Todo sobre el Estaño en la Electrónica

Un material que utilizamos casi a diario los técnicos es el estaño, ese diminuto rollo de alambre sobre el cual seguro nunca se han puesto a pensar en profundad, pero el estaño es mucho mas que un simple alambre, tenemos variedad en tipos de estaño y presentado de diferentes formas, seguro alguna vez te ha costado derretirlo y te has preguntado por qué, seguí leyendo y aprende todo sobre el estaño en la electrónica.

El estaño (símbolo químico Sn) tiene muchas aplicaciones, pero lo que nos importa a nosotros es que es indispensable en la fabricación de aparatos electrónicos. Por sus propiedades se utiliza para soldar componentes, pero debemos saber que el tipo de estaño que utilizamos en electrónica es una aleación denominada Eutectica, compuesta por otros metales que pueden ser, Plomo (Pb), Plata (Ag), Cobre (Cu) y Níquel (Ni) . Debido a estas aleaciones el estaño funde a diferentes temperaturas según sus componentes.

El Estaño es blando y maleable, es muy resistente a la corrosión y a la oxidación, ademas posee una muy buena conducción eléctrica, y su punto de fusión es relativamente bajo y practico para trabajar con herramientas fácilmente accesibles. Todas estas características lo hacen indispensable para la construcción de aparatos electrónicos en los que interviene principalmente en la soldadura blanda, la cual consiste en la unión de dos elementos base mediante el aporte de un tercero con punto de fundición menor a los base e inferior a 450°. Por ejemplo el pad de Cobre (elemento base 1) de una placa de circuito lo soldamos a la pata de un capacitor (elemento base 2) mediante Estaño fundido (elemento de aporte). El Estaño funde a temperatura muy inferior que el pad y la pata del capacitor. Cuando los elementos base se calientan y el Estaño se funde es atraído por acción capilar hacia los componentes base para luego enfriarse, realizándose la soldadura blanda.

El Estaño que utilizamos en electrónica por lo generales es del tipo Eutectico, esto significa que es una aleación con punto de fundición menor a cada uno de los elementos que lo componen. Es decir que si tenemos una aleación de Estaño %60 (en estado puro funde a 232 °C) y Plomo %40 (funde a 327 °C) la temperatura de fundición sera de entre 183 °C aproximadamente o un poco mas, como pueden ver es menor a sus componentes individuales. Existe una formula para determinar la temperatura exacta pero no la conozco y tampoco es la idea de este articulo.

Como dije, en electrónica usamos alambre de Estaño SnPb (aleación Estaño-Plomo) pero el Plomo es contaminante y esta prohíbo su uso por la la directiva RoHS, para suplir esto algunos fabricantes usan otras aleaciones la mas usada es la SAC305 que esta compuesta por Estaño, Plata y Cobre (96.5%, 3.0% y 0.5%), es casi tan eficiente como el Estaño SnPb pero su temperatura de fundición es 34 °C mayor que la SnPB, rondando los 220 °C, lo que conlleva a un calentamiento añadido a los componentes con los que tratamos.

En la imagen debajo de este párrafo podemos observar el logo RoHS que esta impreso en una motherboard ASROCK, esto nos indica que tenemos soldaduras Sin plomo o Lead Free. Si alguno intento desoldar algo en una motherbaord con un cautin o lápiz, se habrá dado cuenta que cuesta mucho mas derretir el Estaño, esto por lo mencionado en el párrafo anterior.

Aleaciones de Estaño

Como ya mencione antes el Estaño es mezclado con otros metales para obtener diferentes resultados, existen varios tipos de aleaciones y cada una de ellas tiene su correspondiente nombre y características. En aleaciones de Plomo tenemos la Sn10Pb90 (Estaño 10% y Plomo 90%), Sn63Pb37 (Estaño 63% y Plomo 37%) y Sn62Pb36Ag2 (Estaño 62%, Plomo 36% y Plata 2%).

Para aleaciones libres plomo se utiliza como remplazo la Plata, tenemos las aleaciones SAC305, SAC387, y SAC405 que tienen los niveles mas altos de Plata y son mas aptos para aplicaciones donde hay un gran trabajo térmico y ademas también son mas costosas. Después tenemos la SAC105 y SAC0307 que con menor cantidad de Plata son mas económicas y son mas eficientes a los impactos. También existen otros tipos de aleaciones libres de Plomo y de bajo costo que han desarrollado diferentes fabricantes como SN100C, Sn992, SACX y SACM los cuales utilizan otros elementos dopantes como el Manganeso (Mn), Germanio (Ge) o Bismuto (Bi).

Implementación del Estaño

El Estaño se compra en comercios de electrónica, electricidad, ferreterías y grandes tiendas. Lo encontramos con diversos formatos, algunos mas difíciles de conseguir que otros, los mas comunes y fáciles de comprar son en alambre y barra, pero según nuestra profesión podríamos necesitar otros formatos, las diferentes formas en la que podemos adquirir Estaño son.

Estaño en Barra: Las barras de Estaño están mas orientada al uso en la plomeria, zingueria y electricidad. Las barras suelen tener un porcentaje de Estaño mucho menor, llegando incluso a solo el 25% de Estaño y el resto Plomo, otras proporciones en la que se usa el estaño en barra son de 33%, 50% y 75%. Por lo general están aleadas con Plomo pero también se puede utilizar la Plata, esta ultima aleación Estaño-Plata se utiliza para la soldadura de recipientes alimenticios, recordemos que el Plomo es peligroso para la salud.

Estaño en Alambre: Y este es el que mas utilizamos en electrónica, los hay de diferentes grosores, los cuales pueden ser de 0.35mm, 0.5mm, 0.7mm, 1mm, 1.5mm, 2mm y 3mm, también hay mas gruesos para otras aplicaciones. Vienen presentados en forma de rollo de diferentes formas. El alambre ademas puede tener varias cavidades para contener algún tipo de resina, como la Colofonia, que ayude a la soldadura y que con frecuencia salta sobre nuestra piel mientras soldamos.

Estaño en bolas o esferas: Y entramos en los formatos mas raros para aquellos que se inician en esto de la soldadura. Este tipo de estaño se utiliza para realizar soldaduras en chips BGA (Ball Grid Array). Algunos de los tamaños en que vienen estas bolas son  0.45 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, 0.65 mm y 0.76 mm. Las podemos encontrar en diferentes aleaciones, con Plomo, Plata, Cobre y Níquel. Para la soldadura con esferas de estaño, llamada reballing o rework, se utilizan maquinas especiales que funden las esferas mediante calor infrarrojo u otras técnicas como aire caliente.

Estaño en Pasta: La pasta de Estaño es una mezcla de limadura o micro esferas de Estaño y algún agente decapante como puede ser flux, las hay en diferentes tipos y calidades, por ejemplo las “No Clean” que dejan una baja cantidad de residuos luego de la fundición. Se aplican mediante espátula sobre un stencil (plantilla) o mediante dosificación con una jeringa o pomo, una vez aplicadas se funden con aire, IR o soldador lápiz o cautin. Tenemos pasta con Plomo y libre de Plomo, que también están compuestas por Plata. Su uso se aplica para soldado SMD de pequeños componentes o encapsulados de multiples terminales, como pueden ser en algunos circuitos integrados.

Referencias:

– Wikipedia

– Aleaciones alternativas para soldadura sin Plomo (Pb). S.Sehar

– Manufactura con materiales metálicos – Universidad de Los Andes de Venezuela

– http://www.easyspheres.com/