La soldadura ( EE. UU .: / ˈsɒdərɪŋ / ; Reino Unido : / ˈsoʊldərɪŋ / ) es un proceso de unión de dos superficies metálicas mediante un metal de relleno llamado soldadura . El proceso de soldadura implica calentar las superficies que se unirán y fundir la soldadura , que luego se deja enfriar y solidificar, creando una unión fuerte y duradera.
La soldadura se utiliza habitualmente en la industria electrónica para la fabricación y reparación de placas de circuitos impresos (PCB) y otros componentes electrónicos. También se utiliza en plomería y metalistería , así como en la fabricación de joyas y otros artículos decorativos.
La composición de la soldadura utilizada en el proceso puede variar, y se utilizan diferentes aleaciones para distintas aplicaciones. Las aleaciones de soldadura más comunes incluyen estaño-plomo, estaño-plata y estaño-cobre, entre otras. La soldadura sin plomo también se ha vuelto más utilizada en los últimos años debido a las preocupaciones ambientales y de salud asociadas con el uso del plomo .
Además del tipo de soldadura utilizada, la temperatura y el método de calentamiento también desempeñan un papel crucial en el proceso de soldadura. Los distintos tipos de soldadura requieren distintas temperaturas para fundirse, y el calentamiento debe controlarse cuidadosamente para evitar dañar los materiales que se unen o crear uniones débiles.
Existen varios métodos de calentamiento que se utilizan para soldar, incluidos los soldadores, los sopletes y las pistolas de aire caliente . Cada método tiene sus propias ventajas y desventajas, y la elección del método depende de la aplicación y de los materiales que se van a unir.
La soldadura es una habilidad importante para muchas industrias y pasatiempos, y requiere una combinación de conocimientos técnicos y experiencia práctica para lograr buenos resultados.
Hay evidencia de que la soldadura se empleaba hace 5000 años en Mesopotamia. [1] Se cree que la soldadura y la soldadura fuerte se originaron muy temprano en la historia de la metalurgia, probablemente antes del 4000 a. C. [2] Las espadas sumerias de alrededor del 3000 a. C. se ensamblaban utilizando soldadura dura.
La soldadura se ha utilizado históricamente para fabricar joyas, utensilios y herramientas de cocina, ensamblar vidrieras , así como otros usos.
La soldadura se utiliza en plomería, electrónica y metalistería, desde tapajuntas hasta joyería e instrumentos musicales.
La soldadura proporciona conexiones razonablemente permanentes pero reversibles entre tuberías de cobre en sistemas de plomería , así como uniones en objetos de chapa metálica como latas de alimentos, tapajuntas de techo , canaletas de lluvia y radiadores de automóviles .
Los componentes de joyería , las máquinas herramienta y algunos componentes de refrigeración y plomería suelen ensamblarse y repararse mediante el proceso de soldadura de plata a temperatura más alta. Las piezas mecánicas pequeñas también suelen soldarse o soldarse con soldadura fuerte. La soldadura también se utiliza para unir láminas de plomo y cobre en trabajos de vidriería .
La soldadura electrónica conecta el cableado eléctrico a los dispositivos y los componentes electrónicos a las placas de circuitos impresos . Las conexiones electrónicas se pueden soldar a mano con un soldador. Los métodos automatizados, como la soldadura por ola o el uso de hornos, permiten realizar muchas uniones en una placa de circuito compleja en una sola operación, lo que reduce enormemente el costo de producción de los dispositivos electrónicos.
Los instrumentos musicales, especialmente los de viento metal y madera, utilizan una combinación de soldadura y soldadura fuerte en su ensamblaje. Los cuerpos de latón suelen estar soldados entre sí, mientras que las llaves y los tirantes suelen estar soldados con soldadura fuerte.
La soldabilidad de un sustrato es una medida de la facilidad con la que se puede realizar una unión soldada a ese material.
Algunos metales son más fáciles de soldar que otros. El cobre, el zinc, el latón, la plata y el oro son fáciles. El hierro, el acero dulce y el níquel son los siguientes en dificultad. Debido a sus delgadas y fuertes películas de óxido, el acero inoxidable y algunas aleaciones de aluminio son aún más difíciles de soldar. El titanio , el magnesio , los hierros fundidos , algunos aceros con alto contenido de carbono , la cerámica y el grafito se pueden soldar, pero implica un proceso similar al de unir carburos: primero se recubren con un elemento metálico adecuado que induce la unión interfacial.
Los materiales de relleno para soldadura están disponibles en muchas aleaciones diferentes para distintas aplicaciones. En el ensamblaje de componentes electrónicos, la aleación eutéctica con 63 % de estaño y 37 % de plomo (o 60/40, que es casi idéntica en punto de fusión) ha sido la aleación de elección. Otras aleaciones se utilizan para plomería, ensamblaje mecánico y otras aplicaciones. Algunos ejemplos de soldadura blanda son estaño-plomo para fines generales, estaño-cinc para unir aluminio , plomo-plata para resistencia a temperaturas superiores a la ambiente, cadmio-plata para resistencia a altas temperaturas, zinc-aluminio para aluminio y resistencia a la corrosión, y estaño-plata y estaño-bismuto para componentes electrónicos.
Una formulación eutéctica tiene ventajas cuando se aplica a la soldadura: las temperaturas de líquido y sólido son las mismas, por lo que no hay fase plástica y tiene el punto de fusión más bajo posible. Tener el punto de fusión más bajo posible minimiza el estrés térmico en los componentes electrónicos durante la soldadura. Y, al no tener fase plástica, permite una humectación más rápida a medida que la soldadura se calienta y una configuración más rápida a medida que la soldadura se enfría. Una formulación no eutéctica debe permanecer quieta a medida que la temperatura desciende a través de las temperaturas de líquido y sólido. Cualquier movimiento durante la fase plástica puede provocar grietas, lo que da como resultado una unión poco confiable.
A continuación se enumeran las formulaciones de soldadura más comunes basadas en estaño y plomo. La fracción representa el porcentaje de estaño primero y luego el de plomo, lo que da un total del 100 %:
Por razones medioambientales y debido a la introducción de normativas como la Directiva europea RoHS (Restricción de sustancias peligrosas ), las soldaduras sin plomo se están utilizando cada vez más. También se recomiendan en cualquier lugar donde los niños pequeños puedan entrar en contacto con ellas (ya que es probable que se lleven cosas a la boca) o para uso en exteriores donde la lluvia y otras precipitaciones pueden arrastrar el plomo hasta las aguas subterráneas. Desafortunadamente, las soldaduras sin plomo comunes no son formulaciones eutécticas, ya que se funden a unos 220 °C (428 °F), [3] lo que hace más difícil crear uniones fiables con ellas.
Otras soldaduras comunes incluyen formulaciones de baja temperatura (que a menudo contienen bismuto ), que a menudo se utilizan para unir conjuntos previamente soldados sin desoldar conexiones anteriores, y formulaciones de alta temperatura (que generalmente contienen plata ) que se utilizan para operaciones a alta temperatura o para el primer ensamblaje de elementos que no deben desoldarse durante operaciones posteriores. La aleación de plata con otros metales cambia el punto de fusión, las características de adhesión y humectación y la resistencia a la tracción. De todas las aleaciones de soldadura fuerte, las soldaduras de plata tienen la mayor resistencia y las aplicaciones más amplias. [4] Hay aleaciones especiales disponibles con propiedades como mayor resistencia, la capacidad de soldar aluminio, mejor conductividad eléctrica y mayor resistencia a la corrosión. [5]
Hay tres formas de soldadura, cada una de las cuales requiere temperaturas progresivamente más altas y produce una unión cada vez más fuerte:
La aleación del metal de aporte para cada tipo de soldadura se puede ajustar para modificar la temperatura de fusión del aporte. La soldadura se diferencia significativamente del pegado en que los metales de aporte se unen directamente con las superficies de las piezas de trabajo en la unión para formar una unión que es a la vez conductora de electricidad y hermética a los gases y líquidos. [7]
La soldadura blanda se caracteriza por tener un punto de fusión del metal de relleno por debajo de aproximadamente 400 °C (752 °F), [8] mientras que la soldadura de plata y la soldadura fuerte utilizan temperaturas más altas, que normalmente requieren una llama o un soplete de arco de carbono para lograr la fusión del relleno. Los metales de relleno de soldadura blanda son típicamente aleaciones (que a menudo contienen plomo ) que tienen temperaturas de liquidus por debajo de 350 °C (662 °F).
En este proceso de soldadura, se aplica calor a las piezas que se van a unir, lo que hace que la soldadura se funda y se adhiera a las piezas de trabajo en un proceso de aleación de la superficie llamado humectación . En el cable trenzado, la soldadura se introduce en el cable entre los hilos por acción capilar en un proceso llamado "absorción". La acción capilar también se produce cuando las piezas de trabajo están muy juntas o en contacto. La resistencia a la tracción de la unión depende del metal de relleno utilizado; en la soldadura eléctrica, la soldadura añadida aporta poca resistencia a la tracción, por lo que se recomienda que los cables se tuerzan o se doblen antes de soldar para proporcionar cierta resistencia mecánica a la unión. Una buena unión de soldadura produce una unión conductora de electricidad y hermética al agua y al gas.
Cada tipo de soldadura ofrece ventajas y desventajas. La soldadura blanda se llama así debido al plomo blando que es su ingrediente principal. La soldadura blanda utiliza las temperaturas más bajas (y por lo tanto es la que menos tensión térmica ejerce sobre los componentes), pero no crea una unión fuerte y no es adecuada para aplicaciones que soporten carga mecánica. Tampoco es adecuada para aplicaciones de alta temperatura, ya que pierde fuerza y, finalmente, se derrite. La soldadura de plata, que utilizan los joyeros, los maquinistas y en algunas aplicaciones de plomería, requiere el uso de un soplete u otra fuente de alta temperatura y es mucho más fuerte que la soldadura blanda. La soldadura fuerte proporciona la más fuerte de las uniones no soldadas, pero también requiere las temperaturas más altas para fundir el metal de relleno, lo que requiere un soplete u otra fuente de alta temperatura y gafas oscuras para proteger los ojos de la luz brillante producida por el trabajo al rojo vivo. A menudo se utiliza para reparar objetos de hierro fundido, muebles de hierro forjado, etc.
Las operaciones de soldadura se pueden realizar con herramientas manuales, una junta a la vez, o en masa en una línea de producción. La soldadura manual se realiza típicamente con un soldador , una pistola de soldar o un soplete, o en ocasiones con un lápiz de aire caliente. El trabajo de chapa metálica se hacía tradicionalmente con "cobres de soldadura" calentados directamente por una llama, con suficiente calor almacenado en la masa del cobre de soldadura para completar una junta; los sopletes de gas (por ejemplo, butano o propano) o los soldadores calentados eléctricamente son más convenientes. Todas las juntas soldadas requieren los mismos elementos de limpieza de las partes metálicas que se unirán, ajuste de la junta, calentamiento de las piezas, aplicación de fundente, aplicación del relleno, eliminación del calor y mantenimiento del conjunto hasta que el metal de relleno se haya solidificado por completo. Dependiendo de la naturaleza del material de fundente utilizado y la aplicación, puede ser necesario limpiar la junta después de que se haya enfriado.
Cada aleación de soldadura tiene características que funcionan mejor para ciertas aplicaciones, en particular la resistencia y la conductividad, y cada tipo de soldadura y aleación tiene diferentes temperaturas de fusión. El término soldadura de plata denota el tipo de soldadura que se utiliza. Algunas soldaduras blandas son aleaciones "que contienen plata" que se utilizan para soldar elementos plateados. Las soldaduras a base de plomo no deben utilizarse en metales preciosos porque el plomo disuelve el metal y lo desfigura.
La distinción entre soldadura blanda y soldadura fuerte se basa en la temperatura de fusión de la aleación de aporte. Normalmente se utiliza una temperatura de 450 °C como demarcación práctica entre soldadura blanda y soldadura fuerte. La soldadura blanda se puede realizar con un soldador caliente, mientras que los otros métodos suelen requerir un soplete a mayor temperatura o un horno para fundir el metal de aporte.
Generalmente se requiere un equipo diferente, ya que un soldador no puede alcanzar temperaturas lo suficientemente altas para la soldadura fuerte o fuerte. El metal de relleno para soldadura fuerte es más fuerte que la soldadura de plata, que es más fuerte que la soldadura blanda a base de plomo. Las soldaduras para soldadura fuerte están formuladas principalmente para la resistencia; la soldadura de plata es utilizada por joyeros para proteger el metal precioso y por maquinistas y técnicos en refrigeración por su resistencia a la tracción, pero su temperatura de fusión más baja que la de la soldadura fuerte, y el beneficio principal de la soldadura blanda es la baja temperatura utilizada (para evitar daños por calor a los componentes electrónicos y el aislamiento).
Dado que la unión se produce utilizando un metal con una temperatura de fusión más baja que la pieza de trabajo, la unión se debilitará a medida que la temperatura ambiente se acerque al punto de fusión del metal de relleno. Por ese motivo, los procesos a temperaturas más altas producen uniones que son efectivas a temperaturas más altas. Las conexiones soldadas pueden ser tan resistentes o casi tan resistentes como las piezas que conectan, [9] incluso a temperaturas elevadas. [10]
La "soldadura fuerte" o "soldadura de plata" se utiliza para unir metales preciosos y semipreciosos como el oro, la plata, el latón y el cobre. La soldadura suele describirse como fácil, media o dura en referencia a su temperatura de fusión, no a la resistencia de la unión. La soldadura extra fácil contiene un 56 % de plata y tiene un punto de fusión de 618 °C (1145 °F). La soldadura extra dura tiene un 80 % de plata y se funde a 740 °C (1370 °F). Si se necesitan varias uniones, el joyero comenzará con soldadura dura o extra dura y cambiará a soldaduras de menor temperatura para las uniones posteriores.
La soldadura de plata es absorbida en cierta medida por el metal circundante, lo que da como resultado una unión que es más fuerte que el metal que se une. El metal que se une debe estar perfectamente al ras, ya que la soldadura de plata normalmente no se puede usar como relleno y no llena los espacios.
Otra diferencia entre la soldadura fuerte y la blanda es cómo se aplica la soldadura. En la soldadura fuerte, generalmente se utilizan varillas que se tocan con la unión mientras se calientan. Con la soldadura de plata, se colocan pequeños trozos de alambre de soldadura sobre el metal antes de calentarlo. Se utiliza un fundente, a menudo hecho de ácido bórico y alcohol desnaturalizado, para mantener limpios el metal y la soldadura y evitar que la soldadura se mueva antes de fundirse.
Cuando la soldadura de plata se derrite, tiende a fluir hacia la zona de mayor calor. Los joyeros pueden controlar en cierta medida la dirección en la que se mueve la soldadura guiándola con un soplete; a veces, incluso se desliza en línea recta a lo largo de una costura.
Para soldar aluminio y aleaciones y, en menor medida, acero y zinc, se utilizan diversos materiales de soldadura, principalmente aleaciones de zinc . Esta soldadura mecánica es similar a una operación de soldadura fuerte a baja temperatura, en el sentido de que las características mecánicas de la unión son razonablemente buenas y se puede utilizar para reparaciones estructurales de esos materiales.
La Sociedad Estadounidense de Soldadura define la soldadura fuerte como el uso de metales de aporte con puntos de fusión superiores a 450 °C (842 °F) o, según la definición tradicional en los Estados Unidos, superiores a 800 °F (427 °C). Las aleaciones de soldadura de aluminio generalmente tienen temperaturas de fusión de alrededor de 730 °F (388 °C). [11] Esta operación de soldadura fuerte puede utilizar una fuente de calor de soplete de propano. [12]
Estos materiales a menudo se anuncian como "soldadura de aluminio", pero el proceso no implica la fusión del metal base y, por lo tanto, no es propiamente una soldadura.
La especificación MIL-R-4208 del Estándar Militar de los Estados Unidos o MIL-SPEC define un estándar para estas aleaciones de soldadura fuerte/soldadura a base de zinc. [13] Varios productos cumplen con esta especificación. [12] [14] [15] o estándares de rendimiento muy similares. [11]
El propósito del fundente es facilitar el proceso de soldadura. Uno de los obstáculos para una unión de soldadura exitosa es una impureza en el sitio de la unión; por ejemplo, suciedad, aceite u oxidación . Las impurezas se pueden eliminar mediante limpieza mecánica o por medios químicos, pero las temperaturas elevadas requeridas para fundir el metal de relleno (la soldadura) fomentan que la pieza de trabajo (y la soldadura) se vuelvan a oxidar. Este efecto se acelera a medida que aumentan las temperaturas de soldadura y puede evitar por completo que la soldadura se una a la pieza de trabajo. Una de las primeras formas de fundente fue el carbón , que actúa como agente reductor y ayuda a prevenir la oxidación durante el proceso de soldadura. Algunos fundentes van más allá de la simple prevención de la oxidación y también proporcionan alguna forma de limpieza química (corrosión). Muchos fundentes también actúan como agente humectante en el proceso de soldadura, [16] reduciendo la tensión superficial de la soldadura fundida y haciendo que fluya y humedezca las piezas de trabajo más fácilmente.
Durante muchos años, el tipo de fundente más común utilizado en electrónica (soldadura blanda) fue el basado en colofonia , utilizando la colofonia de pinos seleccionados . Era casi ideal porque no era corrosivo ni conductor a temperaturas normales, pero se volvía ligeramente reactivo (corrosivo) a temperaturas de soldadura elevadas. Las aplicaciones de plomería y automoción, entre otras, suelen utilizar un fundente a base de ácido ( ácido clorhídrico ) que proporciona una limpieza bastante agresiva de la unión. Estos fundentes no se pueden utilizar en electrónica porque sus residuos son conductores y dan lugar a conexiones eléctricas no deseadas, y porque acaban disolviendo cables de diámetro pequeño. El ácido cítrico es un excelente fundente de tipo ácido soluble en agua para cobre y electrónica [17], pero debe lavarse después.
Los fundentes para soldadura blanda están disponibles actualmente en tres formulaciones básicas:
Se debe evaluar cuidadosamente el rendimiento del fundente para obtener mejores resultados; un fundente muy suave "que no requiere limpieza" puede ser perfectamente aceptable para equipos de producción, pero no brindar un rendimiento adecuado para operaciones de soldadura manual más variables.
Existen distintos tipos de herramientas para soldar para aplicaciones específicas. El calor necesario se puede generar quemando combustible o con un elemento calefactor eléctrico o haciendo pasar una corriente eléctrica a través del elemento que se va a soldar. Otro método para soldar es colocar soldadura y fundente en las ubicaciones de las juntas del objeto que se va a soldar y luego calentar todo el objeto en un horno para fundir la soldadura; los aficionados han utilizado hornos tostadores y luces infrarrojas portátiles para replicar los procesos de soldadura de producción a una escala mucho menor. Un tercer método de soldadura es utilizar un crisol de soldadura donde la pieza (con fundente) se sumerge en una pequeña taza de hierro calentada con soldadura líquida, o una bomba en un baño de soldadura líquida produce una "ola" elevada de soldadura por la que pasa rápidamente la pieza. La soldadura por ola utiliza la tensión superficial para evitar que la soldadura puentee los espacios aislantes entre las líneas de cobre de las placas de circuito impreso o circuitos impresos recubiertas de fundente .
El soldador eléctrico se utiliza mucho para soldar a mano y consiste en un elemento calefactor en contacto con el "hierro" (una masa de metal más grande, generalmente cobre) que está en contacto con la punta de trabajo hecha de cobre. Por lo general, los soldadores pueden equiparse con una variedad de puntas, que van desde romas hasta muy finas y con cabezas de cincel para cortar plásticos en caliente en lugar de soldar. Las puntas de cobre simples están sujetas a erosión/disolución en soldadura caliente y pueden recubrirse con hierro puro para evitarlo. Los soldadores más simples no tienen regulación de temperatura. Los soldadores pequeños se enfrían rápidamente cuando se usan para soldar, por ejemplo, un chasis de metal, mientras que los grandes tienen puntas demasiado engorrosas para trabajar en placas de circuito impreso (PCB) y trabajos finos similares. Un soldador de 25 vatios no proporcionará suficiente calor para grandes conectores eléctricos, unir tapajuntas de techo de cobre o grandes vidrieras. Por otro lado, un soldador de 100 vatios puede proporcionar demasiado calor para las PCB. Las planchas con control de temperatura tienen una reserva de potencia y pueden mantener la temperatura durante una amplia gama de trabajos.
Una pistola para soldar calienta una punta de cobre de sección transversal pequeña muy rápidamente al conducir una corriente alterna grande a través de ella utilizando un transformador de una vuelta de sección transversal grande; la punta de cobre luego conduce el calor a la pieza como otros soldadores. Una pistola para soldar será más grande y más pesada que un soldador con elemento calefactor de la misma potencia nominal debido al transformador incorporado.
Las planchas a gas que utilizan una punta catalítica para calentar una pieza, sin llama, se utilizan para aplicaciones portátiles. Las pistolas y los lápices de aire caliente permiten la reelaboración de paquetes de componentes (como dispositivos de montaje superficial ) que no se pueden realizar fácilmente con planchas y pistolas eléctricas.
Para aplicaciones no electrónicas, los sopletes de soldadura utilizan una llama en lugar de una punta de soldadura para calentar la soldadura. Los sopletes de soldadura suelen funcionar con butano [19] y están disponibles en tamaños que van desde unidades de butano/oxígeno muy pequeñas adecuadas para trabajos de joyería muy finos pero de alta temperatura, hasta sopletes de oxicombustible de tamaño completo adecuados para trabajos mucho más grandes, como tuberías de cobre. Los sopletes de propano multiuso comunes, del mismo tipo que se utilizan para quitar pintura con calor y descongelar tuberías, se pueden utilizar para soldar tuberías y otros objetos bastante grandes, ya sea con o sin un accesorio de punta de soldadura; las tuberías generalmente se sueldan con un soplete aplicando directamente la llama abierta.
Un soldador es una herramienta con una gran cabeza de cobre y un mango largo que se calienta con una pequeña llama directa y se utiliza para aplicar calor a chapas de metal, como acero estañado, para soldar. Los soldadores típicos tienen cabezas que pesan entre una y cuatro libras. La cabeza proporciona una gran masa térmica para almacenar suficiente calor para soldar áreas grandes antes de necesitar volver a calentarlas en el fuego; cuanto más grande sea la cabeza, más tiempo de trabajo. La superficie de cobre de la herramienta debe limpiarse y volver a estañarse constantemente durante el uso. Históricamente, los soldadores eran herramientas estándar utilizadas en la carrocería de automóviles, aunque la soldadura de carrocería ha sido reemplazada en su mayoría por la soldadura por puntos para la conexión mecánica y los rellenos no metálicos para el contorneado.
Durante la Segunda Guerra Mundial y durante algún tiempo después, las fuerzas del SOE utilizaron pequeñas juntas pirotécnicas auto-soldables para hacer conexiones para la detonación remota de explosivos de demolición y sabotaje. Estas consistían en un pequeño tubo de cobre parcialmente lleno de soldadura y una composición pirotécnica de combustión lenta envuelta alrededor del tubo. Los cables que se unirían se insertarían en el tubo y una pequeña gota de compuesto de ignición permitiría encender el dispositivo como una cerilla para encender el material pirotécnico y calentar el tubo durante el tiempo suficiente para derretir la soldadura y hacer la unión. [ cita requerida ]
La soldadura láser es una técnica en la que se utiliza un láser de 30 a 50 W para fundir y soldar una unión de conexión eléctrica. Para este fin se utilizan sistemas de láser de diodo basados en uniones de semiconductores. [20] Suzanne Jenniches patentó la soldadura láser en 1980. [21]
Las longitudes de onda suelen ser de 808 nm a 980 nm. El haz se envía a través de una fibra óptica a la pieza de trabajo, con diámetros de fibra de 800 μm y menores. Dado que el haz que sale del extremo de la fibra diverge rápidamente, se utilizan lentes para crear un tamaño de punto adecuado en la pieza de trabajo a una distancia de trabajo adecuada. Se utiliza un alimentador de alambre para suministrar soldadura. [22]
Se pueden soldar tanto materiales de plomo-estaño como de plata-estaño. Las recetas del proceso variarán según la composición de la aleación . Para soldar soportes de chip de 44 pines a una placa utilizando preformas de soldadura, los niveles de potencia fueron del orden de 10 vatios y los tiempos de soldadura de aproximadamente 1 segundo. Los niveles de potencia bajos pueden provocar una humectación incompleta y la formación de huecos, ambos factores que pueden debilitar la unión.
La soldadura fotónica es un proceso relativamente nuevo que utiliza luz de banda ancha de lámparas de destellos de pulso rápido para soldar componentes a una placa de circuito. [23] El consumo de energía es aproximadamente un 85% menor que el de un horno de reflujo, mientras que el rendimiento es mayor y el espacio ocupado es menor. Es similar al curado fotónico , en el que los componentes a soldar se calientan mientras el sustrato permanece relativamente frío. [24] Esto permite el uso de soldaduras de alta temperatura, como SAC305 , incluso en sustratos térmicamente frágiles como PET, celulosa y telas. [25] Se puede procesar una placa de circuito completa en unos pocos segundos. En algunos casos, se utilizan máscaras, pero también se puede realizar sin registro, lo que permite velocidades de procesamiento muy altas.
La soldadura por inducción utiliza el calentamiento por inducción mediante corriente alterna de alta frecuencia en una bobina de cobre circundante. Esto induce corrientes en la pieza que se está soldando, lo que genera calor debido a la mayor resistencia de una unión en comparación con el metal que la rodea ( calentamiento resistivo ). Estas bobinas de cobre se pueden moldear para que se ajusten a la unión con mayor precisión. Se coloca un metal de relleno (soldadura) entre las superficies enfrentadas y esta soldadura se funde a una temperatura bastante baja. Los fundentes se utilizan comúnmente en la soldadura por inducción. Esta técnica es particularmente adecuada para la soldadura continua, en cuyo caso estas bobinas envuelven un cilindro o una tubería que necesita ser soldada.
La soldadura por infrarrojos con enfoque de fibra es una técnica en la que se conducen muchas fuentes de infrarrojos a través de fibras y luego se enfocan en un único punto en el que se suelda la conexión. [26] [ verificación fallida ]
La soldadura por resistencia es una soldadura en la que el calor necesario para fundir la soldadura se crea al pasar una corriente eléctrica a través de las piezas que se van a soldar. Cuando la corriente eléctrica se conduce a través de cualquier metal, se genera calor; cuando esa corriente se limita a un área de sección transversal más pequeña, el calor producido en todo el circuito se concentra en la parte con el área de sección transversal reducida. La corriente que produce el calentamiento se aplica mediante electrodos o puntas energizadas desde una fuente de voltaje bajo (circuito abierto), normalmente de 2 a 7 voltios. Pueden ser similares a pinzas para conexiones generales o tener una forma especial para hacer contacto con piezas ubicadas muy cerca unas de otras.
La soldadura por resistencia es diferente a la que se realiza con un soldador conductor, en la que el calor se produce dentro de un elemento y luego pasa a través de una punta conductora de calor hacia el área de la unión. Un soldador frío requiere tiempo para alcanzar la temperatura de trabajo y debe mantenerse caliente entre las uniones de soldadura. La transferencia térmica puede verse inhibida si la punta no se mantiene adecuadamente humedecida durante el uso. Con la soldadura por resistencia, se puede desarrollar rápidamente un calor intenso directamente dentro del área de la unión y de una manera estrictamente controlada. Esto permite una rampa más rápida hasta la temperatura de fusión de soldadura requerida y minimiza el desplazamiento térmico fuera de la unión de soldadura, lo que ayuda a minimizar el potencial de daño térmico a los materiales o componentes en el área circundante. El calor solo se produce mientras se realiza cada unión, lo que hace que la soldadura por resistencia sea más eficiente energéticamente. Debido a estas ventajas, la soldadura por resistencia es común en industrias que sueldan en espacios pequeños, como conectores y terminales de cables , y donde se requiere alta potencia, como desoldar piezas de automóviles. [27]
Los equipos de soldadura por resistencia, a diferencia de los soldadores de conducción, se pueden utilizar para aplicaciones de soldadura y soldadura fuerte difíciles en las que pueden requerirse temperaturas significativamente más altas. Esto hace que la resistencia sea comparable a la soldadura por llama en algunas situaciones, pero el calor de la resistencia está más localizado debido al contacto directo, mientras que la llama puede calentar un área más grande.
Soldadura sin fundente con ayuda de un soldador convencional , un soldador ultrasónico o un crisol de soldadura especializado y soldadura activa que contiene un elemento activo, con mayor frecuencia titanio , circonio o cromo . [28] Los elementos activos, debido a la activación mecánica, reaccionan con la superficie de los materiales generalmente considerados difíciles de soldar sin premetalización. Las soldaduras activas se pueden proteger contra la oxidación excesiva de su elemento activo mediante la adición de elementos de tierras raras con mayor afinidad al oxígeno (típicamente cerio o lantano ). Otro aditivo común es el galio , generalmente introducido como promotor de humectación. La activación mecánica, necesaria para la soldadura activa, se puede realizar mediante cepillado (por ejemplo, con el uso de un cepillo de alambre inoxidable o una espátula de acero) o vibración ultrasónica (20-60 kHz). Se ha demostrado que la soldadura activa une eficazmente cerámicas, [28] aluminio, titanio, silicio, [29] grafito y estructuras basadas en nanotubos de carbono [30] a temperaturas inferiores a 450 °C o mediante el uso de una atmósfera protectora.
Las tuberías de cobre, o "tubos", se suelen unir mediante soldadura. Cuando se aplica en el contexto de la plomería en los Estados Unidos, la soldadura suele denominarse soldadura por fusión y la conexión de tuberías así realizada se denomina unión soldada .
Fuera de los Estados Unidos, "sudar" se refiere a la unión de superficies metálicas planas mediante un proceso de dos pasos en el que primero se aplica soldadura a una superficie, luego esta primera pieza se coloca en posición contra la segunda superficie y ambas se vuelven a calentar para lograr la unión deseada.
Los tubos de cobre conducen el calor mucho más rápido que un soldador o una pistola de soldar de mano convencionales, por lo que se utiliza con mayor frecuencia un soplete de propano para proporcionar la potencia necesaria; para tamaños de tubos y accesorios grandes, se utiliza un soplete alimentado con MAPP , acetileno o propileno con aire atmosférico como oxidante; rara vez se utilizan MAPP/oxígeno o acetileno/oxígeno porque la temperatura de la llama es mucho más alta que el punto de fusión del cobre. Demasiado calor destruye el temple de los tubos de cobre templados duros y puede quemar el fundente de una unión antes de que se agregue la soldadura, lo que da como resultado una unión defectuosa. Para tamaños de tubos más grandes, se utiliza un soplete equipado con varios tamaños de puntas giratorias intercambiables para proporcionar la potencia de calentamiento necesaria. En manos de un comerciante experto , la llama más caliente del acetileno, MAPP o propileno permite completar más uniones por hora sin dañar el templado del cobre.
Sin embargo, es posible utilizar una herramienta eléctrica para soldar juntas en tuberías de cobre de un tamaño de entre 8 y 22 mm ( 3 ⁄ 8 y 7 ⁄ 8 pulgadas). Por ejemplo, se recomienda el uso de Antex Pipemaster en espacios reducidos, cuando las llamas abiertas son peligrosas o para usuarios aficionados al bricolaje . Esta herramienta, similar a una pinza, utiliza mordazas calefaccionadas que rodean por completo la tubería, lo que permite fundir una junta en tan solo 10 segundos. [31]
Los accesorios para soldar, también conocidos como "accesorios capilares", se utilizan generalmente para uniones de cobre. Estos accesorios son secciones cortas de tubería lisa diseñadas para deslizarse sobre el exterior del tubo de acoplamiento. Los accesorios más utilizados incluyen conectores rectos, reductores, codos y tes. Hay dos tipos de accesorios para soldar: los "accesorios de alimentación final" que no contienen soldadura y los " accesorios de anillo de soldadura " (también conocidos como accesorios Yorkshire), en los que hay un anillo de soldadura en un pequeño hueco circular dentro del accesorio.
Al igual que con todas las uniones de soldadura, todas las piezas que se unirán deben estar limpias y libres de óxido. Hay cepillos de alambre internos y externos disponibles para los tamaños comunes de tuberías y accesorios; también se utilizan con frecuencia telas de esmeril y lana de acero, aunque no se recomiendan los productos de lana metálica, ya que pueden contener aceite, que contaminaría la unión.
Debido al tamaño de las piezas involucradas y a la alta actividad y tendencia contaminante de la llama, los fundentes para plomería suelen ser mucho más activos químicamente y, a menudo, más ácidos que los fundentes electrónicos. Debido a que las uniones de plomería se pueden hacer en cualquier ángulo, incluso al revés, los fundentes para plomería generalmente se formulan como pastas que se mantienen en su lugar mejor que los líquidos. El fundente se aplica a todas las superficies de la unión, por dentro y por fuera. Los residuos de fundente se eliminan una vez que se completa la unión para evitar la erosión y el fallo de la misma.
Existen muchas formulaciones de soldadura para plomería, con diferentes características, como una temperatura de fusión más alta o más baja, según los requisitos específicos del trabajo. En la actualidad, los códigos de construcción exigen casi universalmente el uso de soldadura sin plomo para las tuberías de agua potable (y también el fundente debe estar aprobado para aplicaciones de agua potable), aunque todavía se encuentra disponible la soldadura tradicional de estaño y plomo. Los estudios han demostrado que las tuberías de plomería soldadas con plomo pueden generar niveles elevados de plomo en el agua potable. [32] [33]
Dado que las tuberías de cobre conducen rápidamente el calor fuera de la unión, se debe tener mucho cuidado para garantizar que la unión se caliente adecuadamente para obtener una buena unión. Después de que la unión se haya limpiado, fundido y ajustado correctamente, se aplica la llama del soplete a la parte más gruesa de la unión, normalmente el accesorio con la tubería en su interior, con la soldadura aplicada en el espacio entre el tubo y el accesorio. Cuando todas las partes se hayan calentado, la soldadura se derretirá y fluirá hacia la unión por acción capilar. Es posible que sea necesario mover el soplete alrededor de la unión para asegurarse de que todas las áreas estén humedecidas. Sin embargo, el instalador debe tener cuidado de no sobrecalentar las áreas que se están soldando. Si el tubo comienza a decolorarse, significa que se ha sobrecalentado y está comenzando a oxidarse, deteniendo el flujo de la soldadura y haciendo que la unión soldada no selle correctamente. Antes de la oxidación, la soldadura fundida seguirá el calor del soplete alrededor de la unión. Cuando la unión está bien humedecida, se retira la soldadura y luego el calor y, mientras la unión aún está muy caliente, se suele limpiar con un trapo seco. Esto elimina el exceso de soldadura y los residuos de fundente antes de que se enfríe y endurezca. En una unión con anillo de soldadura, la unión se calienta hasta que se ve un anillo de soldadura fundida alrededor del borde de la conexión y se deja enfriar.
De los tres métodos para conectar tubos de cobre, las conexiones soldadas requieren más habilidad, pero soldar cobre es un proceso muy confiable, siempre que se cumplan algunas condiciones básicas:
El cobre es el único material que se une de esta manera. Los accesorios de latón se utilizan a menudo para válvulas o como accesorio de conexión entre el cobre y otros metales. Las tuberías de latón se sueldan de esta manera en la fabricación de instrumentos de viento de metal y algunos instrumentos musicales de viento de madera (saxofón y flauta).
Para preparar las juntas de plomería para su conexión, se utilizan habitualmente cepillos de alambre , lana de acero y tela esmeril. Los cepillos de cerdas se utilizan habitualmente para aplicar el fundente de pasta de plomería. Por lo general, se utiliza un trapo grueso para eliminar el fundente de una junta de plomería antes de que se enfríe y se endurezca. También se puede utilizar un cepillo de fibra de vidrio.
Al soldar tuberías conectadas estrechamente a válvulas, como en sistemas de refrigeración, puede ser necesario proteger la válvula del calor que podría dañar los componentes de goma o plástico en su interior; en este caso, un paño húmedo envuelto alrededor de la válvula a menudo puede absorber suficiente calor a través de la ebullición del agua para proteger la válvula. [ cita requerida ]
En la unión de tubos de cobre, la falta de un calentamiento y llenado adecuados de una junta puede provocar la formación de un "vacío". Esto suele ser el resultado de una colocación incorrecta de la llama. Si el calor de la llama no se dirige a la parte posterior de la copa del accesorio y el alambre de soldadura aplicado se coloca en dirección opuesta a la llama , la soldadura llenará rápidamente la abertura del accesorio, atrapando parte del fundente dentro de la junta. Esta burbuja de fundente atrapado es el vacío; un área dentro de una junta soldada donde la soldadura no puede llenar por completo la copa del accesorio, porque el fundente se ha sellado dentro de la junta, lo que impide que la soldadura ocupe ese espacio.
Históricamente, las puntas de soldadura de vitrales eran de cobre y se calentaban colocándolas en un brasero con carbón . Se utilizaban varias puntas; cuando una se enfriaba por el uso, se volvía a colocar en el brasero de carbón y se utilizaba la siguiente.
Más recientemente, se utilizan soldadores calentados eléctricamente. Estos se calientan mediante una bobina o un elemento calefactor cerámico dentro de la punta del soldador. Hay disponibles diferentes potencias nominales y la temperatura se puede controlar electrónicamente. Estas características permiten que se utilicen cordones más largos sin interrumpir el trabajo para cambiar las puntas. Los soldadores diseñados para uso electrónico suelen ser eficaces, aunque a veces tienen poca potencia para el cobre pesado y el plomo que se utilizan en los trabajos con vidrieras. El ácido oleico es el material fundente clásico que se ha utilizado para mejorar la soldabilidad.
Las vidrieras de estilo Tiffany se fabrican pegando láminas de cobre en los bordes de las piezas de vidrio y soldándolas entre sí. Este método permite crear piezas de vidrieras tridimensionales.
Para la fijación de componentes electrónicos a una placa de circuito impreso , la selección y el uso adecuados del fundente ayudan a prevenir la oxidación durante la soldadura; es esencial para una buena humectación y transferencia de calor. La punta del soldador debe estar limpia y preestañada con soldadura para garantizar una transferencia de calor rápida.
Las uniones electrónicas generalmente se realizan entre superficies que han sido estañadas y rara vez requieren limpieza mecánica, aunque los cables de componentes empañados y las trazas de cobre con una capa oscura de pasivación de óxido (debido al envejecimiento), como en una placa de prototipos nueva que ha estado en el estante durante aproximadamente un año o más, pueden necesitar limpieza mecánica.
Para simplificar la soldadura, a los principiantes se les suele aconsejar que apliquen el soldador y la soldadura por separado en la unión, en lugar de aplicar la soldadura directamente al soldador. Cuando se aplica suficiente soldadura, se retira el alambre de soldadura. Cuando las superficies se calientan adecuadamente, la soldadura fluirá alrededor de las piezas de trabajo. A continuación, se retira el soldador de la unión.
Si todas las superficies metálicas no han sido limpiadas adecuadamente ("fundidas") o llevadas completamente por encima de la temperatura de fusión de la soldadura utilizada, el resultado será una unión poco confiable ("soldadura fría"), aunque su apariencia pueda sugerir lo contrario.
A veces, el exceso de soldadura, el fundente no consumido y los residuos se limpian de la punta del soldador entre las uniones. La punta de la broca (que suele estar revestida de hierro para reducir la erosión) se mantiene humedecida con soldadura ("estañada") cuando está caliente para facilitar la soldadura y minimizar la oxidación y la corrosión de la punta en sí.
Después de insertar un componente montado a través de un orificio pasante , se corta el exceso de cable, dejando una longitud de aproximadamente el radio de la almohadilla.
Las técnicas de soldadura manual requieren una gran habilidad para la soldadura de paso fino de encapsulados de chips de montaje superficial . En particular, los dispositivos de matriz de rejilla de bolas (BGA) son notoriamente difíciles, si no imposibles, de rehacer a mano.
En el proceso de soldadura pueden surgir diversos problemas que provocan que las uniones no funcionen inmediatamente o después de un período de uso.
El defecto más común en la soldadura manual es que las piezas que se unen no superan la temperatura líquida de la soldadura, lo que da como resultado una unión de "soldadura fría". Esto suele deberse a que el soldador se utiliza para calentar la soldadura directamente, en lugar de las piezas en sí. Si se hace correctamente, el soldador calienta las piezas que se van a conectar, que a su vez funden la soldadura, lo que garantiza un calor adecuado en las piezas unidas para humedecerlas por completo. Si se utiliza un alambre de soldadura con un núcleo de fundente incorporado, calentar primero la soldadura puede hacer que el fundente se evapore antes de limpiar las superficies que se están soldando.
Es posible que una unión soldada en frío no conduzca en absoluto o que lo haga de forma intermitente. Las uniones soldadas en frío también se producen en la producción en masa y son una causa común de equipos que pasan las pruebas pero que funcionan mal después de varios años de funcionamiento.
Una "unión seca" se produce cuando se mueve la soldadura que se está enfriando. Dado que las aleaciones de soldadura no eutécticas tienen un rango plástico pequeño, la unión no debe moverse hasta que la soldadura se haya enfriado a través de las temperaturas de líquido y sólido. Las uniones secas a menudo se producen porque la unión se mueve cuando se retira el soldador de la unión. Son débiles mecánicamente y malos conductores eléctricos.
Para soldar a mano, se selecciona la herramienta que proporcione la temperatura adecuada para el tamaño de la unión que se va a realizar. Un soldador de 100 vatios puede generar demasiado calor para las placas de circuito impreso (PCB), mientras que un soldador de 25 vatios no generará suficiente calor para los conectores eléctricos grandes.
El uso de una herramienta con una temperatura demasiado alta puede dañar los componentes sensibles, pero el calentamiento prolongado con una herramienta demasiado fría o con poca potencia también puede provocar daños por calor. El calentamiento excesivo de una PCB puede provocar delaminación: las trazas de cobre pueden despegarse del sustrato, en particular en PCB de una sola cara sin revestimiento de orificios pasantes .
Al soldar a mano, se puede utilizar un disipador de calor , como una pinza de cocodrilo, en los cables de los componentes sensibles al calor para reducir la transferencia de calor a los componentes y evitar dañarlos. Esto es especialmente aplicable a las piezas de germanio .
El disipador de calor limita la temperatura del cuerpo del componente al absorber y disipar el calor, reduciendo la resistencia térmica entre el componente y el aire. Mientras tanto, la resistencia térmica de los cables mantiene la diferencia de temperatura entre la parte de los cables que se está soldando y el cuerpo del componente. De este modo, los cables se calientan lo suficiente como para fundir la soldadura mientras que el cuerpo del componente permanece más frío. El disipador de calor implicará el uso de más calor para completar la unión, ya que el calor absorbido por el disipador de calor no calentará las piezas de trabajo.
Los componentes que disipan grandes cantidades de calor durante su funcionamiento a veces se elevan por encima de la placa de circuito impreso para evitar que esta se sobrecaliente. Se pueden utilizar clips o soportes de montaje de plástico o metal con dispositivos grandes para ayudar a la disipación del calor y reducir las tensiones en las uniones.
Al inspeccionarla visualmente, una buena unión de soldadura se verá lisa, brillante y reluciente, con el contorno del cable soldado claramente visible. En general, una buena unión de soldadura es una buena unión.
Una superficie gris mate es un buen indicador de que una unión se movió durante la soldadura. Una unión seca tiene una apariencia opaca o granulada característica inmediatamente después de que se realiza la unión. Esta apariencia se debe a la cristalización de la soldadura líquida. Si se utiliza muy poca soldadura, la unión quedará seca y no será confiable.
Las juntas de soldadura en frío quedan opacas y, a veces, agrietadas o picadas. Si la junta tiene grumos o bolas de soldadura que, por lo demás, son brillantes, el metal no se ha humedecido correctamente. Demasiada soldadura (la conocida "gota de soldadura" para principiantes) no es necesariamente defectuosa, pero suele significar una humectación deficiente.
Un filete cóncavo es ideal. El límite entre la soldadura y la pieza de trabajo en una buena unión tendrá un ángulo bajo. Esto indica una buena humectación y un uso mínimo de soldadura, y por lo tanto un calentamiento mínimo de los componentes sensibles al calor. Una unión puede ser buena, pero si se utiliza una gran cantidad de soldadura innecesaria, entonces obviamente se requirió un calentamiento excesivo.
Las formulaciones de soldadura sin plomo pueden enfriarse y dejar una superficie opaca incluso si la unión es buena. La soldadura se ve brillante cuando está fundida y de repente se vuelve opaca a medida que se solidifica, incluso si no se la ha tocado durante el enfriamiento.
Un fundente seleccionado o aplicado incorrectamente puede provocar fallas en la unión. Sin fundente, la unión puede no estar limpia o puede estar oxidada, lo que da como resultado una unión deficiente.
Para trabajos electrónicos, generalmente se utiliza alambre de soldadura con núcleo fundente, pero se puede usar fundente adicional desde un bolígrafo fundente o dispensarlo desde una botella pequeña con una aguja similar a una jeringa.
Algunos fundentes están diseñados para ser estables e inactivos cuando están fríos y no necesitan ser limpiados, aunque pueden serlo si se desea. Si se utilizan dichos fundentes, la limpieza puede ser simplemente una cuestión de estética o para facilitar la inspección visual de las juntas en aplicaciones especializadas "de misión crítica", como dispositivos médicos, militares y aeroespaciales. En el caso de los satélites, esto también reducirá el peso, levemente pero de manera útil. En condiciones de alta humedad, dado que incluso el fundente no corrosivo puede permanecer ligeramente activo, el fundente puede eliminarse para reducir la corrosión con el tiempo.
Algunos fundentes son corrosivos y los residuos de fundente deben eliminarse después de soldar. Si no se limpian adecuadamente, el fundente puede corroer la unión o la PCB. Se suelen utilizar agua, alcohol, acetona u otros disolventes compatibles con el fundente y las piezas involucradas con hisopos de algodón o cepillos de cerdas.
En algunas aplicaciones, la PCB también puede estar recubierta con algún tipo de material protector, como una laca, para protegerla y proteger las juntas de soldadura expuestas del medio ambiente.
La soldadura usada contiene algunos de los metales base disueltos y no es adecuada para reutilizarla en la realización de nuevas uniones. Una vez que se alcanza la capacidad de la soldadura para el metal base, ya no se unirá correctamente al metal base, lo que generalmente da como resultado una unión de soldadura en frío quebradiza con un aspecto cristalino.
Es una buena práctica quitar la soldadura de una unión antes de volver a soldar: se pueden utilizar trenzas de desoldar (o mechas) o equipos de desoldar al vacío ( succionadores de soldadura ). Las mechas de desoldar contienen una gran cantidad de fundente que eliminará la oxidación de la traza de cobre y de cualquier cable del dispositivo que esté presente. Esto dejará una unión brillante, reluciente y limpia para volver a soldar.
El punto de fusión más bajo de la soldadura significa que se puede fundir y separar del metal base, dejándolo casi intacto, aunque la capa exterior estará "estañada" con soldadura. Quedará fundente, que se puede eliminar fácilmente mediante procesos abrasivos o químicos. Esta capa estañada permitirá que la soldadura fluya sobre una nueva unión, lo que dará como resultado una nueva unión, además de hacer que la nueva soldadura fluya muy rápida y fácilmente.
En la actualidad, las placas de circuitos impresos (PCB) de producción en masa se sueldan en su mayoría por ola o por reflujo , aunque la soldadura manual de componentes electrónicos de producción también se sigue utilizando ampliamente.
En la soldadura por ola, los componentes se preparan (se recortan o modifican) y se instalan en la PCB. A veces, para evitar que se muevan, se mantienen temporalmente en su lugar con pequeñas gotas de adhesivo o se fijan con un dispositivo de fijación, y luego el conjunto se pasa sobre soldadura que fluye en un recipiente a granel. Este flujo de soldadura se fuerza para producir una onda estacionaria de modo que toda la PCB no se sumerja en la soldadura, sino que solo la toque. El resultado es que la soldadura permanece en los pines y las almohadillas, pero no en la PCB en sí.
La soldadura por reflujo es un proceso en el que se utiliza una pasta de soldadura (una mezcla de polvo de soldadura prealeado y un vehículo fundente que tiene una consistencia similar a la de la mantequilla de maní [7] ) para pegar los componentes a sus almohadillas de fijación, después de lo cual el conjunto se calienta con una lámpara infrarroja, un lápiz de aire caliente o, más comúnmente, pasándolo por un horno cuidadosamente controlado.
Dado que los distintos componentes se pueden ensamblar mejor con distintas técnicas, es habitual utilizar dos o más procesos para una PCB determinada. Por ejemplo, las piezas montadas en la superficie se pueden soldar primero por reflujo, luego se aplica un proceso de soldadura por ola para los componentes montados en orificios pasantes y, por último, se sueldan a mano las piezas más voluminosas.
El reflujo con barra caliente es un proceso de soldadura selectivo en el que dos piezas recubiertas de soldadura y pre-fundidas se calientan con un elemento calefactor (llamado termodo) a una temperatura suficiente para derretir la soldadura.
Se aplica presión durante todo el proceso (normalmente 15 segundos) para garantizar que los componentes permanezcan en su sitio durante el enfriamiento. El elemento calefactor se calienta y se enfría para cada conexión. Se pueden utilizar hasta 4000 W en el elemento calefactor, lo que permite una soldadura rápida y buenos resultados con conexiones que requieren mucha energía. [34]
La legislación ambiental en muchos países ha provocado un cambio en la formulación tanto de soldaduras como de fundentes.
Las directivas RoHS de la Comunidad Europea exigieron que muchas placas de circuitos electrónicos nuevas no contuvieran plomo antes del 1 de julio de 2006, principalmente en la industria de bienes de consumo, pero también en algunas otras. En Japón, los fabricantes eliminaron gradualmente el plomo antes de que se aprobara la legislación, debido al gasto adicional que suponía reciclar los productos que lo contenían. [35]
Desde la década de 1980, se han utilizado cada vez más fundentes solubles en agua sin colofonia para que las placas soldadas se puedan limpiar con agua o limpiadores a base de agua. Esto elimina los solventes peligrosos del entorno de producción y de los efluentes de la fábrica.
Incluso sin la presencia de plomo, la soldadura puede liberar humos nocivos y/o tóxicos para los seres humanos. Es muy recomendable utilizar un dispositivo que pueda eliminar los humos del área de trabajo, ya sea ventilando el exterior o filtrando el aire. [36]
La soldadura sin plomo requiere temperaturas de soldadura más altas que la soldadura con plomo/estaño. La soldadura eutéctica Sn Pb 63/37 se funde a183 °C . La soldadura sin plomo SAC se funde a217–220 °C . Sin embargo, con este esfuerzo han surgido muchos nuevos desafíos técnicos. Para reducir el punto de fusión de las aleaciones de soldadura a base de estaño, se han tenido que investigar varias aleaciones nuevas, con aditivos de cobre, plata y bismuto como aditivos menores típicos para reducir el punto de fusión y controlar otras propiedades. Además, el estaño es un metal más corrosivo y, con el tiempo, puede provocar la falla de los baños de soldadura [ aclaración necesaria ] . [35]
La construcción sin plomo también se ha extendido a componentes, pines y conectores. La mayoría de estos pines usaban marcos de cobre y acabados de plomo, estaño, oro u otros. Los acabados de estaño son los más populares entre los acabados sin plomo. Sin embargo, esto plantea la cuestión de cómo lidiar con los filamentos de estaño . El movimiento actual hace que la industria electrónica vuelva a los problemas resueltos en la década de 1960 al agregar plomo. JEDEC ha creado un sistema de clasificación para ayudar a los fabricantes de productos electrónicos sin plomo a decidir qué disposiciones tomar contra los filamentos, según su aplicación.
