Saldatura

Oct 29, 2023

La maggior parte delle persone non si rende conto che la saldatura di componenti elettronici è un'attività molto complessa con complicati processi termici e chimici che si svolgono in uno spazio molto piccolo. Tuttavia, se si seguono alcune regole di base, non si avranno problemi. I giunti saldati non dovrebbero limitarsi a creare un buon contatto: devono anche essere meccanicamente resistenti e non devono ossidarsi. Inoltre, dovrebbero essere privi di residui chimici, come il fondente, poiché il fondente può attaccare le superfici metalliche vicine e la plastica. Le saldature sono generalmente divise in tre categorie: consumer, industriale e di fascia alta. Quest'ultimo viene utilizzato in settori come quello automobilistico o in ambienti in cui è in gioco la vita o la salute. Come produttori, siamo interessati principalmente alla saldatura manuale per la costruzione e lo sviluppo fai-da-te.

La saldatura al piombo è stata uno standard per molti anni. Ha buone caratteristiche di bagnabilità e di scorrimento e un punto di fusione relativamente basso di circa 183°C. Seguendo la regola pratica secondo cui la temperatura di lavoro sulla punta saldante è pari al punto di fusione della lega più 120°C, ciò corrisponde ad una temperatura di saldatura di circa 300°C. Il flusso nel filo di saldatura ha lo scopo di sciogliere gli ossidi al giunto di saldatura. Lo stagno nella saldatura si amalgama con il rame (o altro strato metallico) per produrre una zona di diffusione intermetallica costituita da una lega dei due metalli. Ciò normalmente si traduce in un giunto di saldatura ben formato, durevole e con una buona resistenza meccanica.

Sfortunatamente, non è sempre così: a volte si ottiene un giunto di saldatura freddo (Figura 1 ). I giunti di saldatura freddi sono causati da strati metallici altamente ossidati, sporco, temperatura errata o solidificazione anticipata durante il processo di fusione. I giunti di saldatura a freddo presentano un'eccessiva resistenza della giunzione e possono addirittura portare al distacco dei componenti. Le immagini al microscopio elettronico infigura 2mostrano le carenze di un giunto saldato a freddo rispetto ad un buon giunto saldato.

Ai tempi della saldatura al piombo, i giunti di saldatura a freddo erano chiaramente riconoscibili grazie alla loro superficie opaca e opaca, invece della superficie lucida di un buon giunto di saldatura. Sfortunatamente, questo non è più vero con le saldature senza piombo. Con le nuove leghe i giunti di saldatura hanno solitamente una superficie opaca a seconda della composizione specifica, se sono freddi o buoni (vediFigura 3).

L'introduzione della saldatura senza piombo nel 2006 ha reso la saldatura manuale un po' più difficile. Le nuove saldature sono designate come conformi alla direttiva RoHS, il che significa che sono conformi alla Direttiva UE sulla restrizione di alcune sostanze pericolose. Le saldature senza piombo non possono contenere più dello 0,1% di piombo. Lo scopo principale è prevenire l'inalazione di vapori tossici, ma in realtà il rischio era piuttosto basso perché erano disponibili (ammesso che fossero utilizzati) adeguati sistemi di estrazione. Per molto tempo le persone non erano consapevoli dei rischi derivanti dal lavorare con il piombo. Ad esempio, ai vecchi tempi, un tipografo professionista perdeva tutti i denti nel giro di pochi anni a causa del tipo di mina.

Chiunque lavori per la prima volta con saldature senza piombo nota subito che la nuova lega necessita di una temperatura notevolmente più elevata e presenta caratteristiche di flusso diverse. Molti componenti non amano temperature così elevate, quindi si è cercato di contrastarle mediante flussi innovativi e tempi di saldatura più brevi. Tutto ciò rende il filo di saldatura senza piombo più costoso (vedi sotto). Ciò significa anche che dovresti stare in guardia contro i cavi di saldatura senza piombo particolarmente economici, che spesso non sono quello che afferma di essere. Se lavori con una temperatura troppo elevata, puoi facilmente danneggiare un componente sensibile o, quel che è peggio, staccare rapidamente una piastra di saldatura dal PCB. Gli sviluppatori e i produttori di hobby possono comunque utilizzare saldature al piombo, purché non distribuiscano il loro prodotti su base commerciale. Ciò significa che non è consentito vendere un numero relativamente elevato di prodotti realizzati nel proprio laboratorio domestico.Figura 4