La palabra soldadura procede del inglés medio soudur, a través del francés antiguo solduree y soulder, del latín solidare, que significa "hacer sólido".[3]​.

A base de plomo

Las soldaduras de estaño-plomo (Sn-Pb), también llamadas soldaduras blandas, se comercializan con concentraciones de estaño de entre el 5 % y el 70 % en peso. Cuanto mayor es la concentración de estaño, mayor es la resistencia a la tracción y al cizallamiento de la soldadura. El plomo mitiga la formación de barba "Barba (metalurgia)") de estaño,[4]​ aunque se desconoce el mecanismo exacto.[5]​ Hoy en día, se utilizan muchas técnicas para mitigar el problema, incluyendo cambios en el proceso de recocido (calentamiento y enfriamiento), la adición de elementos como cobre y níquel, y la aplicación de revestimientos conformados.[6]​ Las aleaciones utilizadas habitualmente para la soldadura eléctrica son 60/40 Sn-Pb, que funde a 188 °C (370 °F),[7]​ y 63/37 Sn-Pb utilizada principalmente en trabajos eléctricos/electrónicos. Esta última mezcla es una aleación eutéctica de estos metales, que:.

En Estados Unidos, desde 1974, el plomo está prohibido en soldaduras y fundentes para aplicaciones de fontanería destinadas al consumo de agua potable, de acuerdo con la Ley de Agua Potable Segura (Safe Drinking Water Act).[8]​ Históricamente, se utilizaba una mayor proporción de plomo, comúnmente 50/50. Esto tenía la ventaja de hacer que la aleación fuera más resistente a la corrosión. Esto tenía la ventaja de hacer que la aleación se solidificara más lentamente. Como las tuberías se encajaban físicamente antes de soldarlas, la soldadura podía limpiarse sobre la unión para garantizar la estanqueidad. Aunque las tuberías de agua de plomo fueron sustituidas por las de cobre cuando se empezó a comprender la importancia del envenenamiento por plomo, la soldadura de plomo se siguió utilizando hasta los años 80 porque se pensaba que la cantidad de plomo que podía filtrarse al agua a partir de la soldadura era insignificante en una unión soldada correctamente. El par electroquímico de cobre y plomo favorece la corrosión del plomo y el estaño. El estaño, sin embargo, está protegido por un óxido insoluble. Dado que se ha descubierto que incluso pequeñas cantidades de plomo son perjudiciales para la salud por ser una potente neurotoxina,[9]​ el plomo de las soldaduras de fontanería se sustituyó por plata (aplicaciones alimentarias) o antimonio, a los que a menudo se añadía cobre, y se aumentó la proporción de estaño.

La adición de estaño, más caro que el plomo, mejora la mojabilidad de la aleación; el plomo por sí mismo tiene malas características humectantes. Las aleaciones de estaño-plomo con alto contenido en estaño tienen un uso limitado, ya que el rango de trabajabilidad puede ser proporcionado por una aleación más barata con alto contenido en plomo.[10]​.

Las soldaduras de plomo-estaño disuelven fácilmente el chapado en oro y forman intermetálicos frágiles.[11]​ La soldadura 60/40 Sn-Pb se oxida en la superficie, formando una compleja estructura de 4 capas: óxido de estaño(IV) "Óxido de estaño (IV)") en la superficie, debajo una capa de óxido de estaño(II) con plomo finamente disperso, seguida de una capa de óxido de estaño(II) "Óxido de estaño(II)") con estaño y plomo finamente dispersos, y la propia aleación de soldadura debajo.[12]​.

El plomo, y en cierta medida el estaño, tal y como se utiliza en las soldaduras contiene pequeñas pero significativas cantidades de impurezas radioisotópicas. Los radioisótopos que sufren desintegración alfa son motivo de preocupación debido a su tendencia a causar errores blandos. El polonio-210 es especialmente problemático; el polonio-210 se desintegra beta en bismuto-210, que a su vez se desintegra beta en polonio-210, un emisor intenso de partículas alfa. El uranio-238 y el torio-232 son otros contaminantes importantes de las aleaciones de plomo.[13]​[14]​.

Sin plomo

La Directiva de la Unión Europea sobre residuos de aparatos eléctricos y electrónicos y la Directiva de Restricción de ciertas Sustancias Peligrosas en aparatos eléctricos y electrónicos se adoptaron a principios de 2003 y entraron en vigor el 1 de julio de 2006, restringiendo la inclusión de plomo en la mayoría de los aparatos electrónicos de consumo vendidos en la UE, y teniendo un amplio efecto en los aparatos electrónicos de consumo vendidos en todo el mundo. En EE. UU., los fabricantes pueden obtener ventajas fiscales si reducen el uso de soldaduras con plomo. Las soldaduras sin plomo de uso comercial pueden contener estaño, cobre, plata, bismuto, indio "Indio (elemento)"), zinc, antimonio y trazas de otros metales. La mayoría de los sustitutos sin plomo de las soldaduras convencionales 60/40 y 63/37 Sn-Pb tienen puntos de fusión entre 50 y 200 °C más altos,[15]​ aunque también existen soldaduras con puntos de fusión mucho más bajos. Las soldaduras sin plomo suelen requerir alrededor de un 2% de fundente en masa para tener una capacidad de mojabilidad adecuada.[16]​.

Cuando la soldadura sin plomo se utiliza en la soldadura por ola, puede ser conveniente utilizar un soldador ligeramente modificado (por ejemplo, revestimientos de titanio o impulsores) para reducir el coste de mantenimiento debido a la mayor captación de estaño de la soldadura con alto contenido de estaño.

Las soldaduras sin plomo están prohibidas en aplicaciones críticas, como proyectos aeroespaciales, militares y médicos, porque es probable que las uniones sufran fallos por fatiga del metal bajo tensión (como la producida por la dilatación y contracción térmicas). Aunque se trata de una propiedad que también poseen las soldaduras con plomo convencionales (como cualquier metal), el punto en el que suele producirse la fatiga por tensión en las soldaduras con plomo está muy por encima del nivel de tensiones que se dan normalmente.

Las soldaduras de estaño-plata-cobre (Sn-Ag-Cu, o SAC) son utilizadas por dos tercios de los fabricantes japoneses para la soldadura por reflujo y por ola, y por cerca del 75 % de las empresas para la soldadura manual. El uso generalizado de esta popular familia de aleaciones de soldadura sin plomo se basa en el reducido punto de fusión del comportamiento eutéctico ternario Sn-Ag-Cu (217 °C; 423 °F), que está por debajo del eutéctico 22/78 Sn-Ag (% en peso) de 221 °C (430 °F) y del eutéctico 99,3/0.[17]​ El comportamiento eutéctico ternario del Sn-Ag-Cu y su aplicación para el ensamblaje de componentes electrónicos fue descubierto (y patentado) por un equipo de investigadores del Laboratorio Ames, la Universidad Estatal de Iowa y los Laboratorios Nacionales Sandia-Albuquerque.

Gran parte de la investigación reciente se ha centrado en la adición de un cuarto elemento a la soldadura Sn-Ag-Cu, con el fin de proporcionar compatibilidad para la velocidad de enfriamiento reducida del reflujo de la esfera de soldadura para el ensamblaje de conjuntos de rejilla de bolas. Ejemplos de estas composiciones de cuatro elementos son 18/64/14/4 estaño-plata-cobre-zinc (Sn-Ag-Cu-Zn) (intervalo de fusión de 217-220 °C) y 18/64/16/2 estaño-plata-cobre-manganeso (Sn-Ag-Cu-Mn; intervalo de fusión de 211-215 °C).

Soldadura dura

Las soldaduras duras se utilizan para soldar y se funden a temperaturas más altas. Las más comunes son las aleaciones de cobre con zinc o plata.

En orfebrería o joyería, se utilizan soldaduras duras especiales que pasan el ensayo. Contienen una elevada proporción del metal que se suelda y en estas aleaciones no se utiliza plomo. Estas soldaduras varían en dureza, que se designa como "esmalte", "dura", "media" y "fácil". La soldadura de esmaltado tiene un punto de fusión alto, cercano al del propio material, para evitar que la unión se desuelde durante la cocción en el proceso de esmaltado. Los demás tipos de soldadura se utilizan en orden decreciente de dureza durante el proceso de fabricación de un artículo, para evitar que una costura o unión soldada previamente se desuelde mientras se sueldan otros puntos. Por la misma razón, las soldaduras fáciles también se suelen utilizar para reparaciones. El fundente también se utiliza para evitar que las uniones se desuelden.

La soldadura de plata también se utiliza en la fabricación para unir piezas metálicas que no se pueden soldar. Las aleaciones utilizadas para estos fines contienen una elevada proporción de plata (hasta el 40 %), y también pueden contener cadmio.

Aleaciones

Los distintos elementos desempeñan diferentes funciones en la aleación de soldadura:.

Impurezas

Las impurezas suelen entrar en el depósito de soldadura por disolución de los metales presentes en los ensamblajes que se sueldan. La disolución de los equipos de proceso no es habitual, ya que los materiales suelen elegirse para que sean insolubles en la soldadura.[23]​.

Acabados de la placa frente a la acumulación de impurezas en el baño de soldadura por ola:.

El fundente es un agente reductor diseñado para ayudar a reducir (devolver los metales oxidados a su estado metálico) los óxidos metálicos en los puntos de contacto para mejorar la conexión eléctrica y la resistencia mecánica. Los dos tipos principales de fundente son el fundente ácido (a veces llamado "fundente activo"), que contiene ácidos fuertes y se utiliza para reparar metales y en fontanería, y el fundente de colofonia (a veces llamado "fundente pasivo"), utilizado en electrónica. El fundente de colofonia se presenta en una variedad de "actividades", que corresponden aproximadamente a la velocidad y eficacia de los componentes ácidos orgánicos de la colofonia para disolver los óxidos de la superficie metálica y, en consecuencia, a la corrosividad del residuo de fundente.

Debido a la preocupación por la contaminación atmosférica y la eliminación de residuos peligrosos, la industria electrónica ha ido sustituyendo gradualmente los fundentes de colofonia por fundentes solubles en agua, que pueden eliminarse con agua desionizada y detergente, en lugar de con disolventes de hidrocarburos. Los fundentes solubles en agua suelen ser más conductores que los fundentes eléctricos/electrónicos utilizados tradicionalmente y, por tanto, tienen más posibilidades de interactuar eléctricamente con un circuito; en general, es importante eliminar sus restos después de soldar. También deben eliminarse las trazas de algunos fundentes de colofonia, y por la misma razón.

A diferencia del uso tradicional de barras o alambres en espiral de soldadura totalmente metálica y la aplicación manual de fundente a las piezas que se van a unir, desde mediados del siglo se ha utilizado mucha soldadura manual con núcleo de fundente. Se fabrica como un alambre de soldadura en espiral, con uno o más cuerpos continuos de ácido inorgánico o fundente de colofonia incrustados longitudinalmente en su interior. Cuando la soldadura se funde sobre la unión, libera el fundente y lo suelta también sobre ella.

Contenido

El comportamiento de solidificación depende de la composición de la aleación. Los metales puros solidifican a una temperatura determinada, formando cristales de una fase. Las aleaciones eutécticas también solidifican a una sola temperatura, precipitando todos los componentes simultáneamente en el llamado crecimiento acoplado. Las composiciones no eutécticas al enfriarse comienzan a precipitar primero la fase no eutéctica; dendritas cuando se trata de un metal, grandes cristales cuando es un compuesto intermetálico. Esta mezcla de partículas sólidas en un eutéctico fundido se denomina estado pastoso. Incluso una proporción relativamente pequeña de sólidos en el líquido puede reducir drásticamente su fluidez.[20]​.

La temperatura de solidificación total es el solidus de la aleación, la temperatura a la que todos los componentes están fundidos es el liquidus.

El estado pastoso es el deseado cuando un cierto grado de plasticidad es beneficioso para crear la unión, permitiendo rellenar huecos más grandes o ser limpiado sobre la unión (por ejemplo, al soldar tuberías). En la soldadura manual de componentes electrónicos puede ser perjudicial, ya que la unión puede parecer solidificada cuando aún no lo está. Una manipulación prematura de la unión altera su estructura interna y compromete su integridad mecánica.

Intermetálicos

Durante la solidificación de las soldaduras y durante sus reacciones con las superficies soldadas se forman muchos compuestos intermetálicos diferentes.[23]​ Los intermetálicos forman fases distintas, normalmente como inclusiones en una matriz de solución sólida dúctil, pero también pueden formar la propia matriz con inclusiones metálicas o formar materia cristalina con diferentes intermetálicos. Los intermetálicos suelen ser duros y quebradizos. Los intermetálicos finamente distribuidos en una matriz dúctil dan lugar a una aleación dura, mientras que la estructura gruesa da lugar a una aleación más blanda. A menudo se forma una gama de intermetálicos entre el metal y la soldadura, con una proporción creciente del metal; por ejemplo, formando una estructura de Cu-CuSn-CuSn-Sn. Pueden formarse capas intermetálicas entre la soldadura y el material soldado. Estas capas pueden causar debilitamiento y fragilidad de la fiabilidad mecánica, aumento de la resistencia eléctrica o electromigración y formación de huecos. La capa intermetálica oro-estaño es responsable de la escasa fiabilidad mecánica de las superficies doradas soldadas con estaño en las que el chapado en oro no se disolvió completamente en la soldadura.

En la formación de una unión soldada intervienen dos procesos: la interacción entre el sustrato y la soldadura fundida, y el crecimiento en estado sólido de compuestos intermetálicos. El metal base se disuelve en la soldadura fundida en una cantidad que depende de su solubilidad en la soldadura. El componente activo de la soldadura reacciona con el metal base con una velocidad que depende de la solubilidad de los componentes activos en el metal base. Las reacciones en estado sólido son más complejas: la formación de intermetálicos puede inhibirse cambiando la composición del metal base o de la aleación de soldadura, o utilizando una capa de barrera adecuada para inhibir la difusión de los metales.[26]​.

Algunos ejemplos de interacciones son:.

Una preforma es una forma prefabricada de soldadura especialmente diseñada para la aplicación en la que se va a utilizar. Se utilizan muchos métodos para fabricar la preforma de soldadura, siendo el estampado el más común. La preforma de soldadura puede incluir el fundente necesario para el proceso de soldadura. Éste puede ser un fundente interno, dentro de la preforma de soldadura, o externo, con la preforma de soldadura recubierta.

La soldadura de vidrio se utiliza para unir vidrios con otros vidrios, cerámicas, metales, semiconductores, mica y otros materiales, en un proceso denominado unión de fritas de vidrio. La soldadura de vidrio tiene que fluir y humedecer las superficies soldadas muy por debajo de la temperatura a la que se produce la deformación o degradación de cualquiera de los materiales unidos o de las estructuras cercanas (por ejemplo, capas de metalización en chips o sustratos cerámicos). La temperatura habitual para conseguir que fluya y se humedezca se sitúa entre 450 y 550 °C (840 y 1.020 °F).

La palabra soldadura procede del inglés medio soudur, a través del francés antiguo solduree y soulder, del latín solidare, que significa "hacer sólido".[3]​.

A base de plomo

Las soldaduras de estaño-plomo (Sn-Pb), también llamadas soldaduras blandas, se comercializan con concentraciones de estaño de entre el 5 % y el 70 % en peso. Cuanto mayor es la concentración de estaño, mayor es la resistencia a la tracción y al cizallamiento de la soldadura. El plomo mitiga la formación de barba "Barba (metalurgia)") de estaño,[4]​ aunque se desconoce el mecanismo exacto.[5]​ Hoy en día, se utilizan muchas técnicas para mitigar el problema, incluyendo cambios en el proceso de recocido (calentamiento y enfriamiento), la adición de elementos como cobre y níquel, y la aplicación de revestimientos conformados.[6]​ Las aleaciones utilizadas habitualmente para la soldadura eléctrica son 60/40 Sn-Pb, que funde a 188 °C (370 °F),[7]​ y 63/37 Sn-Pb utilizada principalmente en trabajos eléctricos/electrónicos. Esta última mezcla es una aleación eutéctica de estos metales, que:.

En Estados Unidos, desde 1974, el plomo está prohibido en soldaduras y fundentes para aplicaciones de fontanería destinadas al consumo de agua potable, de acuerdo con la Ley de Agua Potable Segura (Safe Drinking Water Act).[8]​ Históricamente, se utilizaba una mayor proporción de plomo, comúnmente 50/50. Esto tenía la ventaja de hacer que la aleación fuera más resistente a la corrosión. Esto tenía la ventaja de hacer que la aleación se solidificara más lentamente. Como las tuberías se encajaban físicamente antes de soldarlas, la soldadura podía limpiarse sobre la unión para garantizar la estanqueidad. Aunque las tuberías de agua de plomo fueron sustituidas por las de cobre cuando se empezó a comprender la importancia del envenenamiento por plomo, la soldadura de plomo se siguió utilizando hasta los años 80 porque se pensaba que la cantidad de plomo que podía filtrarse al agua a partir de la soldadura era insignificante en una unión soldada correctamente. El par electroquímico de cobre y plomo favorece la corrosión del plomo y el estaño. El estaño, sin embargo, está protegido por un óxido insoluble. Dado que se ha descubierto que incluso pequeñas cantidades de plomo son perjudiciales para la salud por ser una potente neurotoxina,[9]​ el plomo de las soldaduras de fontanería se sustituyó por plata (aplicaciones alimentarias) o antimonio, a los que a menudo se añadía cobre, y se aumentó la proporción de estaño.

La adición de estaño, más caro que el plomo, mejora la mojabilidad de la aleación; el plomo por sí mismo tiene malas características humectantes. Las aleaciones de estaño-plomo con alto contenido en estaño tienen un uso limitado, ya que el rango de trabajabilidad puede ser proporcionado por una aleación más barata con alto contenido en plomo.[10]​.

Las soldaduras de plomo-estaño disuelven fácilmente el chapado en oro y forman intermetálicos frágiles.[11]​ La soldadura 60/40 Sn-Pb se oxida en la superficie, formando una compleja estructura de 4 capas: óxido de estaño(IV) "Óxido de estaño (IV)") en la superficie, debajo una capa de óxido de estaño(II) con plomo finamente disperso, seguida de una capa de óxido de estaño(II) "Óxido de estaño(II)") con estaño y plomo finamente dispersos, y la propia aleación de soldadura debajo.[12]​.

El plomo, y en cierta medida el estaño, tal y como se utiliza en las soldaduras contiene pequeñas pero significativas cantidades de impurezas radioisotópicas. Los radioisótopos que sufren desintegración alfa son motivo de preocupación debido a su tendencia a causar errores blandos. El polonio-210 es especialmente problemático; el polonio-210 se desintegra beta en bismuto-210, que a su vez se desintegra beta en polonio-210, un emisor intenso de partículas alfa. El uranio-238 y el torio-232 son otros contaminantes importantes de las aleaciones de plomo.[13]​[14]​.

Sin plomo

La Directiva de la Unión Europea sobre residuos de aparatos eléctricos y electrónicos y la Directiva de Restricción de ciertas Sustancias Peligrosas en aparatos eléctricos y electrónicos se adoptaron a principios de 2003 y entraron en vigor el 1 de julio de 2006, restringiendo la inclusión de plomo en la mayoría de los aparatos electrónicos de consumo vendidos en la UE, y teniendo un amplio efecto en los aparatos electrónicos de consumo vendidos en todo el mundo. En EE. UU., los fabricantes pueden obtener ventajas fiscales si reducen el uso de soldaduras con plomo. Las soldaduras sin plomo de uso comercial pueden contener estaño, cobre, plata, bismuto, indio "Indio (elemento)"), zinc, antimonio y trazas de otros metales. La mayoría de los sustitutos sin plomo de las soldaduras convencionales 60/40 y 63/37 Sn-Pb tienen puntos de fusión entre 50 y 200 °C más altos,[15]​ aunque también existen soldaduras con puntos de fusión mucho más bajos. Las soldaduras sin plomo suelen requerir alrededor de un 2% de fundente en masa para tener una capacidad de mojabilidad adecuada.[16]​.

Cuando la soldadura sin plomo se utiliza en la soldadura por ola, puede ser conveniente utilizar un soldador ligeramente modificado (por ejemplo, revestimientos de titanio o impulsores) para reducir el coste de mantenimiento debido a la mayor captación de estaño de la soldadura con alto contenido de estaño.

Las soldaduras sin plomo están prohibidas en aplicaciones críticas, como proyectos aeroespaciales, militares y médicos, porque es probable que las uniones sufran fallos por fatiga del metal bajo tensión (como la producida por la dilatación y contracción térmicas). Aunque se trata de una propiedad que también poseen las soldaduras con plomo convencionales (como cualquier metal), el punto en el que suele producirse la fatiga por tensión en las soldaduras con plomo está muy por encima del nivel de tensiones que se dan normalmente.

Las soldaduras de estaño-plata-cobre (Sn-Ag-Cu, o SAC) son utilizadas por dos tercios de los fabricantes japoneses para la soldadura por reflujo y por ola, y por cerca del 75 % de las empresas para la soldadura manual. El uso generalizado de esta popular familia de aleaciones de soldadura sin plomo se basa en el reducido punto de fusión del comportamiento eutéctico ternario Sn-Ag-Cu (217 °C; 423 °F), que está por debajo del eutéctico 22/78 Sn-Ag (% en peso) de 221 °C (430 °F) y del eutéctico 99,3/0.[17]​ El comportamiento eutéctico ternario del Sn-Ag-Cu y su aplicación para el ensamblaje de componentes electrónicos fue descubierto (y patentado) por un equipo de investigadores del Laboratorio Ames, la Universidad Estatal de Iowa y los Laboratorios Nacionales Sandia-Albuquerque.

Gran parte de la investigación reciente se ha centrado en la adición de un cuarto elemento a la soldadura Sn-Ag-Cu, con el fin de proporcionar compatibilidad para la velocidad de enfriamiento reducida del reflujo de la esfera de soldadura para el ensamblaje de conjuntos de rejilla de bolas. Ejemplos de estas composiciones de cuatro elementos son 18/64/14/4 estaño-plata-cobre-zinc (Sn-Ag-Cu-Zn) (intervalo de fusión de 217-220 °C) y 18/64/16/2 estaño-plata-cobre-manganeso (Sn-Ag-Cu-Mn; intervalo de fusión de 211-215 °C).

Soldadura dura

Las soldaduras duras se utilizan para soldar y se funden a temperaturas más altas. Las más comunes son las aleaciones de cobre con zinc o plata.

En orfebrería o joyería, se utilizan soldaduras duras especiales que pasan el ensayo. Contienen una elevada proporción del metal que se suelda y en estas aleaciones no se utiliza plomo. Estas soldaduras varían en dureza, que se designa como "esmalte", "dura", "media" y "fácil". La soldadura de esmaltado tiene un punto de fusión alto, cercano al del propio material, para evitar que la unión se desuelde durante la cocción en el proceso de esmaltado. Los demás tipos de soldadura se utilizan en orden decreciente de dureza durante el proceso de fabricación de un artículo, para evitar que una costura o unión soldada previamente se desuelde mientras se sueldan otros puntos. Por la misma razón, las soldaduras fáciles también se suelen utilizar para reparaciones. El fundente también se utiliza para evitar que las uniones se desuelden.

La soldadura de plata también se utiliza en la fabricación para unir piezas metálicas que no se pueden soldar. Las aleaciones utilizadas para estos fines contienen una elevada proporción de plata (hasta el 40 %), y también pueden contener cadmio.

Aleaciones

Los distintos elementos desempeñan diferentes funciones en la aleación de soldadura:.

Impurezas

Las impurezas suelen entrar en el depósito de soldadura por disolución de los metales presentes en los ensamblajes que se sueldan. La disolución de los equipos de proceso no es habitual, ya que los materiales suelen elegirse para que sean insolubles en la soldadura.[23]​.

Acabados de la placa frente a la acumulación de impurezas en el baño de soldadura por ola:.

El fundente es un agente reductor diseñado para ayudar a reducir (devolver los metales oxidados a su estado metálico) los óxidos metálicos en los puntos de contacto para mejorar la conexión eléctrica y la resistencia mecánica. Los dos tipos principales de fundente son el fundente ácido (a veces llamado "fundente activo"), que contiene ácidos fuertes y se utiliza para reparar metales y en fontanería, y el fundente de colofonia (a veces llamado "fundente pasivo"), utilizado en electrónica. El fundente de colofonia se presenta en una variedad de "actividades", que corresponden aproximadamente a la velocidad y eficacia de los componentes ácidos orgánicos de la colofonia para disolver los óxidos de la superficie metálica y, en consecuencia, a la corrosividad del residuo de fundente.

Debido a la preocupación por la contaminación atmosférica y la eliminación de residuos peligrosos, la industria electrónica ha ido sustituyendo gradualmente los fundentes de colofonia por fundentes solubles en agua, que pueden eliminarse con agua desionizada y detergente, en lugar de con disolventes de hidrocarburos. Los fundentes solubles en agua suelen ser más conductores que los fundentes eléctricos/electrónicos utilizados tradicionalmente y, por tanto, tienen más posibilidades de interactuar eléctricamente con un circuito; en general, es importante eliminar sus restos después de soldar. También deben eliminarse las trazas de algunos fundentes de colofonia, y por la misma razón.

A diferencia del uso tradicional de barras o alambres en espiral de soldadura totalmente metálica y la aplicación manual de fundente a las piezas que se van a unir, desde mediados del siglo se ha utilizado mucha soldadura manual con núcleo de fundente. Se fabrica como un alambre de soldadura en espiral, con uno o más cuerpos continuos de ácido inorgánico o fundente de colofonia incrustados longitudinalmente en su interior. Cuando la soldadura se funde sobre la unión, libera el fundente y lo suelta también sobre ella.

Contenido

El comportamiento de solidificación depende de la composición de la aleación. Los metales puros solidifican a una temperatura determinada, formando cristales de una fase. Las aleaciones eutécticas también solidifican a una sola temperatura, precipitando todos los componentes simultáneamente en el llamado crecimiento acoplado. Las composiciones no eutécticas al enfriarse comienzan a precipitar primero la fase no eutéctica; dendritas cuando se trata de un metal, grandes cristales cuando es un compuesto intermetálico. Esta mezcla de partículas sólidas en un eutéctico fundido se denomina estado pastoso. Incluso una proporción relativamente pequeña de sólidos en el líquido puede reducir drásticamente su fluidez.[20]​.

La temperatura de solidificación total es el solidus de la aleación, la temperatura a la que todos los componentes están fundidos es el liquidus.

El estado pastoso es el deseado cuando un cierto grado de plasticidad es beneficioso para crear la unión, permitiendo rellenar huecos más grandes o ser limpiado sobre la unión (por ejemplo, al soldar tuberías). En la soldadura manual de componentes electrónicos puede ser perjudicial, ya que la unión puede parecer solidificada cuando aún no lo está. Una manipulación prematura de la unión altera su estructura interna y compromete su integridad mecánica.

Intermetálicos

Durante la solidificación de las soldaduras y durante sus reacciones con las superficies soldadas se forman muchos compuestos intermetálicos diferentes.[23]​ Los intermetálicos forman fases distintas, normalmente como inclusiones en una matriz de solución sólida dúctil, pero también pueden formar la propia matriz con inclusiones metálicas o formar materia cristalina con diferentes intermetálicos. Los intermetálicos suelen ser duros y quebradizos. Los intermetálicos finamente distribuidos en una matriz dúctil dan lugar a una aleación dura, mientras que la estructura gruesa da lugar a una aleación más blanda. A menudo se forma una gama de intermetálicos entre el metal y la soldadura, con una proporción creciente del metal; por ejemplo, formando una estructura de Cu-CuSn-CuSn-Sn. Pueden formarse capas intermetálicas entre la soldadura y el material soldado. Estas capas pueden causar debilitamiento y fragilidad de la fiabilidad mecánica, aumento de la resistencia eléctrica o electromigración y formación de huecos. La capa intermetálica oro-estaño es responsable de la escasa fiabilidad mecánica de las superficies doradas soldadas con estaño en las que el chapado en oro no se disolvió completamente en la soldadura.

En la formación de una unión soldada intervienen dos procesos: la interacción entre el sustrato y la soldadura fundida, y el crecimiento en estado sólido de compuestos intermetálicos. El metal base se disuelve en la soldadura fundida en una cantidad que depende de su solubilidad en la soldadura. El componente activo de la soldadura reacciona con el metal base con una velocidad que depende de la solubilidad de los componentes activos en el metal base. Las reacciones en estado sólido son más complejas: la formación de intermetálicos puede inhibirse cambiando la composición del metal base o de la aleación de soldadura, o utilizando una capa de barrera adecuada para inhibir la difusión de los metales.[26]​.

Algunos ejemplos de interacciones son:.

Una preforma es una forma prefabricada de soldadura especialmente diseñada para la aplicación en la que se va a utilizar. Se utilizan muchos métodos para fabricar la preforma de soldadura, siendo el estampado el más común. La preforma de soldadura puede incluir el fundente necesario para el proceso de soldadura. Éste puede ser un fundente interno, dentro de la preforma de soldadura, o externo, con la preforma de soldadura recubierta.

La soldadura de vidrio se utiliza para unir vidrios con otros vidrios, cerámicas, metales, semiconductores, mica y otros materiales, en un proceso denominado unión de fritas de vidrio. La soldadura de vidrio tiene que fluir y humedecer las superficies soldadas muy por debajo de la temperatura a la que se produce la deformación o degradación de cualquiera de los materiales unidos o de las estructuras cercanas (por ejemplo, capas de metalización en chips o sustratos cerámicos). La temperatura habitual para conseguir que fluya y se humedezca se sitúa entre 450 y 550 °C (840 y 1.020 °F).