Alloy Melting | Indium Corporation Blog

Derretimiento de Aleaciones

Wednesday, April 8, 2015

Amigos,

Richard pregunta:

Estimado Dr. Ron:

Hace poco tiempo tuvimos un problema con la capacidad de soldado de los conectores del componente con acabado de estaño y la pasta para soldar SAC305. Uno de nuestros ingenieros afirmaba que el problema era que el acabado de estaño se derrite a una temperatura demasiado alta (Tm= 232°C) para que la pasta para soldar SAC305 (Tm = 219°C) lo derrita.

Entiendo que sin dudas ambos se derretirán por encima de 232°C y formarán una buena unión de soldadura, pero incluso si la temperatura es inferior a 232°C, digamos 225°C, el estaño se derretiría. ¿Puede usted explicar este fenómeno?

Richard,

Gracias por esta pregunta, que puede interpretarse de dos maneras. La primera sería que, en un horno de reflujo con temperaturas por encima del punto de derretimiento de ambos metales, el que tenga la mayor temperatura de derretimiento evita que el metal con una temperatura menor de derretimiento lo derrita. Esto no es verdad, ya que ambos metales se acercarían a la temperatura del aire en el horno de reflujo y se derretirían.

La otra perspectiva sería que la temperatura en el horno de reflujo está por encima de la temperatura de derretimiento de la SAC305, pero por debajo de la del estaño. Entonces, ¿cómo puede derretirse el estaño? Para considerar esta situación digamos que el horno está a 228°C. ¿Se derretirá el acabado de estaño sobre el componente o la almohadilla? La respuesta es sí. Pero, tratemos de entender el fenómeno primero con el oro y el estaño.

Los metales que tienen diferencias extremas de punto de derretimiento con frecuencia se disuelven uno en el otro. Como usted afirmó, el estaño se derrite a 232°C, mientras que el oro se derrite a 1064°C.

Puede encontrar este diagrama de fase aquí.

Figura 1: Diagrama de fase del oro-estaño

Para hacer una buena soldadura de oro y estaño, todo lo que uno debe hacer es tener un baño de estaño en alguna temperatura moderada, digamos 350°C. Inserte el oro y éste se derretirá y fluirá en el estaño derretido. Esto es cierto aún cuando el oro se derrite a 1064°C. Este efecto puede demostrarse de manera experimental. Existe un fenómeno parecido con el oro y el mercurio. El mercurio reacciona con el oro a temperatura ambiente. Este fenómeno puede utilizarse para extraer partículas pequeñas de oro del suelo y se utiliza habitualmente en la actualidad en la explotación artesanal del oro. Lamentablemente este uso del mercurio con frecuencia es tóxico para los mineros y contamina el medioambiente.

Volviendo al montaje de electrónicos nuevamente, supongamos que algo de soldadura líquida de estaño-plomo es calentada a 200°C. Consulte la figura 2a. Como se ve en esta figura, se sostiene una pelota de estaño a 25°C por encima de la soldadura derretida de estaño-plomo. La pelota de estaño es sumergida en la soldadura derretida de estaño-plomo en la figura 2b. La soldadura estaño-plomo forma un menisco alrededor del estaño sólido. Incluso a temperatura ambiente los átomos de estaño están vibrando, y en consecuencia, algunos de estos átomos en la pelota de estaño terminarán fluyendo en la soldadura de estaño-plomo. Esta acción dejará una vacante en la pelota de estaño que puede ser llenada por un átomo de plomo de la soldadura de estaño-plomo. En las cercanías del átomo de plomo recién llegado, la temperatura de derretimiento de este micropunto de aleación de estaño-plomo disminuirá ya que la soldadura de estaño-plomo tiene una temperatura de derretimiento por debajo de la del estaño. Este proceso continuará hasta que todo el estaño se mezcle con la soldadura de estaño-plomo y fluya en él como se ve las Figuras 2c a 2f.

Figura 2a

Figura 2b

Figura 2c

Figura 2d

Figura 2e

Figura 2f

A continuación mostramos un video con un experimento que demuestra la soldadura SAC fluyendo en la soldadura estaño-plomo a 208°C (aproximadamente 10C° por debajo del punto de derretimiento de la soldadura SAC). Agradecemos a Mario Scalzo por este video.

Saludos,

Dr. Ron

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