Suelda sin plomo a añadir y método de control para el contenido de cobre y el contenido de níquel en un baño de inmersión en suelda.

Método de control que es para controlar la densidad de Cu y la densidad de Ni en un baño de inmersión en suelda y comprende el paso de sumergir en el baño de inmersión en suelda para estañosoldeo una pieza de trabajo que incluye a uno de los miembros del grupo que consta de una placa de circuito impreso que tiene una película de cobre aplicada como recubrimiento a la misma,

un hilo conductor de cobre y una cinta de cobre, y enviar de regreso al baño de inmersión en suelda la suelda retirada de la pieza de trabajo por uno de los miembros del grupo que consta de una máquina de labios o una matriz, en donde se añade suelda sin plomo al baño de inmersión en suelda antes de que el contenido de Cu del baño de inmersión en suelda se vea incrementado en un máximo de un 0, 5 por ciento másico a partir de un valor predeterminado y antes de que el contenido de Ni en el baño de inmersión en suelda disminuya en un máximo de un 0, 03 por ciento másico a partir de un valor predeterminado, incluyendo la suelda sin plomo a añadir Sn como componente principal y al menos Ni en un contenido que queda situado dentro de una gama de valores que va desde un porcentaje igual a o mayor que un 0, 01 por ciento másico hasta un porcentaje igual o menor que un 0, 5 por ciento másico.

Suelda sin plomo a añadir y método de control para el contenido de cobre y el contenido de níquel en un baño de inmersión en suelda Ámbito Técnico [0001] La presente invención se refiere a una suelda sin plomo que se añade para controlar el contenido de cobre (Cu) y de níquel (Ni) en un baño de inmersión en suelda en caso de que los contenidos cambien rápidamente debido a particulares condiciones del posterior proceso, y al método de control del contenido de Cu y del contenido de Ni en el baño de inmersión en suelda bajo la condición particular.

Antecedentes de la Técnica [0002] La aleación de soldadura que tiene una estructura cuasi eutéctica de Sn-Pb es usada extensamente debido al bajo punto de fusión y a la fiabilidad de la misma. Sin embargo, la demanda de suelda sin plomo va en aumento debido a consideraciones relativas a la protección del medio ambiente. La soldadura sin plomo que tiene una estructura de Sn-Cu y es actualmente objeto de un extenso uso, y en particular la que tiene una estructura de Sn-Cu-Ni, ofrece una fluidez mayor que la de otras sueldas sin plomo. La suelda de Sn-Cu-Ni es favorable porque está exenta de fallos de estañosoldeo, incluyendo el fallo de alisado de la superficie de estañosoldeo, los puentes de soldadura, las juntas con orificio pasante, las juntas secas, etc., que podrían ser problemáticos durante la producción en masa.

Se sumergen en un baño de inmersión en suelda para estañosoldeo una placa de circuito impreso con recubrimiento de película de Cu de aparatos electrónicos y componentes electrónicos que tienen hilos conductores de Cu o cintas de Cu. El Cu puede disolverse en el baño de inmersión en suelda, haciendo con ello que aumente gradualmente el contenido de Cu en el baño de inmersión en suelda. Como resultado de ello se desarrolla en el baño de inmersión en suelda un compuesto intermetálico de Sn-Cu que tiene un alto punto de fusión, no fundiéndose a una temperatura de estañosoldeo predeterminada. El compuesto se adhiere a la pieza de trabajo a estañosoldar. Así se ve degradada la calidad del estañosoldeo. En el Boletín de Patentes Japonés a Disposición del Público Nº 2001-237536 se ha propuesto una técnica de control del contenido para superar este problema. La EP 1 189 725 A1 se refiere a un método que es para controlar el Cu en un baño de inmersión en suelda y comprende el paso de sumergir un circuito impreso en un baño de inmersión en suelda. Se agrega suelda sin plomo al baño de inmersión en suelda antes de que el contenido de Cu del baño experimente un incremento de cómo máximo un 0, 1%; incluyendo la suelda sin plomo a agregar Sn como componente principal y un 0, 05%. Con un método de este tipo es posible un control del cobre, pero no es posible controlar la densidad de níquel en el baño.

La US 3 924 794 da a conocer que la suelda indeseable se quita mediante "soplado con chorros de gas caliente". Usando una técnica de este tipo se efectúa una proyección de aire a alta temperatura y a alta presión, y el aire con el que se efectúa la proyección ejerce cierto impacto en la pieza de trabajo propiamente dicha. Como resultado de ello se quita no solamente la suelda a quitar, sino también cierta cantidad de Cu en la superficie de la pieza de trabajo. Según la técnica, se aporta al baño de inmersión en suelda suelda adicional que tiene un bajo contenido de Cu para controlar el contenido de Cu para que se mantenga a un nivel de densidad constante o bien a un nivel inferior al mismo.

[Descripción del Estado de la Técnica] Boletín de Patentes Japonés a Disposición del Público Nº 2001237536

Exposición de la Invención Problemas a Resolver Mediante la Invención [0005] Por ejemplo, a continuación de un proceso de estañado que consiste en sumergir una pieza de trabajo en un baño de inmersión en suelda y luego retirar la pieza de trabajo del baño de inmersión en suelda, típicamente se lleva a cabo un proceso de nivelado usando un dispositivo llamado dispositivo nivelador de soldadura por aire caliente (para aludir al cual se usa de aquí en adelante la abreviatura HASL) . En el proceso de nivelado, la suelda sobrante es eliminada soplando aire a alta temperatura y a alta presión contra la pieza de trabajo usando una máquina de labios. Este proceso ocasiona un aumento del contenido que es considerablemente mayor que el cambio del contenido de Cu del baño de inmersión en suelda que es de esperar que se produzca en la técnica de control del contenido de Cu anteriormente descrita. Más específicamente, independientemente de la pequeña cantidad de proceso, es extremadamente alto el ritmo de aumento del contenido de Cu del baño de inmersión en suelda. Este fenómeno particular también tiene lugar al expandir una pieza de trabajo usando una matriz.

Cuando el dispositivo HASL elimina la suelda sobrante de la pieza de trabajo a continuación de la inmersión en el baño de inmersión en suelda, el contenido de Ni de la suelda sin plomo de Sn-Cu-Ni en el baño de inmersión en suelda desciende rápidamente independientemente de que sea pequeña la cantidad de proceso de piezas de trabajo. El EP 1911543

descenso del contenido de Ni ocasiona una mala fluidez de la suelda fundida, la cual conduce a la aparición de fallos de alisamiento de la superficie de estañosoldeo, orificios, juntas secas y otros problemas. Durante la producción en masa, esos problemas podrían conducir a un problema grave tal como un paro de toda la línea de producción. De esta manera, el control del contenido de Cu y del contenido de Ni en el baño de inmersión en suelda son un factor muy importante para mantener una producción fiable.

La presente invención ha sido desarrollada en vista de los problemas a los que se ha aludido anteriormente, y es un objeto de la presente invención el de aportar suelda sin plomo a añadir para controlar los rápidamente cambiantes contenidos de Cu y de Ni para así hacer que los mismos se mantengan dentro de una apropiada gama de valores sin tener que sustituir la suelda existente en el baño de inmersión en suelda, y es asimismo objeto de la invención un método para controlar los contenidos de Cu y de Ni.

Los Medios para Resolver los Problemas [0008] El inventor de esta invención ha realizado estudios para encontrar una solución para responder a un rápido cambio del los contenidos de Cu y de Ni de la suelda fundida en el baño de inmersión en suelda, no estando el cambio de los contenidos resuelto por cualesquiera métodos convencionales. Más específicamente, el inventor ha estudiado condiciones particulares cuando el dispositivo HASL o la matriz es usado (a) en un proceso subsiguiente. Las condiciones particulares son distintas de las condiciones que reinan en el método de control del contenido que se adopta en la técnica de soldadura por ola, en la cual se forma una ola con suelda fundida y el componente de Cu es disuelto tan sólo cuando la ola incide en la superficie trasera de una placa de circuito impreso.

Por ejemplo, puesto que el dispositivo HASL proyecta aire a alta temperatura y a alta presión, el aire proyectado ejerce cierto impacto en la propia pieza de trabajo. Como resultado de ello, es eliminada no tan sólo la suelda a eliminar, sino también cierta cantidad de Cu de la superficie de la pieza de trabajo. Según un estudio adicional, el inventor ha descubierto que una fuerza física (el impacto o cosa similar) ejercida en la pieza de trabajo por el dispositivo HASL y por la matriz elimina una capa de soldadura incluyendo a una capa interfacial de (Ni, Cu) 6Sn5 formada entre el Cu de la superficie de la pieza de trabajo y una capa de suelda.

El Cu en el lado de la pieza de trabajo es más abundante que en la capa de suelda y migra fácilmente al interior de la capa interfacial entre la pieza de trabajo y la capa de suelda, formando con ello una capa rica en Cu. Si la capa de suelda que incluye a la capa interfacial entre la suelda y la pieza de trabajo es eliminada por el dispositivo HASL o por algo similar, la recirculación de la suelda al interior del baño de inmersión en suelda hace que rápidamente aumente el contenido de Cu en el baño de inmersión en suelda.

El rápido incremento del contenido de Cu del baño de inmersión en suelda desarrolla el compuesto intermetálico de Sn-Cu. El compuesto intermetálico de Sn-Cu permanece en el fondo del baño de inmersión en suelda. Puesto que el compuesto intermetálico de Sn-Cu es cristalizado con Ni tomado de dentro del baño de inmersión en suelda, la densidad de Ni en el baño de inmersión de suelda desciende rápidamente. Aunque... [Seguir leyendo]

EP 1911543

EP 1911543