¿Mejor alambre de soldadura - Sn63Pb37 vs Sn60Pb40 vs ...?

Question

Normalmente, mis circuitos están llenos de componentes SMD de paso muy fino. Suelo soldar los prototipos manualmente, lo cual lleva mucho tiempo. Buenas herramientas y soldadura de alta calidad pueden acelerar el proceso.

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

Hay varios tipos de alambres de soldadura con plomo en el mercado. Estoy tratando de averiguar cuál es el "mejor". Vamos a definir "mejor" de la siguiente manera:

• Baja temperatura de fusión (evita el sobrecalentamiento de los componentes).

• Buena mojabilidad de las almohadillas y pines.

• Prefiere contener algo de flux, para no tener que aplicarlo todo el tiempo externamente.

• Diámetro muy fino para soldar componentes pequeños (como paquetes LFCSP, resistencias 0402 o incluso resistencias 0201, ...)

• El precio no es un problema.

Tengo varias preguntas:
 
 

1. Aleaciones de Estaño - 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 ligeramente más cara pero también produce uniones ligeramente mejores.

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

2. Aleaciones Exóticas
Pero estas no son las únicas aleaciones de soldadura. Combinaciones más exóticas - que contienen estaño + plomo + plata e incluso con oro existen.

¿Estas combinaciones exóticas cambiarán las propiedades?
 

3. Aleaciones de Bismuto e Indio
Algunos de ustedes me han hecho consciente de las aleaciones a base de Bismuto e Indio. He dedicado una nueva pregunta para cubrirlas: Bismuth or Indium solder - what would you choose?

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NOTA: Utilizo un extractor de humo de soldadura.

Answer 1

Sn63/Pb37 es mejor que el 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 relativamente abruptamente a una temperatura en lugar de en un rango. En general, ambas son ventajas o neutrales.

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

Muchas soldaduras en estos días evitan el uso de plomo y a menudo son principalmente de estaño con otros materiales como cobre, bismuto, plata, etc. Esto se hace para reducir la toxicidad de la electrónica que llega al flujo de residuos. 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 alta es importante.

El flux es otro asunto: hay varios tipos diferentes.

Si el cumplimiento de RoHS (y la toxicidad) no son una preocupación, la soldadura 63/37 Sn/Pb con flux de resina RMA es una excelente opción, y es buena para aplicaciones de alta fiabilidad. Perfecta para soldadura manual o reflow.

Para la producción para mercados mundiales, puede ser necesario utilizar soldaduras sin plomo con perfiles de temperatura más complicados y un rendimiento inferior. A veces los flux solubles en agua o sin limpieza son aceptables, dependiendo del producto y cuánto pueda afectar al proceso (y posiblemente a la funcionalidad del producto).

Answer 2

La soldabilidad tiene más que ver con la superficie de cobre oxidada y la elección del flux para reducir la oxidación y el estrellamiento.

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

En algunos casos, la contaminación de la soldadura con antimonio puede resultar en uniones deficientes.

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

Todos estos factores afectan al mojado, tasa de quemado de volátiles, tensión superficial, cortocircuitos, circuitos abiertos, estrellamiento, etc., y asegúrese de que el diseño del pad esté optimizado para el reflujo y el perfil térmico.

También asegúrese de que se haya realizado la DRC antes de que el diseño sea enviado y revisado por la tienda de placas.

Answer 3

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 plástico como la soldadura 60/40.

Para uso en prototipos y hobby, es realmente más una cuestión de preferencia. Si estás soldando cables juntos, por ejemplo, el 63/37 es más fácil de usar porque se solidificará más rápido y no causará juntas frías de soldadura. Sin embargo, si estás soldando componentes montados en superficie en una PCB a mano, entonces el rango plástico del 60/40 puede ayudar ya que permite que los componentes se coloquen en su lugar.

Answer 4

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

Esto implica que estás hablando de alambre de soldadura, en lugar de pasta de soldadura. Los productos Henkel Multicore son mi opción preferida.

Mi respuesta corta, 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 del flujo) también está bien pero prefiero el 63/37.

Algunas de las aleaciones más exóticas, como Bi58/Sn42 (o Bi57.6/Sn42/Ag0.4) están disponibles como pasta de soldadura pero realmente no existen como alambre de soldadura.

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

Personalmente, a menudo prefiero las aleaciones que contienen Pb para el uso en laboratorios a pequeña escala, al igual que tú. Obviamente, si necesitas cumplir con RoHS para tu producto entonces necesitas sin Pb, y si estás fabricando tus ensamblajes de PCB en cualquier línea industrial de PCBA entonces todos estarán configurados con aleaciones sin Pb y perfiles de temperatura de todos modos, así que las utilizas incluso si no necesitas estrictamente RoHS.

ChipQuik fabrica pastas de soldadura en una variedad de aleaciones diferentes, incluidas las aleaciones de bismuto 138C, en paquetes pequeños compatibles con usuarios de pequeña investigación y desarrollo o aficionados.

Si estás retrabajando una placa que ya tiene soldadura, es mejor usar la misma soldadura que originalmente tenía la placa, de lo contrario obtendrás una aleación "intermedia" que puede tener propiedades metalúrgicas desconocidas. Esto es particularmente importante con las aleaciones de Bi/Sn de baja temperatura que pueden cambiar dramáticamente su punto de fusión y propiedades mecánicas si hay un poco de "dopaje" de Pb accidental presente.

Sparkfun vende una aleación de Sn96.35/Ag3/Cu0.5/0.15Sb que afirman que es excelente, ¡pero parece una aleación extraña! Se acerca a Ag03A, pero es diferente, y no aparece en la Gran Tabla de Wikipedia de Aleaciones de Soldadura y Similares.