Melhor fio de solda - Sn63Pb37 vs Sn60Pb40 vs…?

Normalmente, meus circuitos estão cheios de componentes SMD de afinação muito fina. Soldo os protótipos manualmente, o que leva muito tempo. Boas ferramentas e solda de alta qualidade podem acelerar o processo.

Prefiro usar solda com chumbo, pois flui melhor em temperaturas relativamente baixas. Dessa forma, evito que meus componentes superaqueçam. A solda com chumbo não é permitida para produtos comerciais, mas é adequada para prototipagem.

Existem vários tipos de fio de solda com chumbo no mercado. Estou tentando descobrir qual é o "melhor". Vamos definir "melhor" da seguinte forma:

• Baixa temperatura de fusão (evita o superaquecimento dos componentes).

• Bom molhamento de almofadas e pinos.

• De preferência, contém algum fluxo; portanto, não é necessário aplicá-lo externamente.

• Diâmetro muito fino para soldar pequenos componentes (como pacote LFCSP, resistores 0402 ou mesmo 0201, ...)

• Preço não é problema.

Eu tenho várias perguntas:
 
 

1. Estanho - ligas de chumbo
Li na Wikipedia que a solda Sn60Pb40 é muito popular para a eletrônica (concordo que já usei essa aqui). A Wikipedia também menciona que o Sn63Pb37 é um pouco mais caro, mas também oferece juntas um pouco melhores.

O que você acha sobre Sn60Pb40 vs Sn63Pb37 ? Qual é realmente a diferença?
 

2. Ligas exóticas
Mas essas não são as únicas ligas de solda. Existem combinações mais exóticas - contendo estanho + chumbo + prata e até ouro .

Essas combinações exóticas mudarão as propriedades?
 

3. Ligas de bismuto e índio
Alguns de vocês me informaram sobre as ligas à base de bismuto e índio . Dediquei uma nova pergunta para cobri-los: solda de bismuto ou índio - o que você escolheria?

NOTA: Eu uso um extrator de fumaça de solda.

Sn63 / Pb37 é melhor que 60/40 porque é uma liga eutética . Isso significa que ele tem o ponto de fusão mais baixo de qualquer liga Sn / Pb e solidifica de forma relativamente abrupta a uma temperatura e não em uma faixa. Geralmente ambos são vantagens ou neutros.

Combinações com pequenas quantidades de (digamos) ouro tendem a ser para reduzir a tendência da solda de dissolver o material (neste caso, ouro).

Atualmente, muitas soldas evitam o uso de chumbo e geralmente são estanho com outros materiais como cobre, bismuto, prata etc. Isso é feito para reduzir a toxicidade dos eletrônicos que chegam ao fluxo de resíduos. Na minha experiência, é pior em todos os aspectos em comparação com a solda de estanho / chumbo, exceto talvez em aplicações em que a alta temperatura de fusão é importante.

Fluxo de outra questão - existem vários tipos diferentes.

Se a conformidade com a RoHS (e a toxicidade) não for preocupante, a solda Sn / Pb 63/37 com fluxo de resina RMA é uma excelente opção e é adequada para aplicações de alta confiabilidade. Fino para solda manual ou refluxo.

Para produção nos mercados mundiais, pode ser necessário usar soldas sem chumbo com perfis de temperatura mais exigentes e desempenho inferior. Às vezes, fluxos solúveis em água ou não limpos são aceitáveis, dependendo do produto e quanto isso pode afetar o processo (e possivelmente a funcionalidade do produto).

A soldabilidade tem mais a ver com a superfície de cobre oxidado e a escolha do fluxo para reduzir a oxidação e a marcação para exclusão.

Lembro que a mistura de solda eutética ou de temperatura mais baixa é 63/37.

Em alguns casos, a contaminação por solda com antimônio pode resultar em más articulações.

Mas as diferenças de temperatura são menores em comparação com; preparação da superfície, limpeza, escolha do fluxo, temperatura de armazenamento da pasta, tempo ao ar livre, prazo de validade; design de almofada para refluxo, pré-aquecedor de placa (frigideira ou forno de infravermelho ou?) e curvas de perfil de ar quente ou calor radiante com termopar e falta de turbulência, mas fluxo suave.

Todos eles afetam a umidade, a taxa de queima de materiais voláteis, a tensão superficial, os curtos, as aberturas, a lápide, etc. e garantem que o design da almofada seja otimizado para refluxo e perfil térmico.

Verifique também se a RDC foi executada antes que o design seja enviado e verificado pela oficina.

Do ponto de vista prático, a principal diferença entre os dois é que o 63/37 é uma liga eutética. Em resumo, isso significa que ele possui um único ponto de fusão e não uma faixa de plástico como a solda 60/40.

Para prototipagem e uso hobby, é realmente mais uma questão de preferência. Se você estiver soldando fios juntos, por exemplo, o 63/37 é mais fácil de usar, pois solidifica mais rapidamente e não causa juntas de solda a frio. No entanto, se você estiver soldando componentes de montagem em superfície em uma placa de circuito impresso manualmente, a faixa de plástico de 60/40 pode ajudar, pois permite que os componentes se encaixem no lugar.

"Diâmetro muito fino para soldar pequenos componentes (como pacote LFCSP, 0402 ou até 0201 resistores"

Isso implica que você está falando sobre arame de solda, em vez de pasta de solda. Os produtos Henkel Multicore são os meus principais itens.

Minha resposta curta, pessoalmente: Henkel Multicore Sn63 / Pb37 0,38 mm Crystal 400. (Digi-Key 82-117-ND).

O Henkel Multicore Sn60 / Pb40 0.35mm Ersin 362 (o último nome é a composição do fluxo) também está bem, mas eu gosto do 63/37.

Algumas das ligas mais exóticas, como Bi58 / Sn42 (ou Bi57.6 / Sn42 / Ag0.4), podem ser obtidas como pasta de solda, mas na verdade não existem como arame de solda.

Essas ligas Bi são atraentes, pois são uma liga eutética de baixa temperatura, isenta de Pb. Muitas das desvantagens geralmente associadas às ligas sem Pb decorrem de temperaturas de trabalho mais altas.

Pessoalmente, prefiro ligas contendo Pb para uso em laboratório em pequena escala, como você. Obviamente, se você precisar de conformidade com a RoHS para seu produto, precisará de Pb e, se estiver fabricando seus conjuntos de PCB em qualquer linha industrial de PCBA, todos eles serão configurados com ligas e perfis de temperatura sem Pb, então você o usa de qualquer maneira, mesmo que não precise estritamente de RoHS.

O ChipQuik faz pastas de solda em uma variedade de ligas diferentes, incluindo as ligas de bismuto 138C, em embalagens pequenas compatíveis com pequenos usuários de P&D ou hobby.

Se você estiver refazendo uma placa que já tenha solda, é melhor usar a mesma solda originalmente na placa; caso contrário, você terá uma liga "intermediária" que pode ter propriedades metalúrgicas desconhecidas. Isso é particularmente importante com as ligas Bi / Sn de baixa temperatura, que podem alterar drasticamente seu ponto de fusão e propriedades mecânicas se houver um pouco de "doping" acidental de Pb.

A Sparkfun vende uma liga Sn96.35 / Ag3 / Cu0.5 / 0.15Sb que eles afirmam ser ótima - mas parece uma liga estranha! É próximo ao Ag03A, mas é diferente e não aparece na Grande Tabela da Wikipedia de Ligas de Solda e Solda.