Alternativas a los acabados soldables sin plomo


Uno de los componentes afectados por la nueva normativa europea que prohibe el uso del plomo en los equipos electrónicos son los circuitos impresos. Actualmente, se calcula que el 60% de circuitos que se fabrican en el mundo llevan como acabado el estaño-plomo aplicado por proceso Hot Air Leveling (HAL). En este artículo valoramos las ventajas (+) y los inconvenientes (-) de los
procesos de soldadura alternativos.


Estaño-Plomo (HAL): El estaño-plomo selectivo (63% Sn, 36% Pb) es el acabado común, de más tradición. El espesor puede variar de 1 a 30 µm.


Ventajas
- Larga vida en almacén (más de 18 meses)
- Admite seis pasadas por ola
- La unión de la soldadura se genera entre cobre y estaño
- Es barato
- Es válido para usos press-fit
- Poco sensible a las rayadas y marcas de pins de test

Inconvenientes
- Falta de planitud, que dificulta la soldadura de componentes fine-pitch o BGAs
- Contiene plomo (ya existen aleaciones sin plomo que también podrán ser utilizados con proceso HAL, pero que implican un aumento de la temperatura en el choque térmico de su aplicación)
- Para su aplicación, el circuito sufre un choque térmico fuerte: varios segundos a 250†C



Plata química (Imm.Ag): la plata química es otro acabado relativamente nuevo, y que está muy extendido principalmente en Asia y en USA. Es un depósito químico de entre 0,20 y 0,3 µm de plata, más un componente orgánico que retrasa la oxidación y la electromigración.


Ventajas
- Planitud de la superficie a soldar
- Relativamente barato
- Válido para contactos (teclados) wirebonding
- Larga vida en almacén (más de un año como mínimo)
- Admite seis pasadas por el horno de soldadura o la ola
- Excelente soldabilidad
- El tiempo a “medio soldar” puede ser de dos meses
- La unión de la soldadura se genera entre cobre y estaño
- Utiliza los mismo fluxes y parámetros que la soldadura de HAL
- Apto para conectores press-fit
- El fabricante de circuitos puede reprocesar este acabado si es necesario
- El proceso de aplicación al circuito es sencillo

Inconvenientes
Es sensible a los sulfitos, que provocan oxidaciones de la plata (si éstas son severas, puede dar problemas de soldabilidad y el fabricante deberá regenerar el depósito de plata)
- Menos resistente a rayadas y marcas de pin de test que otros acabados



Níquel-Oro químico (ENIG): es una capa de 4-5 µm de níquel, recubierta con 0,08 µm de oro, que se depositan químicamente en las zonas con cobre descubierto.


Ventajas
- Planitud de la superficie a soldar
- Válido para contactos (teclados) y wirebonding
- Larga vida en almacén (más de dos años)
- Admite seis pasadas por el horno de soldadura o la ola
- Poco sensible a rayadas y marcas de pins de test

Inconvenientes
- Muy caro
- Difícil proceso de aplicación, que además no es reprocesable
- Agresivo con la mascarilla antisoldante
- La unión de soldadura es entre níquel y estaño: posibles problemas de fracturas
- Los fluxes y parámetros de soldadura pueden diferir de los empleados con el HAL
- No es recomendable para conectores press-fit




Estaño químico (Imm. Sn): El estaño químico es un acabado relativamente reciente, pero que se está implantando con rapidez. Es un depósito químico de entre 0,6 y 1,2 µm de estaño puro aplicado sobre el cobre.

Ventajas

- Planitud de la superficie a soldar
- Buena soldabilidad
- Óptimo para inserción de conectores press-fit
- Poco sensible a rayadas y marcas de pins de test
- El fabricante de circuitos puede reprocesar este acabado si es necesario
- La unión de la soldadura se genera entre cobre y estaño

Inconvenientes
Vida máxima en el almacén: de seis a ocho meses.
Muy sensible a la temperatura de almacenaje
- El tiempo con el circuito a “medio soldar” solo puede ser de algunos días
- Solo admite dos o tres pasadas por el horno de soldadura o por la ola
- Posible problema de “whiskers” (agujas de estaño que se pueden formar debido a tensiones en la capa intermetálica
- No es válido para contactos (teclados) y wirebonding
- El proceso de aplicación sobre el circuito es complejo
- Dificultad para medir el espesor del depósito Sn apliacado al circuito impreso
- El proceso químico de aplicación lleva tiourea (en algunos países europeos su uso está restringido)
- Su proceso de aplicación es muy agresivo con algunas mascarillas antisoldantes



Protectores Orgánicos (OSP): El acabado llamado “orgánico” es una capa protectora, no metálica, de 0,10 a 0,50 µm de espesor aplicada sobre el cobre. Es incoloro.
Se utiliza normalmente en electrónica de consumo.


Ventajas

- Planitud de la superficie a soldar
- Muy barato
- Proceso de aplicación simple
- La unión de la soldadura se genera entre cobre y estaño

Inconvenientes
- Vida máxima en almacén, seis meses
- No es posible controlarlo visualmente, al ser transparente
- Solo admite dos pasadas por el horno de soldadura o la ola
- No es recomendable para conectores press-fit
- No sirve para contactos (teclados) ni wirebonding
- No se puede efectuar test eléctrico o test “in-circuit” una vez aplicado.