Aleaciones de Soldadura de Indio-Plomo (In/Pb) para Interconexiones Confiables de Oro en el Montaje de Semiconductores

Maria Durham, la nueva Técnica Especialista en Materiales de Montaje de Avanzada y Semiconductores de Indium, ha estado investigando acerca de las aleaciones de soldadura de indio plomo (IN/Pb).Charlamos acerca de sus hallazgos esta semana.

 [Andy C. Mackie: ACM] ¿Cuáles son las aleaciones de soldadura de indio/plomo más comunes, y cuáles son sus propiedades?

[Maria Durham: MD] En primer lugar, el uso de soldaduras que contienen plomo (Pb) en algunas aplicaciones de soldadura está restringido debido al cumplimiento con las normas medioambientales locales y de RoHS, sin embargo existen aún muchas aplicaciones donde está permitido. Muchos usos de equipamientos militares, aeroespaciales, e industriales, como así también muchas aplicaciones relacionadas con los vehículos, están exceptuados.  La tabla más abajo muestra las aleaciones de indio/plomo (In/Pb) más comunes (rosa) y sus propiedades, clasificadas por temperatura del líquido; el más alto de los dos puntos de derretimiento (sólido y líquido) visto para las aleaciones no eutécticas.  En azul hay tres materiales de comparación.

Indalloy 205 es el más utilizado comúnmente, probablemente porque tiene la temperatura de líquido más cercana a la eutéctica estaño/plomo (183°C), 63 Sn/37Pb (Indalloy 106). Esto significa que puede tener reflujo utilizando un perfil eutéctico estándar de Sn/Pb. Las aleaciones más comunes que le siguen en el uso son Indalloy7, 204, y 206. Además del índice de derretimiento, el indio tiene una conductividad térmica y eléctrica a los materiales estándar.  

 [ACM] ¿Qué hace tan atractivas las soldaduras de indio-plomo (In/Pb), y por qué hemos visto un resurgimiento reciente en su uso?

 [MD] Una atracción principal para utilizar aleaciones de soldadura de indio/plomo (In/Pb) para soldar superficies de metales preciosos es que, a diferencia de las soldaduras que contienen estaño, ellas no arrastran oro. Esto significa que el oro no se disuelve en ellos en ninguna medida considerable.  Durante las discusiones en Semicon West en el año 2011, uno de nuestros clientes de California informó experimentar 8 reflujos simulados con Indalloy 205 en contacto con una superficie de oro sin pérdida de resistencia en la unión y sin fragilidad. Esto es muy impresionante.  Tenga en cuenta que la fragilidad es causada frecuentemente por formación intermetálica de oro.  Se ha descubierto que aún a 250°C, 50In/50Pb disuelve el oro en un índice 13 veces más lento que en 63Sn/37Pb, aunque esto, por supuesto, es un estudio cinético, no un límite de solubilidad.

El Indalloy de más alto derretimiento 164 I(92.5Pb/5In/2.5Ag) tiene el coeficiente más bajo de expansión térmica (CTE) de todas las soldaduras In/Pb y puede soportar las excursiones de temperaturas más altas que pueden verse en las aplicaciones de soldadura de tipo de paso (donde se utiliza una soldadura de muy alto derretimiento para formar la primera unión, seguida por una aleación de derretimiento más bajo, y así sucesivamente.  Esto se ve en aplicaciones tales como montajes de productos electrónicos de potencia, donde la primera  soldadura por pasos es utilizada frecuentemente para pegamentos tales como una pasta para soldar, alambre, o preforma. El punto más alto de derretimiento ayuda a que la soldadura resista las temperaturas operativas asociadas con productos electrónicos bajo la capucha, en aplicaciones tales como módulos de control de motor, donde el Indalloy 151 (92.5Pb/5Sn/2.5Ag) o Indalloy 163 (95.5Pb/2Sn/2.5Ag) son utilizados más comúnmente.  La soldadura de In/Pb es excelente en estructuras muy rígidas tales como cerámico-a-metal o cerámica-a-cerámica. El índice deseado de temperatura sólido/líquido puede ser adaptado cambiando la proporción indio:plomo, haciéndolo muy fácilmente para “discar la aleación” a un proceso específico de reflujo. 

Otra atracción para utilizar las soldaduras In/Pb es que muestran buena resistencia a la fatiga en el ciclo térmico desde -55°C a 125°C.  En la prueba, la vida de fatiga para uniones de soldadura de 50In50Pb es aproximadamente 100 veces mayor que para 63Sn/37Pb.

 [ACM] ¿Qué fundentes se utilizan en estas aplicaciones, y cómo se preparan en forma diferente?

 [MD] Los fundentes más compatibles con el punto más bajo de derretimiento (<200°C) de las soldaduras que contienen indio son NC-SMQ-80 (pasta para soldar) o el adhesivo más bajo TacFlux® 012 (adecuado para el uso con alambre, preformas, y esferas). Estos son fundentes sin limpieza (no clean), especialmente preparados para reflujo de temperatura más baja. Bajo reflujo apropiado de temperaturas bajas estos fundentes dejan residuos benignos que no necesitan ser limpiados (fundente “no clean”), aunque con frecuencia ellos son limpiados en la mayoría de las aplicaciones prácticas, normalmente para asegurar cables de enlaces confiables ausentes de salpicaduras de fundente.

 Para conocer más, por favor comuníquese con nosotros.

¡Saludos! Andy

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