MXPA01009644A

MXPA01009644A - Un metodo para controlar el contenido de cobre en un bano de inmersion soldante.

Info

Publication number: MXPA01009644A
Application number: MXPA01009644A
Authority: MX
Inventors: Nishimura Tetsuro
Original assignee: Nihon Superior Sha Co Ltd
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2002-08-12
Also published as: BR0104486A; JP3221670B2; TW533115B; SK15152001A3; KR100852403B1; US20020134200A1; CA2368384C; CZ301025B6; BR0104486B1; ES2286099T3; US6699306B2; AU782095B2; EP1189725B1; SK286033B6; MY122835A; JP2001237536A; CN1362904A; EP1189725A1; DE60127911D1; DE60127911T2

Abstract

Este metodo controla una densidad del cobre en un bano soldante de inmersion que mantiene una aleacion soldante fundida que contiene al menos cobre como una composicion esencial de la misma durante una etapa de soldeo de inmersion de uno de un tablero de circuitos impresos con una hoja de cobre de superficie y una parte de componente que tiene un plomo de cobre unido al mismo. El metodo incluye una etapa de introducir una suelda suministrada que no contiene cobre del todo o un contenido de cobre que tiene una densidad inferior a aquella de la suelda fundida en el bano antes del suministro de la suelda suministrada al bano de manera que la densidad del cobre en el bano se controla a una densidad constante predeterminada o inferior. La aleacion soldante fundida en el bano contiene estano, cobre y niquel como las composiciones principales de la misma, y la suelda suministrada contiene niquel y estano balanceado, por ejemplo. Alternativamente, la aleacion soldante fundida en el bano contiene estano, cobre, y plata como los componentes principales de la misma, y la suelda suministrada contiene plata y estano balanceado. La densidad del cobre de la suelda fundida en el bano se controla a menos de 0.85% en peso a temperatura soldante de aproximadamente 255°C.

Description

UN MÉTODO PARA CONTROLAR EL CONTENIDO DE COBRE EN UN BAÑO DE INMERSIÓN SOLDANTE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención La presente invención se refiere a una composición de una suelda libre de plomo, y más particularmente, a un método para controlar la composición de una aleación soldante fundida en un baño soldante para elaborar uniones soldantes apropiadas en una operación de inmersión soldante. 2. Descripción de la Técnica Relacionada La suelda típicamente adquiere su humectabilidad en metales a una temperatura relativamente baja de 250°C (grados centígrados) o así. Cuando un tablero impreso de alambres de plomo se hace de cobre, el cobre en la superficie del componente se disuelve en un baño soldante en una operación soldante. Esto se llama lixiviación de cobre. En la suelda libre de plomo, el cobre se disuelve rápidamente durante la humectación. Los inventores de esta invención han aprendido que la densidad del cobre rápidamente se eleva en un baño soldante. Con la elevación de la densidad del cobre, el punto de fusión de la suelda se eleva, la tensión de superficie y la fluidez cambian, conduciendo a puentes soldantes, vacantes, conexiones soldantes incompletas, espigas soldantes, cerriones, etc. De esta manera, la calidad de la unión soldante se degrada substancialmente. Además, en asociación con la elevación de la densidad del cobre, el punto de fusión se eleva. Una vez iniciada, la elevación de la densidad del cobre se incrementa junto con la elevación del punto de fusión. Uno de los inventores de esta invención han desarrollado una nueva aleación soldante que contiene níquel (Publicación Internacional WO 99/48639), y ha mejorado exitosamente la fluidez con la adición de níquel en la técnica descrita. En este caso, el control apropiado del contenido de cobre es deseable. Una vez que la densidad del cobre se eleva, el reemplazo de la suelda total en un baño por una nueva suelda es un medio eficaz para resolver este problema. El reemplazo de la suelda, sin embargo, necesita realizarse frecuentemente, incrementado costos, y requiriendo la disposición innecesaria de recursos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se ha desarrollado para resolver el problema anterior. Es un objeto de la presente invención proporcionar un método de control para controlar la densidad del cobre dentro de un rango apropiado sin la necesidad del reemplazo de la suelda en un baño. Cuando se utilizan ampliamente los tableros plateados de cobre y las partes de componente que tienen alambres de plomo de cobre experimentan una operación soldante de inmersión, la densidad del cobre en la suelda fundida en un baño se eleva como un resultado de la lixiviación de cobre. Aprendiendo que esto es posible para prevenir este fenómeno, hemos concluido que controlar positivamente la densidad del cobre al diluir el contenido de cobre es la mejor manera posible.

Entre las aleaciones soldantes que contienen cobre como la composición esencial de las mismas, una aleación en base a Estaño- Cobre-Níquel, por ejemplo, se produce para mejorar el soldeo al agregar una cantidad pequeña de níquel a la aleación eutéctica de Estaño-Cobre, 5 que son composiciones básicas para una suelda libre de plomo. Cuando se disuelve, esta suelda muestra una fluidez excelente, y tiene desempeño de soldeo de inmersión elevado en la instalación de una gran cantidad de tableros electrónicos. Esta suelda es casi libre de puentes, vacantes, conexiones soldantes incompletas, espigas soldantes, cerriones, etc, que siempre son problemáticos en una producción de volumen. Sin embargo, existe un incremento substancial en la densidad del cobre de la suelda fundida en el baño dependiendo del rendimiento del baño. La lixiviación de cobre desarrolla un compuesto intermetálico de Estaño-Cobre que tienen un punto de fundición elevado e incapaz de disolverse a una temperatura predeterminada. Hemos observado que la aleación se pega en un objeto a soldarse, degradando así la calidad de la suelda. La cantidad de cobre disuelto en el estaño varía con la temperatura. Ya que el cobre tiene un punto de fusión elevado de 1 ,083°C, aún un incremento ligero de cobre da como resultado una elevación substancial en el punto de fusión de la suelda. Hemos estudiado maneras para continuar la operación soldante sin incrementar la densidad de cobre en la suelda, y se desarrolla el método siguiente. Cuando una elevación en la densidad del cobre de la suelda fundida en un baño que contiene estaño, níquel y cobre como las composiciones principales de la misma, se observa, se suministra una ^ aleación que contiene al menos estaño y níquel y además nada de cobre del todo o un contenido de cobre que tienen una densidad inferior a aquella de una suelda fundida inicial en el baño. Cuando una suelda libre de plomo de aproximadamente 0.5% de cobre, y aproximadamente 0.05% de níquel con estaño balanceado como un resto se introduce en un baño, se suministra una aleación que contiene al menos aproximadamente 0.05% de níquel con estaño balanceado o una aleación que contiene al menos aproximadamente 0.05% de níquel con estaño balanceado incluyendo menos del 0.5% de cobre con objeto de mantener las condiciones soldante con el suministro de cobre. En otro ejemplo, una suelda libre de plomo de aproximadamente 0.8% de cobre, aproximadamente 3.5% de plata, y aproximadamente 0.05% de níquel con estaño balanceado se introduce en un baño soldante, o se suministra una aleación que contiene al menos aproximadamente 3.5% de plata, y aproximadamente 0.05% de níquel con estaño balanceado incluyendo menos del 0.8% de cobre con objeto de mantener buenas condiciones soldantes. Ya que una aleación a suministrarse (de aquí en adelante "aleación suministrada" no tiene contenido de cobre del todo o un contenido de cobre que tienen una densidad inferior menor a aquella de la aleación soldante fundida antes del suministro de la aleación, el cobre en el baño se diluye cuando la aleación suministra se disuelve en el baño. Aunque la adición de cobre en la suelda suministrada no es un requerimiento, cuando una velocidad de incremento en la densidad de cobre es más lenta que la esperada dependiendo de las condiciones de ?"sHf*rfri,' temperatura en el baño soldante, puede ser mejor agregar una cantidad pequeña de cobre. La suelda puede consumirse grandemente, por ejemplo, por un tablero impreso que tiene agujeros a través del mismo. En tal caso, el suministro de una aleación que no tiene contenido de cobre del todo se espera que disminuya excesivamente el contenido de cobre, y el suministro de la aleación que contiene una cantidad ligera de cobre es preferible. La suelda libre de plomo en el baño incluye estaño, cobre y níquel. La presente invención no se limita a esto. La presente invención puede aplicarse siempre que la aleación soldante en el baño incluya al menos cobre. La presente invención también se aplica cuando la aleación soldante en el baño incluye elementos para mejorar la humectabilidad o para la anti-oxidación. Para este fin, la plata, bismuto, indio, fósforo, germanio, etc, pueden incluirse en la aleación soldante. Este significado también cae dentro del alcance de la presente invención. La cantidad de suelda suministrada se determina considerando el consumo de suelda fundida en un baño, temperatura líquida, consumo de suelda por carga de tableros impresos, etc. En muchos casos, un incremento en la densidad del cobre y el rendimiento de los tableros impresos se correlacionan linealmente. El nivel de la suelda fundida en el baño se monitorea continuamente. La suelda se suministra entonces cuando la cantidad de la suelda cae por debajo de un nivel predeterminado. Las formas de volumen de suelda suministrada incluyen pero no se limitan a una barra soldante o un alambre soldante. Ya que el incremento en la densidad del cobre y el rendimiento de los tableros impresos se correlacionan linealmente como ya se trató, un peso predeterminado de suelda puede suministrarse en respuesta a un rendimiento predeterminado de tableros impresos. Alternativamente, el suministro de suelda puede realizarse por un periodo de tiempo predeterminado. Estos métodos, opcionalmente pueden utilizarse en combinación. En un control óptimo para resolver varios problemas incluidos en la elevación de la densidad del cobre, la densidad del cobre de la suelda fundida que contiene estaño, cobre y niquel como las composiciones principales de la misma se mantiene preferentemente a menos de 0.85% en peso con la suelda fundida a aproximadamente 255°C. Una densidad objetivo de 0.85% en peso no es un valor estricto pero un valor aproximado, y tiene un margen que depende en un cambio en temperatura líquida. Sin embargo, a medida que las conexiones soldantes se degradan por arriba del 0.90% en peso, la densidad del cobre objetivo de 0.85% en peso puede observarse, en este sentido. Un aparato, que incorpora un tablero impreso que se fabrica a través del baño soldante de inmersión evita la introducción de plomo, que se considera un metal venenoso. El aparato no contamina los ambientes de trabajo durante la fabricación, y no presenta serios problemas ambientales cuando se coloca.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una gráfica que muestra un cambio en una densidad del cobre en la materia convencional; y La Figura 2 es una gráfica que muestra un cambio en una densidad de cobre cuando una suelda que contiene 0.05% de Sn Ni se suministra.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Ejemplos Comparativos: Un baño soldante se llena con una suelda que contiene aproximadamente 0.5% de cobre, y aproximadamente 0.05% de níquel con el estaño balanceado. Un gran trato de tableros impresos se procesa a una temperatura soldante de 255 + 2°C. Cuando la suelda que tiene la misma composición que la suelda inicial se suministra completamente, la densidad del cobre en el baño incrementó a un nivel indeseable como se muestra en la Figura 1 , en exceso de una salida de 20000 tableros impresos. Como un resultado, el punto de fusión de la suelda en el baño se eleva, la suelda en el baño cambia en tensión de superficie y fluidez. El soldeo de la suelda se vuelve extremadamente deficiente con los puentes soldantes, vacantes, conexiones soldantes incompletas, espigas soldantes, cerriones, etc. De aquí en adelante, el porcentaje se expresa en por ciento de rendimiento en peso. Eiemplo 1 de esta invención: Un baño soldante se llena con una suelda libre de plomo que contiene aproximadamente 0.5% de cobre, y aproximadamente 0.05% de níquel y estaño balanceado. Un gran trato de tableros impresos se procesa a una temperatura soldante de 255 + 2°C bajo las mismas condiciones como aquellas en el ejemplo comparativo. La suelda que no tiene contenido de cobre del todo se suministra entonces. En este ejemplo, la suelda suministrada que contiene aproximadamente 0.05% de níquel con el estaño restante se agrega continuamente. La densidad del cobre fue estable a un nivel de 0.7% o así como se muestra en la Figura 2. 5 No se creó desempeño de soldeo. Ejemplo 2 de esta invención: Un baño soldante se llena con una aleación soldante inicial que contiene aproximadamente 0.6% de cobre, aproximadamente 0.05% de níquel con un metal antioxidante tal como germanio, fósforo o calcio agregado en una cantidad apropiada y con el estaño restante. Una operación soldante se realiza a una temperatura soldante de 255 + 2"C bajo las mismas condiciones como aquellas en el ejemplo comparativo. Una aleación soldante idéntica a la aleación soldante inicial en el baño, pero sin cobre se suministra. Como un resultado, como en el ejemplo 2, la densidad del cobre alcanzó aproximadamente 0.7% y se aplasta y estabiliza a este nivel. Ejemplo 3 de esta invención: Un baño soldante se llena con una aleación soldante libre de plomo que contiene aproximadamente 0.6% de cobre, 0.05% de níquel con el estaño restante. Una operación soldante se realiza a una temperatura soldante de 255 + 2°C bajo las mismas condiciones como aquellas en el ejemplo comparativo. Una suelda de Estaño-Níquel sin cobre pero con un metal antioxidante tal como germanio, fósforo o calcio agregado en una cantidad apropiada se suministra. Como un resultado, como en los ejemplos anteriores, la densidad del cobre alcanzó aproximadamente 0.7% ?l-f----»---'-- mn¡r"- •-"—'--— - - - y se aplasta y estabiliza a este nivel. Las aleaciones soldantes utilizadas fueron aleación de Estaño-Cobre-Níquel. El elemento positivamente controlado fue solamente cobre, y no existe necesidad de controlar otros elementos. Es verdad de las aleaciones que contienen plata, bismuto, indio, fósforo, germanio, etc, para mejora la humectabilidad o para la anti-oxidación. La presente invención controla positivamente, en una suelda fundida en un baño, cobre que es un metal esencialmente requerido pero es dañino para el soldeo cuando la densidad del mismo excede un valor de umbral. Aún sin se realiza un gran trato de operaciones soldantes utilizando el mismo baño soldante, la calidad de las uniones soldantes se mantienen excelentes. Un aparato, que incorpora un tablero impreso que se fabrica a través del baño de inmersión soldante controlado de acuerdo con el método anterior, reduce substancialmente el plomo, y no contamina los ambiente de fabricación, y los ambientes operaciones, ni emiten una gran cantidad de plomo en operaciones de distribución. La contaminación ambiental con producción de volumen de esta manera se controla substancialmente.

Claims

REIVINDICACIONES 1 . Un método de control para la densidad de cobre en un baño de inmersión soldante que mantiene una aleación soldante fundida que contiene al menos cobre como una composición esencial de la misma durante una etapa soldeo de inmersión de uno de un tablero de circuitos impresos que tienen una hoja de cobre unido en el mismo y una parte de componente que tiene un plomo de cobre unido al mismo, el método que comprende una etapa de introducir una suelda suministrada sin cobre del todo o un contenido de cobre que tiene una densidad inferior que aquella de la suelda fundida mantenida en la baño antes del suministro de la suelda suministrada al baño de manera que la densidad del cobre en el baño se controla a una densidad constante predeterminada o inferior.
2. Un método para controlar la densidad del cobre en un baño de inmersión soldante según la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación soldante fundida en el baño comprende estaño, cobre y níquel como las composiciones de la misma, y en donde la suelda suministrada comprende estaño y níquel como las composiciones principales de la misma.
3. Un método para controlar ia densidad del cobre en un baño de inmersión soldante según la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación soldante fundida en el baño comprende estaño, cobre y níquel como las composiciones de la misma, y en donde la suelda suministrada comprende estaño, cobre y níquel como las composiciones principales de la misma.
4. Un método para controlar la densidad del cobre en un baño de inmersión soldante según la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación soldante fundida en el baño comprende estaño, cobre y níquel como las composiciones de la misma, y en donde la suelda suministrada comprende estaño y plata como las composiciones principales de la misma.
5. Un método para controlar la densidad del cobre en un baño de inmersión soldante según la reivindicación 1 , caracterizado porque la aleación soldante fundida en el baño comprende estaño, cobre y níquel como las composiciones de la misma, y en donde la suelda suministrada comprende estaño, cobre y plata como las composiciones principales de la misma.
6. Un método para controlar la densidad del cobre en un baño de inmersión soldante según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la suelda suministra se alimenta cuando el nivel de la suelda fundida en el baño cae por debajo de un nivel predeterminado.
7. Un método para controlar la densidad del cobre en un baño de inmersión soldante según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la suelda suministra se alimenta a la suelda fundida cada vez que un número predeterminado de tableros de circuitos impresos se procesa a través del baño.
8. Un método para controlar la densidad del cobre en un baño de inmersión soldante según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la densidad del cobre en el baño de suelda fundida se controla a menos de 0.85% en peso con la aleación de suelda fundida a una temperatura de aproximadamente 255°C.
9. Un aparato electrónico y eléctrico que incorpora una unión soldante que se produce en un baño soldante de inmersión de acuerdo con un método de control de cobre de acuerdo a una de las reivindicaciones 1 a 8.
10. Una suelda suministrada que se introduce en un baño se suelda fundida que mantiene una aleación soldante fundida que comprende estaño, cobre y níquel como las composiciones principales de la misma, comprendiendo la suelda suministrada estaño y níquel como las composiciones principales de la misma. 1 1. Una suelda suministrada que se introduce en un baño se suelda fundida que mantiene una aleación soldante fundida que comprende estaño, cobre y níquel como las composiciones principales de la misma, comprendiendo la suelda suministrada estaño y plata como las composiciones principales de la misma.