¿Qué son los bigotes metálicos y cuál es su significancia?
Los bigotes metálicos son erupciones filamentosas cristalinas que pueden crecer a partir de varias películas metálicas. A menudo se piensa que son de crecimiento espontáneo, pero la cuestión de hecho es que crecen debido al estrés. Ahora el estrés podría ser una fuente de estrés interna en la propia película, o una fuente externa aplicada, como doblar la película, realizar arañazos en la superficie, etc.
Básicamente, a medida que el estrés se acumula en la película, los bigotes crecen hacia afuera de la superficie para aliviar el estrés interior. Los bigotes siempre crecen desde la raíz, no desde la punta, por lo tanto, muy similar al cabello. De hecho, su forma también es muy similar al cabello, en cuanto a que son extremadamente delgados y muy largos, de hasta milímetros de largo. Sin embargo, son órdenes de magnitud más pequeños que el cabello humano, lo que los hace casi imposibles de ver a simple vista.
Son crecimientos metálicos, y eso significa que son eléctricamente conductores. Y aquí radica la amenaza que representan para nuestros sistemas electrónicos. Estos bigotes pueden crecer lo suficiente como para ramificarse de un contacto eléctrico a su contacto eléctrico vecino, lo que resulta en una falla eléctrica, generalmente en forma de cortocircuito. Ahora bien, no todos los metales tienen esta proclividad al bigote. Así, por ejemplo, algunos materiales que son más conocidos por sus características de bigotes incluyen el cadmio, el zinc y, conforme a nuestro debate de hoy, el caso del estaño.
Un ejemplo clave de esto son las aplicaciones de pin de ajuste de presión. Aquí tenemos un pasador chapado en estaño que se presiona en un orificio pasante en una placa de circuito con un diámetro más pequeño que el de sí mismo. Aquí está muy claro que el estrés que impulsa el crecimiento del bigote en este caso en el estrés externo del orificio pasante en el pasador chapado. Ahora, no todas las aplicaciones de pasador de ajuste a presión tienen este mismo riesgo de bigotes asociado. Por ejemplo, supongamos que un bigote se ha encontrado entre dos contactos vecinos.
Si el voltaje a través de este bigote es lo suficientemente grande, la corriente resultante que fluye a través del bigote también puede ser lo suficientemente grande como para desintegrar esencialmente el bigote, lo que resuelve el problema de inmediato.
Por lo tanto, para la energía o las aplicaciones digitales, el crecimiento de los bigotes no es una preocupación tan grande. Sin embargo, para aplicaciones de señal o analógicas, aquí es donde el crecimiento de bigotes se convierte en una amenaza mucho mayor.
¿Por qué los bigotes metálicos son un riesgo para los fabricantes de automóviles hoy en día?
¿Por qué son un problema actual si existen desde la década de 1940? Pero con el uso de plomo, en los acabados de estaño-plomo, el crecimiento del bigote de estaño en sí se mitigó esencialmente, y todo el tema se dejó en la oscuridad y se olvidó durante muchos años. No fue hasta hace poco más de una década, cuando comenzaron las prohibiciones y restricciones sobre el uso de plomo: esto resultó en el uso de películas de estaño puro, y fue entonces cuando el crecimiento del bigote de estaño realmente se convirtió en un gran problema. Ahora, cuando combinamos esto con el hecho de que las aplicaciones de pines de ajuste a presión solo van a aumentar en nuestros sistemas electrónicos debido a su alta confiabilidad en la conexión, junto con las crecientes tendencias de miniaturización, por supuesto, para ahorrar espacio y peso, esto realmente se convierte en una preocupación para todos los sistemas electrónicos que existen. Y sobre todo cuando nos fijamos en el sector automotriz. Aquí, nuestros autos tienen cientos de pines en cada vehículo que se fabrica actualmente.
Y esto solo va a aumentar, a medida que implementemos más accesorios de alta funcionalidad en nuestros automóviles, y por supuesto, como los autos eléctricos ya están en el ruedo, estos irán reemplazando lenta y continuamente a los autos motorizados, por lo que se convertirá en un problema aún mayor.
Y sin mencionar que el transporte automotriz es la forma de transporte número uno más utilizada para los pasajeros en la actualidad, lo que hace que la confiabilidad de estos sistemas sea extremadamente importante, hasta el punto en que los fabricantes realmente no pueden permitirse el riesgo de fallas inducidas por bigotes.
¿Qué acciones deben tomar los fabricantes de automóviles para evitar los bigotes?
Los fabricantes de automóviles necesitan encontrar una nueva solución de chapado que erradique todo el riesgo de bigotes. Como el estaño en sí es un productor de bigotes considerable, probablemente sea mejor evitar su uso en estado puro siempre que sea posible, pero esto no es tan sencillo.
Cualquier nuevo reemplazo debe ser también un material sostenible, no tóxico y respetuoso con el medio ambiente.
¿Qué es el enchapado LITESURF y cómo resuelve el desafío de los bigotes de estaño?
El depósito LITESURF de TE Connectivity es un depósito a base de bismuto y, por lo tanto, es un revestimiento inofensivo y no tóxico. Fue producido específicamente para reemplazar el estaño con facilidad en cualquier línea de chapado de producción. Tiene muchas ventajas en cuanto a evitar el crecimiento del bigote.
Primero, aquí tenemos una película de Bismuto, como reemplazo de lo que solía ser una película de estaño. Así que no hay más estaño. No más estaño, no más bigotes de estaño. En segundo lugar, el bismuto no es un productor de bigotes importante como lo es el estaño. Tercero, la conductividad del bismuto es una décima parte de la del estaño. Ahora, recuerde que la razón por la que estos bigotes representan una amenaza en nuestros sistemas electrónicos radica en el hecho de que son eléctricamente conductores. Por lo tanto, el hecho de que el bismuto sea una décima parte de la conductividad del estaño, simplemente significa que incluso si un bigote de bismuto creciera, es mucho menos preocupante o amenazante como lo es hoy en día el estaño.
Este enchapado LITESURF se depositó y probó en pasadores de ajuste a presión de señal, donde se pudo demostrar que reduce todo el riesgo de bigotes una 1600 veces más en comparación con el estaño. En cualquier caso, esto lo convierte en una solución muy prometedora para nuestro futuro, no solo para aplicaciones de pines de ajuste a presión, sino también para la confiabilidad del sector automotriz en conjunto.
