interacting with each other without machinery or equipment

La mayoría de los artículos que discuten los intermetálicos de cobre-estaño que se forman durante la soldadura se refieren a ellos como un mal necesario. El mal es la percepción de que los intermetálicos son quebradizos y pueden conducir a fallas en el ciclo térmico o choque por caída.

Percibo la situación de otra manera. Desde mi perspectiva, la formación de intermetálicos de cobre-estaño es el milagro de la soldadura. Considérelo de esta manera, para ensamblar dispositivos electrónicos, se requiere unir cobre a cobre (los cables en los componentes hacia las pastillas en el PWB) en presencia de polímeros (los epóxicos PWB y las carcasas de los componentes). Estos materiales poliméricos sólo pueden soportar unos 250°C durante unos minutos. El cobre se funde a 1083°C, por lo que la unión de cobre a cobre en presencia de polímeros parecería ser un gran desafío. Introduzca la soldadura basada en estaño.

La soldadura libre de plomo (basada en estaño), digamos SAC305, se funde a aproximadamente 219°C. Entonces, con una temperatura máxima de aproximadamente 245°C en el horno de reflujo, la soldadura puede fundirse y formar un enlace eléctrico y mecánico con el cobre en los conductores y pastillas. A 245°C, los distintos materiales poliméricos permanecen ilesos durante aproximadamente 90 segundos, lo que la soldadura requiere a esta temperatura.

Pero, ¿qué pasa con las propiedades materiales de los intermetálicos que se forman? ¿No son demasiado quebradizos?  Lee et al * realizaron un análisis que sugiere que los intermetálicos formados en la soldadura no son quebradizos. Su trabajo también sugiere que los modos de falla no están en los intermetálicos, sino en las interfaces entre los intermetálicos y la soldadura, el cobre o los diferentes compuestos intermetálicos, Cu3Sn y Cu6Sn5. Esos dos compuestos intermetálicos se muestran en la siguiente figura.

Figura 2 - Compuestos intermetálicos en la
interface de la almohadilla de cobre y una esfera de
Sn-4Ag-0.5Cu después de 32 días de añejamiento a 150ºC.

Figura. Intermetálicos de cobre-estaño de Roubaud et al, "Impacto del crecimiento de intermetálicos sobre la resistencia Intermetálica de ensambles libres de plomo”, APEX 2001.

Se ha asumido desde hace mucho tiempo que cuanto más gruesos sean los intermetálicos, mayor es el riesgo de fallo debido al grosor intermetálico. El trabajo de Lee parecía poner en duda esta preocupación.

Manténgase en sintonía para una discusión continua sobre los intermetálicos y su efecto sobre la fiabilidad.

Actualizaciones: Siguen existiendo numerosos artículos sobre:

1. Robots sacando a tanta gente del trabajo que se va a generar una crisis

2. Los automóviles autónomos están a sólo unos años de distancia

AUTOMATIZACIÓN: Puesto que escribo este artículo a finales de abril de 2017, ya llevamos más de 100 años de automatización si optamos por usar la línea de montaje de Ford de 1913 como punto de partida.  En el nacimiento de la línea de montaje la población mundial era 1,8 mil millones y la esperanza de vida en los EE.UU. era alrededor de 50 años. Hoy en día el mundo tiene 7,5 mil millones de personas y la esperanza de vida en los EE.UU. es de cerca de 80 años. No quiero minimizar los desafíos que crea la automatización continua, pero vivimos en una de las pocas épocas donde la obesidad, no el hambre, es un riesgo, incluso en muchos países en desarrollo. Esa abundancia y salud nos las han traído la automatización y la ciencia. Seguro que habrá interrupciones, pero no veo que esta tendencia positiva disminuya.

AUTOMÓVILES AUTÓNOMOS: La cuestión está en la definición. Para que los automóviles y los camiones autónomos sean verdaderamente perturbadores, es imprescindible que nunca necesiten de la ayuda humana. Si necesitan ayuda, un humano tiene que estar allí en los controles. Por lo tanto, si un camión necesita ayuda humana el 1% del tiempo, todavía será necesario un camionero. Espero con interés los muchos avances a lo largo del camino hacia la autonomía de los automóviles, pero todavía creo que el día de los automóviles sin volante o pedal de combustible está todavía a décadas de distancia.

Saludos,

Dr. Ron,