El mejor cable de soldadura: Sn63Pb37 vs Sn60Pb40 vs ...

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Por lo general, mis circuitos están llenos de componentes SMD de paso muy fino. Sueldo los prototipos manualmente, lo que lleva mucho tiempo. Las buenas herramientas y la soldadura de alta calidad pueden acelerar el proceso.

Prefiero usar soldadura con plomo, ya que fluye mejor a temperaturas relativamente bajas. De esta manera puedo evitar que mis componentes se sobrecalienten. La soldadura con plomo no está permitida para productos comerciales, pero está bien para la creación de prototipos.

Existen varios tipos de alambre de soldadura con plomo en el mercado. Estoy tratando de averiguar cuál es el "mejor". Definamos "mejor" de la siguiente manera:

Baja temperatura de fusión (evita el sobrecalentamiento de los componentes).
Buena humectación de almohadillas y alfileres.
Preferiblemente contiene algo de flujo, por lo que no es necesario aplicarlo todo el tiempo externamente.
Diámetro muy fino para soldar componentes pequeños (como paquete LFCSP, resistencias 0402 o incluso 0201, ...)
El precio no es problema.

Tengo varias preguntas

1. Estaño - Aleaciones de plomo
Leí en Wikipedia que la soldadura Sn60Pb40 es muy popular para la electrónica (estoy de acuerdo, he usado esta hasta ahora). Wikipedia también menciona que Sn63Pb37 es un poco más caro pero también ofrece uniones un poco mejores.

¿Qué opinas sobre Sn60Pb40 vs Sn63Pb37 ? ¿Cuál es realmente la diferencia?

2. Aleaciones exóticas
Pero estas no son las únicas aleaciones de soldadura. Existen combinaciones más exóticas, que contienen estaño + plomo + plata e incluso con oro .

¿Estas combinaciones exóticas cambiarán las propiedades?

3. Aleaciones de bismuto e indio
Algunos de ustedes me hicieron conocer las aleaciones a base de bismuto e indio . He dedicado una nueva pregunta para cubrirlos: Bismuto o soldadura de indio: ¿qué elegirías?

NOTA: Yo uso un extractor de humo de soldadura.

soldering

— K.Mulier
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Olvidó una propiedad importante: los efectos ambientales. Las soldaduras a base de plomo son imposibles en la UE por ser tóxicas y difíciles de manejar de una manera que no expone a los empleados de las empresas de reciclaje a riesgos para la salud. Por lo tanto, la soldadura a base de plomo desapareció principalmente en la UE y en la mayoría de los países que exportan a la UE.

— Attila Kinali

Si desea soldaduras a muy baja temperatura, busque aleaciones de indio. Incluso hay una compañía llamada Indium Corp que se especializa en ellos. Tienen soldaduras con temperaturas de fusión de hasta ~ 38 C.

— The Photon

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@ThePhoton, espera un minuto, me confundo. 38 ° C? ¿En serio? Leí en la hoja de datos de la soldadura a base de bismuto en DigiKey (número de parte SMDSWLTLFP32-ND) que el punto de fusión es 138 ° C, no 38 ° C ...

— K.Mulier

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Incluso si usa soldadura a base de plomo solo para prototipos, cualquier cosa que toque esa punta de soldadura inmediatamente necesita una etiqueta de desecho tóxico en la mayoría de las jurisdicciones que conozco. A menos que realmente necesite una soldadura con plomo, recomendaría usar sin plomo.

— Attila Kinali

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Desafortunadamente, la soldadura sin plomo hace juntas de muy mala calidad cuando se suelda manualmente. No fluye tan bien, humedecer almohadillas pequeñas puede ser difícil, a menudo las uniones terminan siendo débiles y mate, en lugar de fuertes y brillantes, etc. La soldadura sin plomo se usa mejor con un horno de reflujo, en forma de pasta. Siempre compro alambre de soldadura con plomo. Creo que los aspectos ambientales son irrelevantes en la creación de prototipos. Ahora claro, los humos son tóxicos. Ten cuidado. No es más peligroso que trabajar con cualquier otro vapor químico tóxico. La soldadura con plomo siempre brinda mejores resultados con menos trabajo o retrabajo.

— Drunken Code Monkey

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Sn63 / Pb37 es mejor que 60/40 porque es una aleación eutéctica . Eso significa que tiene el punto de fusión más bajo de cualquier aleación de Sn / Pb, y se solidifica de manera relativamente abrupta a una temperatura en lugar de en un rango. Generalmente ambos son ventajas o neutrales.

Las combinaciones con pequeñas cantidades de (digamos) oro tienden a reducir la tendencia de la soldadura a disolver el material (oro en este caso).

En la actualidad, muchas soldaduras evitan el uso de plomo y, a menudo, son en su mayoría estaño con otros materiales como cobre, bismuto, plata, etc. Esto se hace para reducir la toxicidad de la electrónica que llega a la corriente de desechos. En mi experiencia, es peor en todos los sentidos en comparación con la soldadura de estaño / plomo, excepto quizás en aplicaciones donde la temperatura de fusión es importante.

Flux otra cuestión: hay varios tipos diferentes.

Si el cumplimiento de RoHS (y la toxicidad) no son motivo de preocupación, la soldadura 63/37 Sn / Pb con flujo de colofonia RMA es una excelente opción y es buena para aplicaciones de alta confiabilidad. Fina para soldar a mano o reflujo.

Para la producción en los mercados mundiales, puede ser necesario utilizar soldaduras sin plomo con perfiles de temperatura más delicados y un rendimiento inferior. A veces, los flujos solubles en agua o no limpios son aceptables, dependiendo del producto y cuánto podría afectar el proceso (y posiblemente la funcionalidad del producto).

— Spehro Pefhany
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Lo más importante sobre las aleaciones eutécticas: a medida que se solidifica, la composición de la porción sólida es igual a la composición de la porción líquida. Por lo tanto, no obtiene una mezcla de regiones de composición diferente (con diferentes propiedades físicas como TCE) en el material solidificado.

— The Photon

@ThePhoton Ah, esa es probablemente la razón por la cual la solidificación es más abrupta. Gracias.

— Spehro Pefhany

Sí eso también. Debido a que la composición líquida no cambia cuando el vendido comienza a formarse, la temperatura de fusión no cambia.

— The Photon

Me gusta la respuesta de @Minho a continuación. Señala que la aleación eutéctica 63/37 se solidifica más rápido, lo que no es bueno para la alineación automática de componentes SMD.

— K.Mulier

@ K.Mulier La autoalineación es bastante compleja: involucra humectación y tensión superficial. La soldadura con plomo 63/37 es generalmente mejor que sin plomo. Véase, por ejemplo, Estudio de la autoalineación de componentes en tecnología de montaje en superficie K. Dušek1), M. Novák1), A. Rudajevová2)

— Spehro Pefhany

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La capacidad de soldadura tiene más que ver con la superficie de cobre oxidado y la elección del flujo para reducir la oxidación y la formación de tumbas.

Recuerdo que la mezcla de soldadura eutéctica o de temperatura más baja es 63/37.

En algunos casos, la contaminación de la soldadura con antimonio puede provocar juntas deficientes.

Pero las diferencias temporales son menores en comparación con; preparación de la superficie, limpieza, elección del fundente, temperatura de almacenamiento de la pasta, tiempo al aire libre, vida útil; diseño de almohadilla para reflujo, precalentador de placa (sartén u horno IR, o?) y curvas de perfil de aire caliente o calor radiante con termopar y falta de turbulencia pero flujo suave.

Todo esto afecta la humectación, la velocidad de combustión de los volátiles, la tensión superficial, los cortos, las aberturas, la lápida, etc. y asegúrese de que el diseño de la almohadilla esté optimizado para el reflujo y el perfil térmico.

También asegúrese de que se haya realizado la RDC antes de que el diseño sea enviado y revisado por el taller.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Muchas gracias. ¿Qué quiere decir con: "En algunos casos, la contaminación de la soldadura con antimonio puede provocar juntas deficientes"? ¿Cómo puede pasar esto?

— K.Mulier

calidad del proveedor. Una vez, nuestra empresa tenía una soldadura química de cheques en los años 80 para detectar antimonio y otros contaminantes cuando los mainframes tenían un tablero de brea fino que parecía capas exteriores de lámina de afeitadora Remington con 50 capas de cobre en el medio y enormes contenedores para la inmersión de oro líquido en el carrito de compras. enchapado. Le recomiendo que use algún tipo de baño de oro de inmersión o equivalente.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Los contactos de chapado en oro son en realidad peores que el funcionamiento de la fábrica HASL. Para platear oro con cobre, necesita una capa de níquel en el medio, de lo contrario el cobre migra a través del oro y termina corroyéndolo. El níquel no es un muy buen conductor, por lo que las almohadillas chapadas en oro generalmente tienen una mayor resistencia que el cobre simple. La única razón para platear los contactos con oro es evitar la corrosión a largo plazo, pero ya puede usar un recubrimiento conforme en aerosol para esto. El oro también se disuelve en estaño, lo que cambia la composición de su soldadura, lo que afecta la calidad de la unión. La plata de inmersión es la mejor.

— Drunken Code Monkey

Gracias DCM, en realidad estaba pensando en ENEPIG pero dije IG, sí, ENIS e IS son muy buenos.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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Desde una perspectiva práctica, la principal diferencia entre los dos es que el 63/37 es una aleación eutéctica. En resumen, eso significa que tiene un único punto de fusión y no un rango de plástico como la soldadura 60/40.

Para la creación de prototipos y el uso de aficionados, en realidad es más una cuestión de preferencia. Si está soldando cables juntos, por ejemplo, 63/37 es más fácil de usar porque se solidificará más rápido y no causará soldaduras frías. Sin embargo, si está soldando a mano componentes de montaje en superficie en una placa de circuito impreso, entonces el rango de plástico de 60/40 puede ayudar, ya que permite que los componentes se "encajen" en su lugar.

— Minho
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Interesante. ¿Puedes profundizar en esta cosa de "encajar en el lugar"? No sabía que las dos aleaciones serían diferentes de esta manera particular. Me gusta saber más :-)

— K.Mulier

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Debido a que muchos dispositivos SMD son tan ligeros, la tensión superficial de la soldadura fundida los forzará a una alineación adecuada. Esto solo puede ocurrir cuando la soldadura está en estado fundido. Una aleación de soldadura no eutéctica tendrá un rango de temperatura más amplio donde se fundirá y esto es importante cuando se suelda manualmente.

— Minho

Eso tiene sentido. Gracias por señalar esto :-). ¿Tiene experiencia con soldaduras a base de bismuto o indio?

— K.Mulier

He usado Chip Quick Low Melt que tiene bismuto en la aleación. La razón principal para usar esto es para desoldar componentes o conectores sensibles al calor.

— Minho

Ah, vale. Pero, ¿qué hay de soldar en lugar de desoldar?

— K.Mulier

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"Diámetro muy fino para soldar componentes pequeños (como el paquete LFCSP, 0402 o incluso resistencias 0201"

Esto implica que estás hablando de alambre de soldadura, en oposición a la pasta de soldadura. Los productos Henkel Multicore son mi opción.

Mi respuesta breve, personalmente: Henkel Multicore Sn63 / Pb37 0.38mm Crystal 400. (Digi-Key 82-117-ND).

Henkel Multicore Sn60 / Pb40 0.35mm Ersin 362 (el último nombre es la composición de flujo) también está bien, pero me gusta el 63/37.

Algunas de las aleaciones más exóticas, como Bi58 / Sn42 (o Bi57.6 / Sn42 / Ag0.4) se pueden obtener como pasta de soldadura, pero en realidad no existen como alambre de soldadura.

Estas aleaciones Bi son atractivas ya que son una aleación eutéctica de baja temperatura que no contiene Pb. Muchas de las desventajas generalmente asociadas con aleaciones libres de Pb provienen de temperaturas de trabajo más altas.

Personalmente, a menudo prefiero las aleaciones que contienen Pb para uso en laboratorio a pequeña escala, como usted. Obviamente, si necesita el cumplimiento de RoHS para su producto, entonces necesita Pb-free, y si está fabricando sus ensamblajes de PCB en cualquier línea industrial PCBA, entonces todos estarán configurados con aleaciones sin Pb y perfiles de temperatura de todos modos, por lo que lo usa de todos modos incluso si no necesita estrictamente RoHS.

ChipQuik fabrica pastas de soldadura en una gama de aleaciones diferentes, incluidas las aleaciones de bismuto 138C, en pequeños paquetes compatibles con pequeños usuarios de I + D o de hobby.

Si está reelaborando una placa que ya tiene soldadura, es mejor usar la misma soldadura originalmente en la placa, de lo contrario obtendrá una aleación "intermedia" que puede tener propiedades metalúrgicas desconocidas. Esto es particularmente importante con las aleaciones Bi / Sn de baja temperatura que pueden cambiar drásticamente su punto de fusión y sus propiedades mecánicas si está presente un poco de "dopado" accidental con Pb.

Sparkfun vende una aleación Sn96.35 / Ag3 / Cu0.5 / 0.15Sb que afirman que es genial, ¡pero parece una aleación extraña! Está cerca de Ag03A, pero es diferente, y no aparece en la Gran tabla de Wikipedia de soldaduras y aleaciones de soldadura.

— Luke
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Muy interesante respuesta! Gracias por incluir los números DigiKey.

— K.Mulier