Cambiando de Soldaduras Altas en Plomo a Eutécticas AuSn

Están disponibles dos categorías de soldaduras para elegir cuando el entorno de servicio para un dispositivo supera 125°C ya sea en funcionamiento continuo o prueba de vida acelerada de ciclo térmico. Estas categorías son aquellas compuestas principalmente de plomo, y las de oro. A partir del impulso de la industria electrónica para eliminar el plomo, muchos fabricantes que tradicionalmente han utilizado soldaduras de plomo están siendo cautelosos, viendo ahora las soldaduras de oro, principalmente en Indalloy 182 (80Au20Sn).

La inquietud más común relacionada con este cambio se relaciona con la resistencia del AuSn, que es mucho más alta que las soldaduras de plomo. El grado de preocupación que esto debería tener sin embargo, debería comprenderse dentro del alcance de la aplicación. 

Por ejemplo, revisemos este escenario:

El Indalloy 159 (90Pb 10Sn) se utilizó durante años en un dispositivo para adherir sensores de alta temperatura a una prueba de calibración que lentamente es puesta en funcionamiento paso a paso desde 350K (- 75°C) a 500K (-225°C). La soldadura une un Kovar™ revestido de níquel y oro, o platino o revestido en platino, níquel plomo a uno de plomo cobre estañado. La unión de soldadura no es puesta bajo tensión o golpe.

Considerando las opciones de soldadura de alta temperatura en este escenario, el AuSn sería el preferido mecánicamente.

¿Por qué?

Bien, las soldaduras blandas de estaño arrastrarán oro de las metalizaciones de oro durante la soldadura, creando una capa intermetálica frágil de Au-Sn dentro de la unión de soldadura. Cuando más oro esté disponible, más será consumido, y mayor el espesor de la capa intermetálica resultante. La naturaleza frágil de esta capa, situada íntimamente próxima a la capa de soldadura relativamente blanda de PbSn, crea tensiones diferenciales que promueven la propagación del resquebrajamiento en el ciclo térmico.

Anteriormente el AuSn no fue considerado porque los ingenieros estaban familiarizados con su dureza y, dada la falla de resquebrajamiento descripto al utilizar una soldadura más blanda, no anticipaban una mejora. Para ellos fue una sorpresa grata descubrir que el cambio a una soldadura libre de plomo no sacrificaría la calidad de su dispositivo. AuSn es una aleación frágil pero, a diferencia de la descripción anterior, no se involucran tensiones diferenciales.

Nota: Las soldaduras eutécticas de oro han sido utilizadas durante muchos años para soldar tapas Kovar™ revestidas en níquel a paquetes cerámicos de alta confiabilidad y tienen una buena historia de rendimiento de fatiga.  

Translation powered by Avalon Professional Translation