LA SALDATURA A STAGNO

Aspetti della saldatura a STAGNO
La SALDATURA a STAGNO  passo per passo

Cos’è una Saldatura

Per saldatura si intende la giunzione meccanica tra due corpi, metallici che garantisca anche una buona conducibilità elettrica.
La saldatura può essere realizzata con la fusione di due metalli fra loro, oppure con la fusione degli stessi insieme ad un terzo metallo, in maniera da realizzare un intimo contatto a livello atomico, e una buona resistenza meccanica del prodotto finale.

La Temperatura di Fusione

Il materiale più comunemente usato in elettronica è il rame, che fonde a 1083°C, però data la delicatezza dei componenti, dei connettori dei conduttori, dei supporti, ecc. ecc., non è possibile effettuare la saldatura dei terminali per "fusione", dei cavi e delle piste da collegare. Pertanto si deve ricorrere ad altri metodi meno invasivi.

Si usa perciò il secondo metodo, che consiste nell'apporto di un terzo materiale, nel nostro caso una lega, la cui fusione avviene ad una temperatura notevolmente più bassa e che, dopo il raffreddamento ed il conseguente consolidamento, presenta una ottima resistenza meccanica.
Tale resistenza è più che sufficiente per gli usi Elettronici.

La lega Stagno Piombo

La saldatura  con maggior contenuto di Pb è  peggiore  come conduzione elettrica ed è più facilmente ossidabile, però  ha resistenza meccanica maggiore. Quella con maggior  contenuto di Stagno, d'altronde, ha una minor resistenza  meccanica e migliore conducibilità elettrica.
D'altra parte la temperatura necessaria alla fusione della lega Sn-Pb si può facilmente raggiungere in qualsiasi ambiente con strumenti poco ingombranti e poco costosi come i saldatori elettrici.

Certificazione di qualità

La lega Stagno Piombo non è più utilizzabile a causa della presenza del Piombo (sostanza cancerogena). Perciò per saldare vengono utilizzate altri tipi di leghe tra cui la lega Stagno-Rame. 
A tal riguardo i costruttori devono fornire la certificazione di qualità del prodotto commercializzato. Certificazione RoHS.

La Lega Stagno Rame

In alternativa alla lega Sn-Pb si utilizza la lega  Stagno-Rame (Sn-Cu), mateiali che legano ottimamente con il rame e, cosa non secondaria, sono buoni conduttori elettrici.
Questa lega, come succede spesso nelle leghe, fonde ad una temperatura minore di quella dei due singoli materiali (Stagno e Rame).

Temperature di fusione

La temperatura di fusione varia cambiando la percentuale dei materiali che compongono la lega, è minima alla percentuale  99-1  (99% Sn – 1% Cu).
La lega Sn-Cu 99-1 è la qualità migliore per l'uso in elettronica, e come si può vedere dal grafico presenta una temperatura di fusione intorno ai 200°C, inferiore sia a quella dello Stagno che è di  232 °C, sia e quella del Rame che è di 1083 °C.

Temperatura di fusione della Lega

La saldatura per poter avvenire correttamente deve garantire una ottima coesione tra rame e lega che si apporta, questo "contatto" avviene se si raggiunge una temperatura sufficientemente, più elevata del punito di fusione (200°C ). Infatti generalmente la temperatura raggiunta dai saldatori varia dai 240° C  agli oltre           350 °C .

La saldatura fredda

Quando la temperatura è giusta la lega Sn-Cu "bagna " la superficie del rame, uniformemente. 
Se la lega "bagna" bene quando si raffredda la connessione rame-lega è ottima sia sotto il profilo elettrico che meccanico. 
In caso contrario si ha la cosiddetta saldatura "fredda" che si distacca facilmente con il tempo o con le  vibrazioni .

Aspetto della saldatura fredda

1. Superficie opaca.
2. Lo stagno non “bagna” i terminali.
3. Lo stagno sembra “fuggire” dai terminali.
4. Angolo molto grande fra superficie dello stagno e materiale da    saldare.
5. Adesione meccanica pessima, 
6. Tirando i terminali questi si staccano con facilità.
7. Contatto elettrico non buono, 
8. Invecchiando la saldatura evidenzia ancor più questi difetti.

Cause della saldatura fredda

1. Il saldatore non era ben caldo o è stato tenuto poco sulle superfici da saldare.
2. Temperatura del rame (piazzole di connessione) troppo bassa.
3. I terminali erano ossidati oppure è stato usato stagno vecchio e perciò senza pasta saldante.
4. La saldatura è stata mossa prima del completo raffreddamento.
5. La punta ossidata del saldatore non ha permesso un efficiente trasferimento di calore alle superfici da saldare.
6. Temperatura dello stagno (lega saldante) troppo bassa.

Il Grasso e la Sporcizia

Una causa che ostacola la "bagnatura" del punto di contatto è  lo strato di ossido , grassi o sporcizia, che è più o meno sono presenti sulla superficie del rame.

L’eliminazione dello Sporco

Una volta si eliminava, lo strato di ossido prima della saldatura con opportuni acidi  liquidi o con paste saldanti acide.

        NON VANNO PIU’ USATE ASSOLUTAMENTE

Il Flussante

Oggigiorno  viene utilizzato il cosiddetto "flussante", direttamente inserito dentro il filo dì lega, in una o più anime (il migliore per l'uso elettronico è quello a tre o addirittura a cinque anime).

Tale flussante è inattivo fino a 80÷100°C, durante la fusione del filo di lega sì scioglie anch'esso, reagendo con la superficie del rame ne asporta lo strato di ossido o di grasso, infine evapora senza lasciare traccia o quasi. Eventuali tracce residue di flussante possono essere rimosse con  solvente sintetico.

Superficie lucida.
Lo stagno “bagna” bene la superficie da saldare espandendosi su di essa.
Angolo molto piccolo.
Tirando i terminali non si staccano.
Con il passare degli anni queste caratteristiche rimangono inalterate.

Sequenza Esecutiva

Corretta sequenza da osservare per effettuare  una  buona saldatura in ELETTRONICA

Applicare la punta del saldatore sulle due parti da unire, in modo da avere la massima superficie di contatto, fra la punta stessa e le due parti di rame, attendere alcuni secondi.

Trasferimento Termico

Aggiungere una piccola quantità di lega saldante per migliorare il trasferimento termico fra punta e parti da saldare (la lega fondendo aumenta la zona di contatto).

Attendere ancora alcuni secondi per avere un corretto riscaldamento delle partì da unire (anch'esse devono raggiungere la temperatura di 240-350 °C  per permettere la fusione della lega che si andrà ad aggiungere in seguito).

Applicazione del Filo di Stagno

Applicazione del filo, il flussante fonde per primo e "flussa" (pulisce) le zone da unire, proseguire finché non sarà apportata la necessaria quantità di lega per la saldatura.

Togliere il filo, mantenendo ancora per qualche secondo la punta del saldatore, per avere una "bagnatura” corretta delle superfici.

Rimuovere la punta del saldatore, lasciando così raffreddare naturalmente la saldatura (senza cioè soffiare per  raffreddarla) e soprattutto senza muovere le due partì fino al completo raffreddamento.