Si repares electrònica amb certa freqüència, segurament tens diversos tipus de soldadura, flux, malles de dessoldatge i unes quantes puntes per al soldador. Tot i així, hi ha un producte que continua sent força desconegut fins i tot entre gent que fa anys que fa reparacions: la soldadura amb bismut de baixa temperatura.
No és un substitut de la soldadura tradicional ni tampoc és la millor opció per a qualsevol unió. El seu interès rau en una característica molt concreta: fon a una temperatura molt més baixa que les aliatges habituals.
Una de les composicions més utilitzades és Sn42Bi58, formada per un 42 % d'estany i un 58 % de bismut. El seu punt de fusió és d'uns 138 °C. Per fer-se una idea de la diferència:
| Aliatge | Fon a | Diferència |
|---|---|---|
| Sn42Bi58 (estany-bismut) | 138 °C | — |
| Sn63Pb37 (amb plom) | 183 °C | 45 °C més |
| SAC305 (sense plom) | 217 °C | 79 °C més |
En una reparació electrònica, aquesta diferència pot ser enorme.
Véns a buscar el producte i no a llegir? El tenim en dos formats:
- Pot de 50 g Sn42Bi58 — el format habitual per al banc de treball
- Xeringa de 40 g amb bismut — més còmoda per dosificar poca quantitat just on cal
Què té d'especial la soldadura amb bismut?
El Sn42Bi58 és un aliatge eutèctic. Això vol dir que passa d'estat sòlid a líquid a una temperatura molt concreta, en aquest cas uns 138 °C.
Però més enllà de l'explicació metal·lúrgica, el que realment és interessant és el que permet fer sobre una placa electrònica: podem treballar amb menys temperatura i menys càrrega tèrmica sobre la PCB.
Això és especialment útil quan tenim components sensibles, connectors de plàstic, plaques molt fines, LEDs, adhesius o zones on aplicar massa calor pot acabar aixecant un pad o danyant la pròpia placa.
I tot i que molta gent compra aquest producte pensant únicament a soldar a baixa temperatura, probablement la seva aplicació més interessant és una altra.
El truc que canvia completament la manera de dessoldar
Aquí és on la soldadura amb bismut comença a resultar realment útil.
Imagina que has de retirar un connector HDMI, USB, USB-C, un integrat amb moltes potes o qualsevol altre component que tingui diversos punts de soldadura. El problema normalment no és fondre una unió. El problema és aconseguir que totes romanguin foses alhora.
Calentes una zona, passes a la següent i quan arribes a l'altre extrem la primera ja ha tornat a solidificar. La solució habitual és pujar la temperatura i aplicar més aire calent. Funciona, però també augmenta el risc de danyar la placa.
Amb Sn42Bi58 podem fer una cosa diferent. Apliquem una petita quantitat sobre les unions existents i deixem que tots dos aliatges es barregin. En incorporar bismut aconseguim reduir considerablement la temperatura de fusió d'aquesta barreja: la soldadura roman líquida durant més temps i resulta molt més fàcil retirar el component.
En molts casos la diferència és sorprenent. Un connector que semblava completament enganxat a la PCB pot començar a sortir pràcticament sense esforç.
Per a això, la xeringa sol ser més pràctica que el pot: apliques una gota mínima a cada punt sense omplir mitja placa.
Si has de fer força, alguna cosa estàs fent malament
Aquesta és probablement una de les regles més importants en el dessoldatge de components.
Si necessites estirar fort d'un connector o aixecar un integrat fent palanca, alguna unió encara l'aguanta. I aquí comencen els problemes: pads arrencats, pistes danyades, vies trencades i connectors deformats.
Utilitzar un aliatge de baixa temperatura ajuda precisament a evitar aquesta situació. L'objectiu no és arrencar el component. L'objectiu és aconseguir que totes les seves unions estiguin foses per poder retirar-lo sense esforç.
Menys temperatura significa menys risc per a la placa
La calor és necessària per soldar i dessoldar, però també és una de les principals causes de danys durant una reparació.
Les plaques modernes poden tenir moltes capes de coure i grans plans de massa que absorbeixen una enorme quantitat d'energia. Ens trobem llavors amb la típica situació en què apropos el soldador i sembla que la unió no vol fondre. Pugem la temperatura. Continuem escalfant. I mentre intentem treballar en un punt concret, tota la zona de la PCB comença a escalfar-se.
Amb una soldadura de baixa temperatura podem reduir aquesta càrrega tèrmica i evitar problemes com pads aixecats, deformacions de plàstic, danys en adhesius, delaminació de la PCB o escalfament innecessari de components propers.
En reparació no importa únicament la temperatura que apareix a la pantalla de l'estació. També importa durant quant de temps estem aplicant aquesta temperatura. Per això ajuda molt treballar amb un precalentador per sota i protegir el que hi ha al voltant amb cinta Kapton.
On resulta especialment útil?
Connectors USB, HDMI i USB-C
Són un dels exemples més clars. Tenen bastants punts de soldadura i, en molts casos, grans ancoratges metàl·lics connectats a massa. Aconseguir mantenir-ho tot fos alhora pot resultar complicat, i una petita quantitat de Sn42Bi58 pot fer que la retirada sigui molt més senzilla.
Integrats SMD
També es pot utilitzar per retirar components amb moltes potes. La idea torna a ser la mateixa: distribuir l'aliatge per les connexions i aconseguir que totes romanguin líquides durant el temps suficient.
Blindatges metàl·lics
Els blindatges soldats directament a la placa també poden resultar molestos de retirar perquè tenen diversos punts de soldadura separats entre ells. Reduir la temperatura de fusió ajuda molt.
Plaques i components sensibles a la calor
Plaques flexibles, PCB fines, components propers a plàstic, petits mòduls electrònics o zones amb adhesius són bons candidats per treballar a menor temperatura.
Reparació d'il·luminació LED
Els LEDs són components bastant sensibles a l'excés de temperatura. Un aliatge de baixa temperatura pot resultar interessant quan volem reduir al màxim l'estrès tèrmic durant una reparació.
La pasta i la barra Sn42Bi58 no són exactament el mateix
A internet podem trobar Sn42Bi58 en diferents formats: pasta, fil, làmines, boles, barres i petits lingots. De vegades les barres criden l'atenció perquè poden tenir preus força elevats. És el mateix producte?
L'aliatge metàl·lic pot ser exactament el mateix, però el producte no.
Una barra Sn42Bi58 és bàsicament metall sòlid format per estany i bismut en aquesta proporció. La pasta conté petites partícules d'aquest mateix aliatge barrejades amb flux i altres components que permeten aplicar-la fàcilment. El flux ajuda a eliminar òxids i facilita que la soldadura mulli correctament les superfícies metàl·liques.
Per a reparació electrònica, la pasta sol ser un format molt còmode perquè podem aplicar quantitats molt petites exactament on les necessitem. Per això les dues referències que tenim —el pot de 50 g i la xeringa de 40 g— són en pasta.
138 °C no significa posar el soldador a 138 °C
Aquest és un error bastant habitual.
Que Sn42Bi58 fongui a 138 °C no vol dir que haguem de configurar la nostra estació exactament a aquesta temperatura. La punta del soldador transfereix calor contínuament al component, a les pistes i a tota la massa de coure que hi ha al voltant. Si configurem el soldador pràcticament a la mateixa temperatura que el punt de fusió, la transferència tèrmica serà molt lenta.
La temperatura real de treball ha de ser superior. El que importa és trobar un punt en què la soldadura fongui ràpidament i puguem retirar la calor com més aviat millor. Moltes vegades és preferible treballar uns segons a una temperatura una mica superior que mantenir durant molt de temps una temperatura massa baixa.
I compte amb la punta: si està oxidada i no agafa soldadura, transfereix la calor molt pitjor i acabaràs pujant la temperatura innecessàriament. Una pasta renovadora de puntes ho soluciona en un moment.
Llavors, per què no utilitzar Sn42Bi58 per a tot?
Perquè també té inconvenients. Els aliatges amb un contingut elevat de bismut són generalment més fràgils i menys dúctils que altres soldadures.
Per a moltes aplicacions això no suposa cap problema. Tot i així, cal tenir-ho en compte quan una unió estarà sotmesa a cops, vibracions, flexions o esforços mecànics repetits.
Això explica una situació que al principi pot semblar contradictòria: el Sn42Bi58 pot ser fantàstic per retirar un component d'un telèfon mòbil, però això no significa que vulguem utilitzar-lo per a totes les unions definitives d'aquell mateix telèfon.
Una cosa és fer-lo servir com a ajuda durant una reparació. Una altra és decidir quin aliatge volem deixar com a unió final — aquí normalment aniràs a un Sn63/Pb37 o a una pasta sense plom convencional, segons l'equip.
Molt de compte si la placa té soldadura amb plom. En barrejar bismut amb determinades soldadures que contenen plom es poden formar composicions Sn-Bi-Pb amb punts de fusió extremadament baixos, al voltant dels 96 °C en determinades proporcions. Això pot ser problemàtic si deixem aquesta barreja formant part d'una unió definitiva.
Per això, quan utilitzem Sn42Bi58 per facilitar un dessoldatge, una bona pràctica és retirar posteriorment les restes amb malla de dessoldatge, netejar bé els pads i fer la nova soldadura amb l'aliatge que correspongui.
És especialment important tenir-ho en compte en equips antics o en plaques que hagin passat anteriorment per altres reparacions: moltes vegades no sabem quina soldadura va utilitzar qui va treballar abans sobre aquella placa.
La soldadura amb bismut compleix RoHS?
L'aliatge Sn42Bi58 no conté plom. L'estany i el bismut tampoc formen part de les substàncies restringides per la Directiva RoHS, de manera que aquesta composició s'utilitza àmpliament com a aliatge sense plom en aplicacions compatibles amb RoHS.
Cal distingir, això sí, entre la composició d'un aliatge i la certificació concreta d'un producte. Per afirmar que una referència determinada està certificada com a RoHS, el correcte és disposar de la documentació corresponent del fabricant.
A nivell de composició, Sn42Bi58 és un aliatge lliure de plom i adequat per a aplicacions on es requereixen unions de baixa temperatura.
Com treure'n més profit
No cal omplir la placa de pasta. Per facilitar un dessoldatge sol ser suficient afegir una petita quantitat i aconseguir que es barregi correctament amb la soldadura existent.
També és important distribuir-la bé. Si estem retirant un connector de veinte puntos i dinou estan fosos però un continua sòlid, aquest únic punt pot acabar arrencant un pad.
Un altre consell important és utilitzar flux quan sigui necessari. De vegades s'intenta solucionar qualsevol problema pujant la temperatura, quan unes gotes de bon flux poden millorar molt la humectació i la transferència de calor. Si treballes amb aliatges sense plom, el RMA-223 és el que els indica expressament.
Després d'utilitzar Sn42Bi58 com a ajuda per retirar un component, convé netejar bé la zona: malla de dessoldatge per retirar la barreja anterior, i alcohol isopropílic amb un raspall antiestàtic per deixar els pads nets abans de la nova soldadura.
I, com passa amb qualsevol feina de soldadura electrònica, és recomanable utilitzar un sistema d'extracció de fums. Que una soldadura no contingui plom no vol dir que sigui bona idea respirar els vapors generats pel flux.
Un producte que probablement utilitzaràs més per dessoldar que per soldar
Això és potser el més curiós de la soldadura amb bismut. Es ven com a soldadura de baixa temperatura, però per a molta gent que repara electrònica acaba convertint-se en una eina de dessoldatge.
No substitueix la soldadura que utilitzes habitualment. Tampoc té sentit fer-lo servir en totes les reparacions. Simplement resol molt bé un problema concret.
Quan tens davant un connector que sembla impossible de retirar, un component envoltat de plàstic o una PCB que absorbeix tota la calor que li dones, disposar d'un aliatge Sn42Bi58 pot canviar completament la feina.
És un d'aquells consumibles que poden passar setmanes guardats al banc de reparació. Fins que arriba aquella reparació complicada i recordes que el tens.
Llavors entens per què la soldadura amb bismut es mereix un lloc al costat del flux, la malla de dessoldatge i la soldadura convencional.
El tens aquí, en dos formats:
- Pasta de soldar Sn42Bi58, pot de 50 g — per tenir-lo sempre al banc
- Xeringa de 40 g amb bismut — per dosificar gota a gota
I el que l'acompanya: malla de dessoldatge, flux, alcohol isopropílic i extracció de fums. Tot a accessoris de soldadura.
