Stopy niskotemperaturowe w produkcji elektroniki

Eliminacja z większości zastosowań spoiw zawierających ołów (Sn63Pb37, Sn60Pb40, Sn62Pb36Ag2) wprowadziła na linie produkcyjne elektroniki stopy Sn/Ag/Cu, Sn/Ag i Sn/Cu. Wysoka zawartość cyny i dodatek srebra (sięgający 4,2% w przypadku stopu Sn95,8Ag4,2) w popularnych stopach bezołowiowych w sposób istotny wpływają na ceny tych materiałów lutowniczych. Obecnie koszt metali w stopie Sn96,5Ag3Cu0,5 jest około 2,6 razy wyższy niż w stopie Sn63Pb37. Mimo, że porównanie to sprawia wrażenie dość drastycznego, warto pamiętać, że spoiwo lutownicze często ma nieznaczny udział w wartości kompletnej płytki PCB i o wiele bardziej znacząca niż jego cena jest jakość spoiwa lutowniczego i wynikająca z niej minimalizacja kosztownych problemów na linii produkcyjnej (liczba incydentów zatrzymania linii, czas przestojów, odsetek braków i liczba poprawek itp.).

Stopy niskotemperaturowe

W czasach, w których energia elektryczna ma zadatki na stanie się dobrem luksusowym, spoiwa niskotemperaturowe wydają się być kuszącą alternatywą. Eutektyczny stop lutowniczy Bi58Sn42 topi się już w temperaturze 139°C, stop In52Sn48 w temperaturze 118°C. Modyfikowany srebrem wariant stopu Bi58Sn42 o oznaczeniu Bi57Sn42Ag1 charakteryzuje się wyższą wytrzymałością.

Istnieją inne stopy niskotemperaturowe (Fielda – 60°C, Wooda – 70°C, Newtona – 96°C, Rose’a – 100°C) z których jedynie stop Field’a nie zawiera ołowiu, ale z kolei duża zawartość indu przyczynia się do wysokiej ceny tego materiału.

Możliwość prowadzenia procesu lutowania w niższych temperaturach znacznie zwiększa bezpieczeństwo termiczne lutowanych elementów, a w większej skali pozwala na osiągnięcie wymiernych oszczędności wynikających z obniżenia zapotrzebowania na energię elektryczną zużywaną w procesie.

Stopy z grupy Sn/Bi i Sn/Bi/Ag są stosowane przede wszystkim w procesach niskotemperaturowego rozpływu tzw. multi-reflow (z użyciem past lutowniczych) oraz klasycznego ręcznego lutowania elementów elektronicznych, wymagających tłumienia odkształceń termicznych.

Druty lutownicze Bi57Sn42Ag1 mogą być stosowane w produktach LED o wysokiej precyzji. Można je również dostosować do lutowania wrażliwych na ciepło elementów produktów elektronicznych, a także do lutowania termicznych zabezpieczeń przeciążeniowych.

Spoiwo Bi57Sn42Ag1 może być używane również do dodatkowych prac (np. serwisowych) na płytkach PCB lutowanych stopami typu Sn/Ag/Cu.

Stopy Bi/Sn(/Ag) – oprócz parametrów temperaturowych – różnią się od popularnych stopów bezołowiowych opornością elektryczną, przewodnością cieplną i właściwościami mechanicznymi (kruchość, twardość, wytrzymałość mechaniczna).

Stopy niskotemperaturowe są znane i stosowane od dość długiego czasu, niemniej jednak dopiero w ostatnich latach zaczęły mocniej skupiać na sobie uwagę producentów. Są używane w procesach lutowania etapami, gdy po zakończeniu standardowego procesu lutowania przy użyciu stopu Sn/Ag/Cu stosowany jest wtórny proces rozpływowy (reflow) w niższej temperaturze.

Cynel Unipress
tel. 22 519 29 45
www.cynel.com.pl