La soldadura sigue siendo una de las tecnologías de conexión más utilizadas en la producción electrónica. Hace muchos años, el plomo empezó a prohibirse en ella y, por tanto, en toda la electrónica. ¿Ha desaparecido por completo? No. ¿Es un problema? - Bueno, esta cuestión es quizá problemática en un sentido completamente distinto.
Hasta ahora, el reciclaje en la electrónica ha tendido a ser un tema impopular o crítico. Mucha gente aún recuerda las fotos y vídeos de componentes siendo desoldados sobre un fuego abierto en Asia y África. ... no es un tema agradable - teniendo en cuenta todos los retardantes de llama y otras sustancias críticas. El plomo era/es sólo uno de los muchos elementos.
El tema más actual y explosivo es la cuestión del ahorro energético
En Alemania, la reutilización y el reciclaje se plantearon muy pronto. A principios de los años noventa, hubo varias soluciones y propuestas. Lo que se mantuvo fue el principio rector: "Mientras haya suficientes metales preciosos en la electrónica, el reciclado de materiales merece la pena". Durante una visita guiada por varias "forjas de metales preciosos", los visitantes pudieron ver cómo las barras de oro, plata y platino acababan desapareciendo en un ala de alta seguridad.
Imagen transversal de un compuesto híbrido SAC-LTS (izquierda) y un compuesto LTS homogéneo (centro)
Mientras tanto, el comportamiento de reciclaje está cambiando. También otros metales son cada vez más caros y, por tanto, interesantes para su recuperación y reintroducción en el ciclo (por ejemplo, el cobre).
Sin embargo, el problema actual más acuciante es la cuestión del consumo y el ahorro de energía. Así pues, ¿la cuestión de los factores relevantes para el medio ambiente en su ponderación "reforzará" la cuestión energética hasta tal punto que la preocupación por los efectos adversos posteriores para la salud -en caso de uso/eliminación inadecuados- deje de representar el criterio principal y primordial?
Diagrama de fases binario Sn-Bi
En este contexto, echemos un vistazo al plomo como aleación, uno de los materiales electrónicos más investigados y dominados técnicamente: ¡su procesamiento es significativamente más eficiente energéticamente en comparación con las actuales soldaduras sin plomo!
Por tanto, me gustaría plantear algunas preguntas en este punto:
- Entonces, con la inclusión de buenas estrategias de reciclaje, ¿sería concebible un cambio de paradigma en lo que respecta al plomo en la electrónica y un retorno a las soldaduras con plomo?
- ¿Sería esto posible con circuitos cerrados? (Estoy manteniendo una conversación con especialistas en medio ambiente que se ocupan de la cuestión de la ROHS y los RAEE).
- ¿Cuál sería la ventaja o el beneficio de volver a la soldadura con plomo?
- - Un ahorro de energía de aproximadamente el 30% (costes ↓).
- - Un mayor rendimiento (costes ↓)
- - Alta estabilidad del proceso, incluso con cantidades más pequeñas (costes ↓)
- - Tasas de error más bajas en el procesamiento posterior (costes ↓).
- Esto significaría que los costes también podrían reducirse o no se dispararían como consecuencia delahorro de energía yCO2.
- También significaría que también se podrían ahorrar costes en aditivos y materiales base.
- Para muchas aplicaciones, los materiales base con temperaturas de funcionamiento continuo inferiores a 100 °C son suficientes. Sin embargo, las altas temperaturas de soldadura de las soldaduras tradicionales sin plomo han obligado a aumentar la resistencia a la temperatura de estos materiales base. En realidad, éstas no son necesarias.
- La movilidad eléctrica reducirá la demanda de materiales de alta temperatura que se utilizan o se utilizaban en los motores de combustión.
- Por tanto, ¿hay aquí un gran potencial de ahorro de energía y el consiguienteahorro de CO2 ?
- La pregunta o dilema ahora es qué cuenta más: ¿el ahorro de energía yCO2 o la ausencia de plomo?
Tendencias en AVT
Se están desarrollando soldaduras alternativas. Diversas fuentes internacionales ([3, 4], véanse también Fig. 1, Fig. 2, Fig. 26) informan sobre nuevos desarrollos basados en bismuto/bismuto. Es interesante observar que grandes empresas, como Intel, están trabajando intensamente en este tema. Quizás sea un indicio de una nueva tendencia. También en Alemania se debate este tema desde hace algún tiempo [1, 2]. Si la vuelta a las soldaduras con base de plomo no funciona en la mayoría de los ámbitos, al menos el uso de nuevas soldaduras de menor punto de fusión supondría un paso adelante. Deberíamos esperar con impaciencia los informes de Gustl Keller y Volker Tisken sobre SMTconnect en los próximos números.
Porque una cosa es segura: la energía no se abaratará.
Podemos verlo así. Nosotros podemos ser curiosos.
Saludos cordiales
Jan Kostelnik
Fuentes:
[1] K. Birkner: SnBiAg1 in der Serienfertigung (SnBiAg1 para la producción en serie), DVS-Berichte 273, Fachtagung Weichlöten - Forschung & Praxis für die Elektronikfertigung; Hanau 2011
[2] M. Nowottnick; A. Novikov; J. Trodler: Possibilities and Limits of Bismuth Solders, P.195-200, SMTA International, Rosemont, IL, USA, Sep. 17 - 21, 2017
[3] Y. Liu et al: Low melting point solders based on Sn, Bi and In elements, Materials Today Advances, Elsevier, 29 Oct 2020
[4] N. Badwe et al: Sn-Bi Low-Temperature Homogeneous Solder Joint Microstructures, circuitsassembly.com, 21.01.2020.
[5] J. Kostelnik: Trends in AVT - from 3D printed copper structures to stretchable and conformable, 77th SAET working group in cooperation with the FED - Der Norden grüßt, 08.12.2021
