La segregación de Bi en soldadura en pasta de baja temperatura surge de la inmiscibilidad inherente entre Bi y Sn en el sistema eutéctico Sn-Bi, especialmente cuando las velocidades de enfriamiento locales se desvían de las condiciones ideales durante el reflujo, lo que hace que las fases ricas en Bi se concentren en los límites de los granos o cerca de las terminaciones de los componentes, lo que compromete directamente la resistencia mecánica y la resistencia Al ciclo térmico. Debido a que Bi tiene un punto de fusión significativamente más alto que Sn y una menor difusividad en el estado fundido, la distribución desigual del calor a través del depósito aplicado con plantilla amplifica la heterogeneidad microestructural a menos que tanto la formulación de la pasta como los parámetros del proceso estén estrechamente sincronizados. Por lo tanto, el perfil de viscosidad del vehículo de fundente debe soportar una suspensión uniforme de partículas durante el almacenamiento y la impresión, Al tiempo que permite un colapso rápido y simétrico durante el precalentamiento para minimizar la migración de soluto antes de que comience la nucleación.
La soldadura en pasta de baja temperatura generalmente funciona por debajo de 180 °C, con muchas formulaciones que apuntan a temperaturas máximas de reflujo entre 165 °C y 175 °C para proteger componentes térmicamente sensibles como MLCC y antenas integradas; sin embargo, esta estrecha ventana térmica deja poco margen de error en el control de la separación de fases Bi, ya que incluso una desviación de 3 °C en la velocidad de la correa o la temperatura de la zona puede cambiar la cinética de solidificación lo suficiente como para promover la segregación dendrítica Bi a lo largo de los canales de líquido anteriores. Cuando se utiliza reflujo en atmósfera de nitrógeno, la reducción de oxígeno mejora la humectación pero también extiende el tiempo por encima del estado líquido para las zonas marginales, aumentando así la oportunidad de flotación impulsada por la densidad Bi a menos que la distribución del tamaño de las partículas de aleación se reduzca a D90 < 12>
La química del fundente juega un papel decisivo en el control de la segregación de Bi porque los ácidos orgánicos y los activadores sin haluros influyen tanto en la eficiencia de eliminación de óxido como en los gradientes de tensión superficial durante la fusión, y la polaridad excesiva de los residuos de colofonia puede anclar los grupos Bi en la interfaz de soldadura-almohadilla si la vida útil de la pegajosidad excede los 45 minutos bajo una humedad ambiental superior Al 60 % de humedad relativa. La velocidad de impresión debe permanecer entre 25 mm/s y 40 mm/s para equilibrar la eficiencia de la transferencia con el desplazamiento de partículas inducido por el cizallamiento, mientras que la presión de la espátula debe mantenerse en 4,5 ± 0,3 kgf para evitar manchas que fuercen a las fracciones bienriquecidas hacia los bordes del depósito. Los perfiles de reflujo exigen una velocidad de rampa a pico no superior a 0,8 °C/s hasta 150 °C, seguida de un remojo controlado entre 155 °C y 162 °C durante 60 a 90 segundos para homogeneizar la temperatura en todos los ámbitos antes de ingresar a la zona de liquidus, donde el tiempo de permanencia por encima de 165 °C no debe exceder los 45 segundos para evitar el engrosamiento de los precipitados Bi. La inspección posterior Al reflujo utilizando SEM-EDS transversal revela consistentemente que la gravedad de la segregación Bi se correlaciona más fuertemente con el exceso de temperatura máxima que con el tiempo total por encima del líquido, lo que confirma que los picos térmicos transitorios, no la duración, son el factor dominante de la inestabilidad de fase.
Las condiciones de almacenamiento afectan directamente la propensión a la segregación, ya que el envejecimiento a 25 °C durante más de 72 horas provoca una aglomeración mensurable de partículas Bi debido a la débil atracción de Van der Waals que supera la estabilización estérica de los dispersantes poliméricos, especialmente cuando los números de lote de pasta indican intervalos posteriores Al mezclado que exceden los 14 días. Volver a mezclar mediante cizalla centrífuga a 1200 rpm durante 90 segundos restaura la uniformidad de la dispersión solo si se realiza antes del inicio de la gelificación, lo que ocurre a 35 °C después de 120 horas, independientemente del grado de viscosidad inicial. La inspección entrante de la soldadura en pasta debe incluir una prueba de barrido de viscosidad dinámica de 0,1 s⁻¹ a 100 s⁻¹ a 25 °C para verificar que la recuperación tixotrópica se mantenga por encima del 88 % después de 300 segundos, ya que las señales de recuperación degradadas debilitaron la encapsulación de partículas y preceden a las bandas observables Bi en los depósitos impresos. Cualquier desviación en la carga de metal más allá de 88,5 ± 0,3% en peso desencadena una cuarentena inmediata porque el exceso de Sn diluye el efecto de inhibición de la red de Bi y acelera la difusión intergranular durante la solidificación.
