Jugar con cartas marcadas [1]

Cualquiera que juegue con cartas marcadas está practicando un truco de cartas... o haciendo trampas. Un mago con cartas asombra a los espectadores. Pero hoy en día casi nadie cree en los verdaderos milagros. Incluso los niños suelen preguntarse "cómo lo ha hecho el mago". En la mesa de juego, en cambio, el truco tiene una larga tradición y se perfecciona constantemente, hasta el punto de que hoy en día ya se utilizan cartas con puntas radiactivas.

Cráneo y colmillo de mamut en el "Museo de las Rocosas" de Bozeman (Montana)Puede que la fabricación electrónica no utilice naipes, pero los juegos de manos no parecen ser desconocidos. Si nos fijamos en los fundentes, los fabricantes suelen insistir en el secreto comercial [2], ya que no quieren revelar al querido cliente lo que puede encontrarse en la mezcla. Aunque esto es anticuado, se sigue presentando como tal al cliente menos pudiente. Anticuado porque cualquier ayudante de laboratorio o químico con una formación razonable puede averiguar rápidamente qué es qué utilizando métodos analíticos modernos, como la cromatografía de gases, y los programas asociados. Basta con leer cómo los arqueólogos pueden reconstruir toda la vida de un mamut a partir de un viejo diente [3].

Dos incisiones significativas han influido enormemente en la química de los flujos. El Protocolo de Montreal [4] entró en vigor el 1 de enero de 1989 y eliminó de los usuarios los hidrocarburos halogenados (HFC, marcas Freone, Frigene y Solkane) y otros productos químicos utilizados en el lavado de conjuntos fabricados. Esto era importante, ya que la mayoría de los fundentes se formulaban con colofonias y la colofonia no es soluble en agua.

No mucho después, la UE intervino y publicó la Directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas en Aparatos Eléctricos y Electrónicos) el 1 de julio de 2006, que aumentó considerablemente las temperaturas de soldadura al prohibir en gran medida el plomo en las soldaduras, algo no precisamente ideal dado el fuerte aumento de las necesidades energéticas.

Aunque los HKW no eran disolventes "ideales" para los residuos de fundente, también conseguían atacar las resinas que se veían favorecidas en las mezclas. Sin ellos, no había alternativas realmente buenas, por lo que se crearon los fundentes (en gran parte) sin resina o "no limpios".

Juego de manos con los ácidos de los fundentes

Las hormigas no utilizan su ácido para la soldadura por reflujo, sino para defenderse de enemigos aún más poderososLaRoHS había provocado una intervención más profunda al exigir temperaturas significativamente más altas para la soldadura sin plomo: de 184 °C a unos 230 °C. Conviene explicar una vez más que la principal tarea de los ácidos en los fundentes es eliminar los óxidos existentes producidos por la acción del oxígeno durante el proceso de fusión. Esto significaba que los ácidos tradicionales fallaban porque reaccionaban por debajo del nuevo punto de fusión y aquí es donde empezaba el primer juego de manos.

También hay que tener en cuenta que la actividad de un activador suele aumentar con el incremento de la temperatura y luego falla por encima de un determinado valor. Esto tiene que ver con la descomposición térmica o la volatilización excesiva.

Probablemente para desgracia de los soldadores y los químicos pertinentes, la situación en la placa de circuito es mucho más complicada. No sólo el fundente no es el único responsable, sino que las posibles reacciones de todo el batiburrillo químico y las diferencias de temperatura en la placa hacen que la historia sea mucho más confusa.

En la mayoría de los casos, se utilizaron activadores como el ácido oleico o el ácido graso, ambos de la clase de los ácidos grasos, en los fundentes más suaves. También se encontraron en las mezclas ácidos carboxílicos y dicarboxílicos, así como aminoácidos. También se añadían halogenuros u organohalogenuros a los fundentes aún más suaves.

Tras consultar sus gruesos tomos químicos, en realidad sólo quedan unos pocos ácidos para los fundentes, ya que muchos son demasiado peligrosos (ya se han producido accidentes trágicos e incluso los actuales pueden provocar irritaciones respiratorias o cutáneas) o tienen propiedades que los hacen inadecuados para los procesos de soldadura actuales.

Seleccionemos más o menos arbitrariamente algunos ácidos de uso corriente y examinemos sus propiedades. Las cuestiones que debemos plantearnos son su eficacia, el intervalo de temperaturas en el que deben utilizarse, las posibles reacciones químicas o productos de descomposición, así como la evaporación, que probablemente los haría desaparecer del conjunto.

Resina ácida

Aunque las resinas naturales tienen sus propios problemas, como las diferencias de cosecha en función del año, en el pasado fueron muy populares porque, por un lado, las temperaturas eran las adecuadas y, por otro, los residuos eran en gran medida inertes: las sales ionizables, etc., quedaban bien incrustadas en la resina insoluble en agua.

Pero las soldaduras sin plomo hacían absurdo lo que las hacía tan adecuadas, porque reaccionaban demasiado pronto. Aunque la cacareada "meseta" en el perfil de reflujo dejó de ser deseable, los ácidos resínicos habían dejado de ser útiles.

Ácido fórmico

Hace unos años, el ácido fórmico puro fue alabado por algunos adeptos del sector como la panacea de la soldadura. Entre tanto, sin embargo, este elogio casi ha desaparecido, ya que basta con echar un vistazo al punto de fusión y a la temperatura de descomposición para que este ácido carezca en gran medida de interés para la tecnología sin plomo.

Además, existen riesgos para la salud, ya que el contacto directo con ácido fórmico o vapores concentrados irrita las vías respiratorias y los ojos y puede provocar quemaduras graves, lo que no sería muy agradable para los soldadores.

Ácido succínico

En 1546, el mineralogista alemán Georgius Agricola descubrió que se puede extraer un ácido dicarboxílico alifático, incoloro y cristalino del ámbar, antaño la trampa mortal de las hormigas prehistóricasAunqueel punto de fusión es ligeramente superior, el punto de ebullición indica que el ácido se evapora y/o descompone justo cuando se alcanza la temperatura máxima en el horno.

Como todos sabemos, la soldadura sólida se sigue utilizando, y probablemente más que nunca. Así que, además del uso de hornos de nitrógeno y sistemas de condensación, es necesario utilizar otros "trucos de cartas" para hacer frente a los óxidos. Como las normas y estándares van muy por detrás de los avances (al fin y al cabo, los redactan los fabricantes de fundentes), es justo suponer que se utilizan varios ingredientes que en realidad son críticos, normalmente por debajo del porcentaje que debería figurar en las descripciones.

También se están haciendo nuevos planteamientos, y bastantes se basan en prácticas antiguas, una vez desechadas. Esto nos lleva de nuevo a las cartas apiladas, porque ¿de qué otra forma se podrían inventar métodos capaces de detectar el "Contenido total de halógenos en los fundentes libres de halógenos"?

Bibliografía

Yanrong Shi et al: The Role of Organic Amines in Soldering Materials, IPC APEX EXPO Conference Proceedings
Kamila Piotrowska et al: Corrosion reliability of electronics: the influence of solder temperature on decomposition of flux activators, https://www.researchgate.net/publication/331439191
Emmanuelle Guéné; Céline Puechagut: Development of a Suitable Flux Medium for Cleanable and No-Clean Solder Pastes Based on Tin-Bismuth-Silver Alloy, SMTA Proceedings
Christopher J. Pontius et al.: Determination of Total Halogen Content in Halogen-Free Fluxes by Inductively Coupled Plasma and some Limitations of Ion Chromatography, Actas de SMTA International, 27 de septiembre - 1 de octubre de 2015, Rosemont, IL.

Referencias

[1] Término de Rotwelsch, sociolecto de grupos sociales marginados, que suele denominarse de forma difamatoria "lenguaje de maleantes
[2] D. Baluch; G. Minogue; Fundamentos de la tecnología de pasta de soldadura, Global SMT & Packaging - Diciembre de 2007
[3] www.science.org/doi/10.1126/<br />science.abg1134
[4] www.unido.org/our-focus-safeguarding-environment-implementation-multilateral-environmental-agreements/montrealprotocol