¡seguro! Ahora soy más famoso que la mundialmente reconocida Profesora Coleman", respondió Rob.

“¡OK! ¡OK! Pongámonos a trabajar", dijo Patty, riéndose con Rob y Pete.

"Lo que más me sorprende, durante la recopilación de información para esta pequeña tarea, es que, con toda la preocupación respecto a la confiabilidad de la soldadura libre de plomo, demasiadas personas han ensamblado productos con tecnología mixta y parecen tan arrogantes al respecto", terció Pete, en tono serio.

"Estoy de acuerdo", dijo Rob.

"Piensa en qué tipo de sistema de aleación de soldadura mixta es este.  Cuatro metales (estaño, plomo, cobre y plata) en cantidades no controladas a lo largo de la unión de soldadura", siguió Pete.

"Así que, realmente no se puede decir cuáles son las propiedades mecánicas o la temperatura de fusión. Variarán a lo largo de la unión de soldadura", agregó Patty.

"Todo eso es cierto, pero tenemos que ser un poco prácticos. Muchas personas han ensamblado con éxito con tales sistemas de aleación mixta, desde hace ya mucho tiempo", sugirió Pete.

"Mira este trabajo de Bradley et al con NEMI sobre ciclos térmicos", continuó Pete.

El trio miró la gráfica que Pete había impreso.

Figura 1.  Los datos de Bradley sugieren que la confiabilidad del ciclo térmico mixto estaño-plomo y libre de plomo es aproximadamente igual a la confiabilidad de la soldadura estaño-plomo.

"Bien, como era de esperarse, la soldadura de estaño-plomo está más rezagada en comparación con la soldadura libre de plomo. Pero, es interesante que los resultados de la mezcla y de estaño-plomo sean casi los mismos". Señaló Patty.

"Los datos muestran la situación típica. Las soldaduras SAC presentan un mejor ciclo térmico. Si tuviéramos datos de goteo e impacto, las soldaduras de estaño-plomo y las mixtas se verían mejor", dijo Rob.

El trio revisó algunos otros datos por corto tiempo...

"Creo que estamos de acuerdo en que, para dispositivos electrónicos que no sean críticos para la misión, los sistemas de aleación mixta pueden funcionar. Pero, creo que también estamos de acuerdo en que, para algo como un jet militar o un dispositivo médico, ni siquiera se deben considerar", indicó Patty.

Rob y Pete murmuraron en acuerdo.

“OK. Entonces, al parecer estos datos apoyan las mezclas de soldaduras de estaño-plomo y libres de plomo. Pero, ¿qué pasa con el proceso?" Preguntó Patty.

"No podemos utilizar las temperaturas de las soldaduras estaño-plomo cuando también se usa la soldadura SAC, puesto que es posible que no se funda completamente con la soldadura SAC.  Miren estas imágenes que encontré (consulte la figura 2)", dijo Rob.

Figura 2.  Cuando utilice mezclas de soldadura de estaño-plomo y soldadura libre de plomo, asegúrese de que la temperatura de reflujo sea lo suficientemente alta como para fundir la soldadura libre de plomo.

"¡Vaya!" Dijo Pete. "¡Observen la deficiente estructura granular! No se necesita ser un genio metalúrgico para observar que esta unión de soldadura es débil",

"Estoy de acuerdo. Pero, si te encuentras en el lado bajo, en cuanto a la temperatura, realmente ayuda tener una pasta de soldadura que tenga un buen fundente.  ¿Recuerdan el trabajo realizado por Mario Scalzo a este respecto?  Tengo la foto de este experimento (consulte la figura 3)", dijo Patty.

Figura 3.  Aunque es aconsejable tener una temperatura pico de reflujo mayor que el punto de fusión de la soldadura libre de plomo (típicamente 219C o similar), un buen fundente puede ayudar en la fusión de la soldadura libre de plomo a bajas temperaturas. El resultado, en la derecha, se encuentra en 208C.

Recuerdo que eso funcionó. Él lo presentó en un taller al que yo asistí.  Pudo hacer que una esfera de soldadura SAC305 se fundiera en soldadura de estaño-plomo solamente a 208C.  Él utilizó un fundente maravilloso que ayudó en el proceso", agregó Rob.

"Como ya lo hemos visto antes, una buena pasta de soldadura es el lugar de inicio", agregó Pete.

Patty fue hasta el tablero para hacer un resumen.  Escribió:

1. El montaje de dispositivos electrónicos con mezcla de soldadura libre de plomo y de estaño-plomo puede funcionar para aplicaciones que no sean de misión crítica.
2. Siembre debe haber algo de incomodidad mientras se crea un sistema de aleación de cuatro metales con composición variable.
   • La unión de soldadura resultante presentará propiedades mecánicas y temperaturas de fusión variables.
   • Se esperan resultados de ciclo térmico peores que los de las soldaduras SAC.
   • Los datos de goteo e impacto pueden ser mejores que los de las soldaduras SAC.
3. El perfil de reflujo debería ser tal que la temperatura pico sea superior que el punto de fusión de la soldadura SAC.
4. Como siempre, trabaje con su proveedor de pasta de soldadura para obtener la mejor pasta de soldadura para esta aplicación exigente.

Después de que todos revisaron la lista y les pareció razonable, Pete sugirió que jugaran nueve hoyos de golf.

Saludos,

Dr. Ron