Este artigo é um resumo conciso de um trabalho de pesquisa intitulado "Addressing Low-Temperature Rework Concerns", de autoria de Tim O'Neill, Jen Fijalkowski, Carlos Tafoya, Yuan Xu, Steve Hrcek (AIM Solder, Montreal, Quebec, Canadá), Leo Lambert (EPTAC Corporation, Manchester, NH, EUA), Bob Willis (Chelmsford, Essex, Inglaterra) e S'ad Hamasha, Ph.D. (Auburn University, Auburn, AL, EUA). D. (Universidade de Auburn, Auburn, AL, EUA). O artigo completo da pesquisa foi apresentado na SMTAI 2022.
A importância de abordar as preocupações com o retrabalho em baixa temperatura
As soldas de baixa temperatura (LT) e com alto teor de bismuto ganharam um interesse significativo entre os fabricantes de eletrônicos de consumo. Essas soldas oferecem vantagens de custo em relação às ligas tradicionais com prata e com baixo teor de prata. No entanto, ao implementar ligas de baixa temperatura, os processos de retrabalho e de soldagem pós-montagem são frequentemente negligenciados.
Este documento aborda as questões de retrabalho associadas a soldas de baixa temperatura e fornece orientações sobre materiais e técnicas de retrabalho para o sucesso.
O desafio da soldagem em baixa temperatura
As soldas de baixa temperatura, especialmente as que contêm bismuto, apresentam propriedades exclusivas que tornam sua implementação desafiadora. Embora as ligas que contêm bismuto ofereçam temperaturas de fusão mais baixas, sua fragilidade dificulta a fabricação de fios fluxados. No entanto, o fio com núcleo de fluxo é geralmente a solda escolhida para retrabalho.
Essa limitação leva a duas abordagens para superar o desafio. A primeira envolve o uso de uma solda de fio sólido de alto bismuto com um fluxo externo. A segunda envolve o emprego da tradicional solda de fio com núcleo de fluxo de estanho/prata/cobre (SAC) para retrabalhar as juntas de solda de baixa temperatura.
Metodologia experimental: Investigando o desempenho de retrabalho de soldas de baixa temperatura
Para investigar o desempenho do retrabalho de soldas de baixa temperatura, o estudo envolveu três condições de retrabalho.
- A condição 1 usou pasta Sn42/Bi57/Ag1 e fio fluxado SAC305.
- A condição 2 usou pasta Sn42/Bi57/Ag1 com fio sólido Sn42/Bi57/Ag1 e fluxo externo.
- A condição 3 usou pasta SAC305 e fio fluxado SAC305 para retrabalho.
A análise da seção transversal e o teste de resistência ao cisalhamento foram realizados para avaliar a qualidade da junta de solda.
Resultados e observações: Avaliação da qualidade e da ductilidade da junta de solda
O estudo revelou que ambos os métodos são válidos. As ligas de solda de baixa temperatura usadas nos processos SMT e PTH podem ser retrabalhadas com sucesso com fio sólido de baixa temperatura e fluxo líquido. Elas também podem ser retrabalhadas com sucesso com solda de fio SAC305 com núcleo de fluxo.
As juntas de solda atenderam aos critérios de juntas de solda IPC Classe 1, 2 e 3, indicando sua confiabilidade. Os resultados do teste de cisalhamento mostraram que as juntas de solda SAC eram mais dúcteis do que as contrapartes com suporte de bismuto.
Retrabalho bem-sucedido de soldas de baixa temperatura
A pesquisa demonstrou que o retrabalho de soldas de baixa temperatura é possível com o uso de técnicas e materiais adequados. Embora o fio Sn/Bi sólido exija uma análise cuidadosa do fluxo adequado, o uso do fio fluxado SAC305 simplifica o processo de retrabalho.
O estudo também enfatiza a importância do treinamento do operador para o retrabalho em baixa temperatura. Isso se deve ao fato de que os resultados podem ser variáveis mesmo com um operador altamente qualificado.
Áreas para investigação adicional
Outras pesquisas estão planejadas para avaliar o efeito das ligas de baixa temperatura na vida útil da ponta do ferro de solda e do equipamento. Além disso, estão planejadas investigações sobre a facilidade de limpar resíduos de fluxo escuro do fluxo de ligas de baixa temperatura.