La soldadura de plomo ha sido el material preferido en el mundo de la fabricación de PCB durante muchos años. Pero en el pasado reciente, ha aumentado la preocupación por los efectos de los productos con plomo en la salud y el medio ambiente para los consumidores. Por estas razones, la Restricción de Sustancias Peligrosas en Equipos Eléctricos y Electrónicos (RoHS) de la Unión Europea reguló el uso de productos electrónicos con plomo en julio de 2006.
Al igual que los Estados Unidos de América, algunos países no han promulgado leyes que ilegalicen la aplicación del plomo en los productos de consumo. No obstante, algunas empresas están exigiendo el uso de soldadura de plomo en el producto electrónico que encargan. Entonces, ¿qué soldadura es la mejor para usar en el mundo electrónico? ¿Cuál es la diferencia entre la soldadura con plomo y la soldadura sin plomo? Este artículo responde a estas preguntas en detalle y ofrece más información Plomo vs. Soldadura sin plomo.
1. ¿Qué es la soldadura con Plomo vs. Soldadura sin plomo?
La mayoría de los fabricantes de electrónica utilizan la soldadura para pegar componentes a los PCB. Tanto si se trata de una soldadura sin plomo como si es una soldadura con plomo, todas cumplen la misma función. Sin embargo, varios dispositivos y casos de uso utilizan diferentes técnicas de soldadura.
1.1 Soldadura de plomo
Generalmente, la soldadura de plomo está compuesta de estaño y plomo. La ventaja de usar soldadura de plomo es su adecuada capacidad de flujo. Tiene un punto de fusión más bajo que la soldadura sin plomo; por lo tanto, presenta menos efectos térmicos en los componentes. Además, cuando la soldadura se enfría, asume una apariencia más brillante que la soldadura sin plomo, facilitando la detección de problemas como la oxidación. Además, la soldadura de plomo es más barata y fácil de usar que la soldadura sin plomo.
1.2 Soldadura sin plomo
La principal razón por la que los fabricantes están pasando a utilizar soldadura sin plomo es para erradicar el plomo de la producción electrónica y los procesos de reciclaje de desechos. En las dos últimas décadas, el mundo de la fabricación electrónica ha experimentado un desarrollo dinámico de materiales alternativos de soldadura centrados en el metal de estaño. Este enfoque alternativo utiliza materiales con propiedades distintas de la composición eutéctica del plomo y el estaño.
Dado que los soldados son efectivos en el 80% de su punto de fusión, exigen rendimientos similares a los de las superaleaciones de los motores a reacción. Sin embargo, los requisitos de las uniones soldadas aumentan continuamente debido al aumento de la densidad y las propiedades de tensión de la miniaturización. Por lo tanto, las soldaduras sin plomo necesitan un diseño de PCB, que se adapte al alto punto de fusión y a las propiedades anisótropas.
2. Comparación de las propiedades del Plomo vs. Soldadura sin plomo
El uso de grandes cantidades de plomo en los productos de consumo durante un período prolongado tiene efectos perjudiciales para el medio ambiente y las personas. En la actualidad, las empresas han cambiado a la soldadura sin plomo para apoyar sus esfuerzos de responsabilidad social de protección del medio ambiente. Por lo tanto, es crucial aprender cómo se compara la soldadura sin plomo con la soldadura con plomo y examinar la mejor opción para su uso.
2.1 La soldadura sin plomo tiene un punto de fusión más alto que la soldadura con plomo
Plomo vs. Soldadura sin plomo tiene un punto de fusión de 1830C, mientras que la soldadura sin plomo tiene un punto de fusión de 2170C. Ahora, estos son los efectos del punto de fusión más alto de la soldadura sin plomo:
- La temperatura más alta de la soldadura sin plomo oxida la soldadura rápidamente en comparación con la temperatura más baja de la soldadura con plomo.
- Al igual que los que contienen paquetes de plástico y condensadores electrónicos, algunos componentes se ven afectados negativamente por la alta temperatura de la soldadura sin plomo.
- La alta temperatura de la soldadura sin plomo conlleva una tensión significativa de los componentes; por lo tanto, los componentes de bajo dieléctrico son más vulnerables a los fallos.
- Los componentes de soldadura sin plomo tienen varias superficies de soldadura. Las empresas suelen utilizar estaño en esas superficies porque es rentable. Sin embargo, el estaño genera una pequeña capa de oxidación en el exterior que puede llevar a la electrodeposición.
2.2.Eutéctico o no
Los fabricantes valoraban el uso del estaño y el plomo porque formaban una mezcla eutéctica. En otras palabras, la composición de plomo y estaño tiene una temperatura más baja que la de los metales individuales. Aunque el mundo de la fabricación electrónica no ha logrado descubrir otra combinación de metales eutécticos, ha inventado una técnica de soldadura sin plomo que funciona bien.
2.3 Preocupaciones sobre la salud
Las empresas sensibles a la conservación del medio ambiente declaran la naturaleza venenosa del plomo como su principal razón para adoptar la soldadura sin plomo. El plomo puede acumularse en el cuerpo humano incluso en pequeñas exposiciones prolongadas. Además, el plomo puede entrar rápidamente en el cuerpo a través de la piel, la boca o la nariz. Los sectores de la pintura y la gasolina se han vuelto libres de plomo. Sin embargo, la soldadura es uno de los restantes productos que aún la utilizan.
En una industria que experimenta una alta emisión de plomo, los trabajadores son más vulnerables a los peligros del plomo, ya que pueden inhalarlo rápidamente o adquirirlo al tocar superficies contaminadas. Recuerde, el plomo es más peligroso para los niños. Por lo tanto, tome estas preocupaciones de salud seriamente dondequiera que esté usando soldadura de plomo.
2.4 Costo
La soldadura con plomo es más rentable que las soldaduras sin plomo. Esto se debe a que el plomo es apenas una décima parte del precio del estaño, lo que hace que la soldadura de plomo sea fácilmente asequible. Además, algunos fabricantes reemplazan el estaño por plata en las soldaduras sin plomo, haciéndolas aún más caras.
2.5 La soldadura sin plomo es menos mojable que la soldadura con plomo
La baja humectabilidad hace que la función de la unión soldada sea ineficaz para satisfacer las demandas de capacidad de autorregulación, potencia de tracción y capacidad de corte. En consecuencia, la baja humectabilidad provoca una alta tasa de rechazo de las uniones soldadas, especialmente cuando no se realizan los ajustes necesarios para satisfacer esta deficiencia.
2.6 Comparación de las características físicas de la soldadura sin plomo y la soldadura con plomo
La soldadura sin plomo tiene un impacto negativo en la fiabilidad de las uniones. Desde el punto de vista de la influencia mecánica, la soldadura sin plomo es más fuerte que la soldadura con plomo. Además, la soldadura sin plomo forma óxidos superficiales, impureza de flujo y depósitos de aleación que pueden causar un pobre rendimiento de resistencia al contacto. Por lo tanto, el cambio de la producción electrónica de plomo a la producción electrónica sin plomo no es un reemplazo total en las características eléctricas y mecánicas debido a estas razones:
- El plomo es comparativamente blando. Se dará cuenta de que las uniones de soldadura de producción sin plomo son más duras que las uniones de soldadura de fabricación de plomo. Esto causa una mayor intensidad y modificaciones menores, lo que resulta en una alta fiabilidad.
- La soldadura sin plomo causa una baja humectabilidad, lo que provoca más problemas, tales como vacíos y tumbas en pie.
3. El cambio a la soldadura sin plomo
Cuando se considera el tipo de soldadura que se va a utilizar entre la soldadura con plomo y la soldadura sin plomo, es esencial darse cuenta de que la principal diferencia son los altos niveles de estaño. Por lo tanto, debe sopesar las siguientes preocupaciones en su proceso de selección.
3.1 El crecimiento de las dendritas metálicas
Es importante señalar que la dendrita metálica y el bigote de estaño tienen procedimientos de crecimiento diferentes. La dendrita metálica es un producto de la electro-transferencia iónica en la electroquímica. Por otro lado, el bigote de estaño forma atajos que conducen aún más al fallo del circuito.
3.2 Crecimiento de los bigote de estaño
El bigote de estaño se desarrolla a partir de partes vulnerables del revestimiento de óxido de estaño como el estaño monocristalino, que actúa en forma de columna o de filamento cilíndrico. El bigote puede dar lugar a atajos entre los pines adyacentes. Además, puede generar una mala influencia en los componentes de alta frecuencia.
Las capas de soldadura de estaño contienen tensión de presión, que es uno de los principales factores que crean los batidores de estaño. Por ejemplo, cuando se produce un exceso de aleación metálica de Cu6Sn5, se producen varios fallos, como la acumulación de tensión de presión en la capa de estaño, la distorsión de los pines y el desajuste del CTE, lo que crea aún más un bigote de estaño.
Altas cantidades de aleación de estaño también causan bigote de estaño, que es más pronunciado en el estaño puro. Afortunadamente, varias aleaciones de metales, como el PB y el Bi, pueden evitar el crecimiento del bigote de estaño.
3.3 Creación del CAF
Los procesos electroquímicos también causan otro fallo conocido como filamento anódico conductor (CAF). El filamento conductor del ánodo que lleva algún crecimiento de cobre del electrodo positivo al negativo desencadena la formación de CAF. El proceso ocurre dentro de la placa de circuito.
Típicamente, el CAF crece cuando los electrodos positivo y negativo se unen mediante cortocircuitos. Esto conduce a una tragedia catastrófica para la fabricación de PCBs altamente compactados. El alto punto de fusión de la soldadura sin plomo acelera la formación de CAF.
3.4 Plaga del estaño
La modificación de la fase de polimorfismo impulsivo causa plagas de estaño. Normalmente, cuando la temperatura es inferior a 130C, el estaño no contaminado cambia de blanco a gris. Lo ideal es que las plagas del estaño causen amenazas potenciales a la fiabilidad. Sin embargo, raramente lo notará ya que la contaminación se combina con el hierro.
4. ¿Qué soldadura es mejor para usar entre el Plomo vs. Soldadura sin plomo?
Contrariamente a la información sobre salud y medio ambiente de la electrónica con plomo, la Corporación Aeroespacial llevó a cabo un estudio sobre la aplicación del plomo en la electrónica de consumo. El estudio descubrió que hay poca evidencia que apoye el argumento de que el plomo aplicado en aparatos electrónicos causa un daño severo al medio ambiente y a las personas. La verdad es que cuando nos referimos a la reelaboración electrónica, el número de fabricantes de plomo que utilizan es insignificante para ser perjudicial para los animales.
Usen soldadura de plomo si está disponible en sus mercados cercanos. Esto se debe a que es más fácil de usar, tiene un punto de fusión más bajo y causa menos problemas de calidad en las uniones. La razón principal por la que debe optar por la soldadura sin plomo es si su gobierno prohíbe el uso del plomo. Además, también puede considerarlo si planea vender sus productos a los países europeos. Recuerde, la cantidad de plomo en la soldadura es insignificante para causar algunas complicaciones graves de salud. Generalmente, es más económico y efectivo usar soldadura de plomo debido a sus propiedades y beneficios únicos.
Conclusión
La soldadura de plomo tiene numerosos beneficios para la fabricación electrónica, pero las mareas del cambio están en aumento. Es probable que todos los sectores que utilizan soldadura en grandes cantidades pasen pronto a la soldadura sin plomo si aún no lo han hecho. Además, es posible que no haya suficiente soldadura en el mercado para los aficionados, ya que varios gobiernos han establecido medidas ecológicas.
Al igual que con cualquier cambio, algunos individuos se resisten al uso de soldadura sin plomo. Sin embargo, el cambio a un método más seguro es necesario e indudablemente inevitable en lo que respecta a la salud y la seguridad humanas.
Reconocemos que varios proyectos exigen diferentes enfoques de soldadura. Por eso proporcionamos tanto soldadura con plomo como sin plomo para el montaje de PCB. Si usted requiere cualquiera de estas técnicas de soldadura, estamos disponibles para ofrecerle servicios personalizados! Contáctenos hoy para una cotización gratuita de montaje de PCB.