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À medida que as necessidades do setor evoluíram, o mesmo ocorreu com as ligas de solda, atendendo a requisitos específicos de desempenho e estabelecendo novos padrões de referência. Este artigo inicia uma exploração cronológica dessa jornada de evolução das ligas, destacando os principais desenvolvimentos e a trajetória futura da inovação das ligas de solda. 

Historicamente, a introdução de regulamentações como a RoHS (Restriction of Hazardous Substances, Restrição de Substâncias Perigosas) levou a um afastamento das soldas à base de Pb. Isso exigiu o desenvolvimento de materiais de solda mais seguros, porém igualmente eficazes. A primeira geração de solda sem chumbo veio na forma de SAC305conhecido por sua aplicação robusta em vários setores. No entanto, isso não foi isento de desafios.  

Em julho de 2006, as normas RoHS exigiram que as ligas de solda para muitas aplicações contivessem menos de 0,1% de chumbo. Isso marcou uma mudança significativa no desenvolvimento de ligas, já que o padrão durante décadas foi o estanho-chumbo eutético (Sn63Pb37) solda. 

O Sn63Pb37 ainda é usado em alguns setores isentos atualmente. Seus benefícios incluem: 

• Baixo ponto de fusão, o que garante estresse térmico mínimo nos componentes durante a montagem 
• Rápida transição de líquido para sólido devido à natureza eutética, reduzindo a probabilidade de defeitos 
• Excelentes propriedades de umectação que garantem boa soldabilidade em várias superfícies 

Infelizmente, o risco à saúde apresentado foi considerado grande demais para seu uso contínuo na maioria das aplicações. 

Até julho de 2006, muitas novas ligas foram experimentadas e testadas como alternativas sem Pb. O líder emergente na época era o SAC305, uma liga à base de estanho contendo 3% de prata e 0,5% de cobre. 

O apelo inicial do SAC305 baseava-se em sua compatibilidade com os processos de fabricação e componentes de chumbo existentes. No entanto, à medida que seu uso se proliferou, o setor começou a reconhecer as falhas inerentes. Surgiram os altos custos (devido ao teor de prata), os desafios com a dissolução do cobre e as preocupações com as propriedades mecânicas, como o desempenho de choque de queda e a resistência a microfissuras. 

Além disso, os problemas de desempenho de umectação, a propensão para o crescimento de sachês de estanho e o desempenho imprevisível de envelhecimento ressaltaram a necessidade de mais inovações. 

À medida que o setor buscava soluções para as limitações do SAC305, surgiram as ligas sem chumbo de segunda geração. Entre elas estão a SAC105, a SAC0307 e a SN100C. 

SACX 

O menor teor de prata do SAC105 e do SAC0307 (consistindo em 1% e 0,3% de prata, respectivamente) os tornou alternativas econômicas ao SAC305, que tem maior teor de prata.Entretanto, suas faixas de fusão ligeiramente mais altas eram uma preocupação. Os fabricantes de SMT já consideravam a temperatura de fusão do SAC305 alta, entre 217 e 220C, especialmente em comparação com a temperatura de 183C do SnPb.  

Muitas ligas SACX com baixo teor de prata também sofrem de resistência mecânica reduzida, o que as torna menos adequadas para aplicações de alta tensão ou alta temperatura. 

SN100C^®

Outro concorrente que ainda hoje é popular foi SN100C^®. Desenvolvida pela Nihon Superior, essa liga à base de estanho contém 0,7% de cobre, 0,05% de níquel e traços de germânio. Conhecida por sua alta fluidez, ela oferece excelentes características de umectação, reduzindo defeitos e melhorando a resistência da junta.  

Mas enquanto o SN100C^® forneceu uma solução durável e confiável para várias aplicações, mas seu ponto de fusão ligeiramente mais alto continuou sendo uma desvantagem.  

Embora essas ligas de segunda geração tenham encontrado um lugar em muitas aplicações de solda por onda em que os problemas relacionados a temperaturas mais altas não se aplicam, as aplicações SMT ainda preferiam a SAC305, apesar de suas falhas. 

O advento das ligas sem Pb de terceira geração significou um salto monumental na tecnologia de solda e permitiu a evolução, especialmente para os setores em que a confiabilidade é fundamental, como o automotivo, o aeroespacial e as aplicações militares. Essas ligas de ponta, desenvolvidas por meio de técnicas de microligação, introduzem elementos menores no metal de base, aprimorando propriedades específicas sem comprometer as características fundamentais da liga. 

Uma combinação promissora de adições de microelementos que os pesquisadores da AIM descobriram logo no início foi o bismuto e o antimônio. O bismuto reduziu significativamente o ponto de fusão, minimizando o estresse térmico durante a soldagem, e o antimônio aumentou a resistência mecânica.  

Na AIM, nossas ofertas de alta confiabilidade de terceira geração incluem ligas chamadas REL61^TM e REL22^TM. REL22^TM contém estanho, bismuto, prata, cobre, antimônio, níquel e traços de refinadores de estrutura de grãos elementares. Ele provou ser extremamente durável em ambientes adversos e oferece melhor desempenho de umedecimento e ciclo térmico. Ele também derrete em uma temperatura mais baixa do que o SAC305. 

REL61^TM é a liga de baixo custo e alta confiabilidade da AIM. Embora seu desempenho não seja igual ao do REL22^TMAlém disso, ele provou ser superior ao SAC305 em todos os aspectos e também tem um preço mais baixo. 

As composições exclusivas dessas ligas as tornam ideais para aplicações em que a resistência, a longevidade e o desempenho máximo não são negociáveis. A tabela abaixo mostra alguns dos dados de pesquisa da AIM comparando o REL22^TM e REL61^TM para SAC305. 

A jornada do SAC305 até as ligas avançadas sem chumbo reflete a capacidade de adaptação e o compromisso com a inovação do setor de eletrônicos. A cada geração, desde a primeira até as mais recentes ligas de alta confiabilidade, como a REL22 da AIM^TM e REL61^TMNa América Latina, os materiais de solda se tornaram mais sofisticados, atendendo às crescentes demandas de desempenho, confiabilidade e consciência ambiental. 

Outra área ativa de pesquisa é ligas de baixa temperatura de fusão - que estão mais próximos do ponto de fusão do estanho-chumbo. No entanto, parece haver uma compensação nesse domínio quando se trata de confiabilidade. O Santo Graal continua sendo uma solda de baixa temperatura realmente confiável.