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EuroWire – Setiembre de 2010
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artículo técnico
La resistencia mecánica, la conductividad
eléctrica y la resistencia a la corrosión son
criterios clave para el funcionamiento
fiable de los componentes durante la
vida útil de todo el sistema. En muchos
casos, las propiedades requeridas son
incompatibles
recíprocamente
como,
por ejemplo, cuando se especifica una
combinación de buena conductividad y
excelente resistencia a la corrosión.
Aunque algunos componentes como el
níquel y el cromo mejoren la resistencia a la
corrosión de una aleación de cobre, sucede
que también reducen considerablemente
su conductividad (
véase la Figura 1
).
Los compuestos son una solución
adoptada a menudo para resolver este
problema, sobre todo aplicados como
revestimientos a base de estaño puro
sobre la superficie de la aleación de cobre.
Con
poquísimas
excepciones,
la
directiva RoHS (Restriction of Hazardous
Substances), que entró en vigor el 1 de
julio de 2006, prohíbe los compuestos de
plomo-estaño que se usaban antes. La
integración del revestimiento funcional
de estaño puro en el ciclo del material
reciclable está descrita detalladamente a
continuación.
La selección del material para conectores
se basa principalmente en criterios físicos
como la conductividad eléctrica, el módulo
de elasticidad, la relajación térmica y las
características de procesamiento, es decir
su ductilidad y capacidad de doblado,
además de su comportamiento durante el
soldado. Los problemas relacionados con
la protección parcial o total de la superficie
son de importancia secundaria, como
también la disponibilidad de base de
materiales y el coste de éstos.
Un análisis de los desechos de producción
y troquelado revela que, en muchos casos,
no se presta la debida atención a estos
factores desde un punto de vista ecológico
y económico, como se ilustra en el ejemplo
siguiente.
Durante la producción de grandes
leadframes compuestos por CuFe2P
estañados por inmersión en baño caliente
para sistemas ABS y ESP, se produce
aproximadamente entre un 50% y un 70%
de chatarra, que no puede ser reciclada
directamente (reenviada al proceso de
fusión), sino que debe ser sometida a
largos procesos de fusión y separación
electroquímicos.
Luego, es realimentada en el ciclo del
material reciclable y de producción como
cátodo. Este procedimiento consume una
gran cantidad de energía y, por lo tanto,
resulta costoso por lo que se refiere a la
fusión directa.
Normalmente, una tira de 0,4mm de
espesor es revestida con una capa de
estaño de 3µm por ambos lados. Cuando
la chatarra es reciclada directamente, la
aleación de CuFe2P resultante contiene
aproximadamente un 1,5% de impureza
de estaño.
Esto afecta principalmente al compor-
tamiento durante el endurecimiento por
BB01 C14410/15
SB02 C19400
BB05xi
Cobre
Equilibrio
Equilibrio
Equilibrio
Estaño
0.12
-
0.2 – 0.8
Cinc
<0.10
0.13
<0.05
Hierro
<0.02
2.4
<0.02
Níquel
<0.02
–
0.1 – 0.6
Fósforo
<0.015
0.03
0.008 – 0.05
BB01
SB02
BB05xi
Conductividad eléctrica
suave [% IACS]
>83
63
>62
Conductividad térmica
(Vatios/metro Kelvin)
360
260
250
Coeficiente de dilatación
térmica [Rt-100ºC]
17.7 x 10
-6
17.7 x 10
-6
17.7 x 10
-6
Módulo de elasticidad
[GPa]
128
123
126
Espesor de la tira 0,3mm
BB01
SB02
BB05xi
Rm [MPa]
450
450
425
Rp
0.2
[MPa]
410
420
380
A50 [%]
4
9
6
HV
130
145
125
Temperatura de ablandamiento
[ºC (1 h)]
300
350
350
Capacidad de doblado
[180º GW R/S]
1
0
0.5
Capacidad de doblado
[180º BW R/S]
1
1
0.5
Contenido de estaño en %
Conductividad eléctrica relativa en %
Figura 2
▲
▲
:
Influencia del contenido de estaño en la conductividad del CuFe2P
Tabla 1
▲
▲
:
Comparación de la composición química de varios bronces
Tabla 2
▼
▼
:
Comparación de las propiedades tecnológicas de varios bronces
Tabla 3
▼
▼
:
Comparación de las propiedades tecnológicas de varios bronces