Delphine 5503
Adecuado para
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La soldadura por reflujo es el proceso de soldadura más utilizado en el montaje de componentes electrónicos. Principalmente los componentes SMD (dispositivos de montaje superficial), pero también algunos componentes through hole, se sueldan en un horno de reflujo a una PCB (placa de circuito impreso) mediante una pasta de soldadura. El horno de reflujo suele ser un horno de convección forzada, pero también son posibles los hornos de fase de vapor e IR. El primer paso del proceso consiste en aplicar pasta de soldadura a las almohadillas de la placa de circuito impreso o, en caso de componentes con orificio pasante, en el orificio pasante. Esto último se denomina Pin in Paste (PiP) o tecnología de reflujo intrusivo. El principal método de aplicación es la impresión por esténcil, pero también son posibles la dispensación y el chorro de pasta de soldadura. Dependiendo del método de aplicación, la pasta de soldadura tendrá una consistencia diferente y se presenta en un envase distinto. La pasta de soldadura es una mezcla de polvo de soldadura y flux en gel. El tipo de flux en gel y el tipo de polvo, y en qué proporciones se mezclan, determinarán la consistencia de la pasta. El polvo de soldadura está hecho de una determinada aleación de soldadura y tiene un determinado tamaño de grano (distribución). Los tamaños de grano más finos se utilizan para componentes de paso más pequeño y aberturas de esténcil más pequeñas. La dosificación y aún más el chorreado también requieren tamaños de grano más finos. El gel flux contiene sustancias para desoxidar las superficies a soldar. También contiene sustancias que determinarán en gran medida la consistencia y el comportamiento de la pasta de soldadura en el proceso. Cuando se imprime pasta de soldadura por estarcido, un parámetro importante es que la pasta de soldadura mantenga sus propiedades de impresión durante el tiempo que vaya a estar sobre el estarcido. Esto suele denominarse la estabilidad de la pasta de soldadura. La estabilidad de la pasta de soldadura es difícil de cuantificar, pero puede estimarse a partir de la indicación de la vida útil del esténcil en la ficha técnica. Tras la aplicación de la pasta de soldadura, los componentes SMD se colocan sobre la pasta de soldadura con sus conexiones soldables. En la mayoría de los casos, esto se hace con una máquina Pick and Place. La pasta de soldadura debe tener suficiente fuerza de adherencia para mantener los componentes en su sitio hasta la soldadura. Una cinta transportadora llevará la placa de circuito impreso a través de un horno de reflujo en el que la placa de circuito impreso se somete a un perfil de soldadura por reflujo. Este perfil se crea mediante los ajustes de temperatura de las distintas zonas de convección. Suelen estar situadas tanto en la parte superior como en la inferior. Además de los ajustes de temperatura, en algunos casos también se puede programar la velocidad de convección de las zonas para conseguir una mejor o menor transferencia de calor, o cuando algunos componentes altos experimentan demasiada fuerza de la convección. El objetivo es conseguir que todos los componentes alcancen la temperatura de soldadura, que viene determinada por la aleación de soldadura utilizada, sin dañar o sobrecalentar los componentes sensibles a la temperatura. Esto puede suponer un reto en unidades con una gran diversidad de componentes grandes y pequeños o una distribución desigual del Cu en la placa de circuito impreso. Desde este punto de vista, una aleación de soldadura de bajo punto de fusión limita sustancialmente el riesgo de dañar o predañar los componentes y las placas de circuito impreso. La velocidad del transportador determinará el tiempo del perfil y el rendimiento del horno. En la mayoría de los casos, sin embargo, el proceso Pick and Place limita el rendimiento. No todos los componentes electrónicos son adecuados para la soldadura por reflujo. Algunos debido a su masa térmica como por ejemplo los grandes transformadores u otros debido a su sensibilidad térmica como por ejemplo algunos displays, conectores, relés, fusibles,... Estos componentes suelen estar disponibles como componentes pasantes y se sueldan en otros procesos como la soldadura selectiva, la soldadura por ola, la soldadura manual, la soldadura robotizada, la soldadura láser, ...
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La soldadura en fase vapor es un tipo de soldadura por reflujo utilizado en la fabricación de productos electrónicos que utiliza el calor transferido por un vapor para soldar componentes electrónicos a una placa de circuito impreso (PCB). La placa y los componentes no se calientan por encima de la temperatura del vapor, lo que limita el riesgo de dañar los componentes sensibles a la temperatura y los materiales de la placa de circuito impreso. Existen hornos de fase de vapor por lotes, así como hornos de fase de vapor en línea, pero el proceso es más lento que la soldadura por reflujo por convección estándar. El primer paso del proceso consiste en aplicar pasta de soldadura en los pads de la placa de circuito impreso o, en el caso de componentes con orificios pasantes, en los orificios pasantes. Esto último se denomina Pin in Paste (PiP) o tecnología de reflujo intrusivo. El principal método de aplicación es la impresión por estencil, pero también son posibles la dispensación y el chorro de pasta de soldadura. A continuación, los componentes electrónicos se colocan con sus cables sobre la pasta de soldadura o en el orificio pasante relleno de pasta de soldadura. A continuación, la unidad entrará en la cámara de fase de vapor, que es un área confinada y cerrada donde se calienta un líquido especial. Debido a su composición específicamente diseñada, empezará a entrar en fase de vapor a una temperatura determinada. Para las aleaciones de soldadura sin plomo, suele utilizarse un líquido con una temperatura de vapor de 230°C. El vapor que entra en contacto con la unidad electrónica más fría transferirá su calor y se condensará de nuevo en un líquido sobre la unidad electrónica. La interacción de este líquido condensado con la pasta de soldadura puede hacer que el flux de algunas pastas de soldadura se derrame por una gran superficie, creando una placa de circuito impreso visualmente sucia. Las pastas de soldadura para soldadura en fase de vapor como la IF 9057 limitan este fenómeno al mínimo. En algunas máquinas, la placa de circuito impreso puede acercarse verticalmente al líquido para mejorar la transferencia de calor. Junto con la unidad electrónica, la pasta de soldadura se calentará por encima de su punto de fusión durante un tiempo determinado para que puedan formarse las juntas de soldadura. Después, algunas máquinas crearán un vacío para que el exceso de líquido sobre la unidad electrónica se evapore más rápidamente y no sea arrastrado fuera de la máquina. El líquido es muy caro. Otra razón es reducir el vaciado en algunos componentes. El voding son burbujas de gas de, por ejemplo, flux de pasta de soldadura y otros que no encuentran la salida de la unión soldada antes de solidificarse y permanecen como una cavidad que podría afectar a la conductividad térmica y eléctrica y a la resistencia mecánica de la unión soldada. En general, la atmósfera en fase de vapor es más propensa a la formación de huecos que un horno de reflujo normal. El vacío puede reducir al mínimo la formación de huecos. La soldadura en fase vapor es conocida a ser mas sensible al fenomeno de lápida que la soldadura de reflujo.
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La impresión por estencil es el método más utilizado para aplicar pasta de soldadura en las almohadillas de una placa de circuito impreso (PCB) en la línea de montaje SMT (tecnología de montaje superficial) en la fabricación de productos electrónicos. Tras la impresión por esténcil, los componentes SMD (Dispositivo de Montaje Superficial) se colocan con sus contactos soldables sobre la pasta de soldadura y la placa de circuito impreso se transporta a través de un horno de reflujo donde los componentes se soldan a la placa de circuito impreso. La impresión por estencil también se puede utilizar para aplicar pasta de soldadura en orificios pasantes (THT) para la tecnología Pin in Paste (PiP, reflujo intrusivo) que está pensada para soldar componentes a través de orificios en el proceso de soldadura por reflujo . La impresión por esténcil también puede utilizarse para aplicar adhesivo SMT (pegamento) a la placa de circuito impreso. Los componentes SMD se colocan con su cuerpo sobre el pegamento que se curará en un horno de reflujo. Después, los componentes SMD pegados a la placa de circuito impreso se soldarán en un proceso de soldadura por ola. La placa de circuito impreso se presiona sobre una plantilla que tiene aberturas en las que debe depositarse la pasta de soldadura. En el esténcil hay un volumen de pasta de soldadura. Se baja una rasqueta sobre el esténcil con una presión determinada. La rasqueta se desplaza sobre el esténcil con una determinada velocidad de impresión. Esto hará que la pasta de soldadura ruede dentro de las aberturas. La velocidad de impresión puede estar determinada por el rendimiento deseado, típico de las producciones de gran volumen, pero puede estar limitada por la pasta de soldadura utilizada. Esta velocidad puede variar entre 20-150 mm/s. Una vez establecida la velocidad deseada, habrá que determinar una presión de impresión para esa velocidad de impresión. Velocidades más altas requieren presiones más altas. La presión de impresión correcta es la presión mínima necesaria para obtener una pantalla limpia después de la impresión, lo que significa que toda la pasta de soldadura excesiva ha sido eliminada por la rasqueta. La placa se aleja verticalmente del esténcil, la pasta de soldadura se desprende del esténcil y las almohadillas de la placa de circuito impreso tienen depósitos de pasta de soldadura. El objetivo es obtener un resultado de impresión bien definido en el que toda la pasta de soldadura se haya desprendido del esténcil y no haya quedado pasta de soldadura entre el esténcil y la placa de circuito impreso. Evidentemente, la liberación de la pasta de soldadura es más difícil en el caso de aberturas más pequeñas y esténciles más gruesos. Algunas normas de diseño dicen que la relación entre la superficie de la apertura y la superficie de los lados ("paredes") de la apertura no es preferiblemente inferior a 0,6. La calidad del esténcil es un parámetro importante para un buen desprendimiento de la pasta. Los lados rugosos tienen más probabilidades de adherir la pasta de soldadura. Existen diferentes tipos de esténciles. El más popular es el esténcil de acero inoxidable con aberturas cortadas con láser que se alisan después mediante un proceso químico. A veces se tratan con un revestimiento para una mejor liberación de la pasta. Las principales razones por las que la pasta de soldadura queda prensada entre el esténcil y la placa de circuito impreso son un mal sellado entre la placa y el esténcil o una presión de impresión demasiado alta para la velocidad de impresión utilizada. Esto puede provocar la formación de bolas o puentes de soldadura tras el reflujo. Algunas máquinas de impresión tienen una unidad automatizada de limpieza bajo el esténcil que puede programarse para limpiar el esténcil después de tantas impresiones. Esto facilitará un resultado de impresión estable. Es aconsejable no utilizar líquidos de limpieza a base de IPA o de agua en estas unidades, ya que pueden afectar a la estabilidad de la pasta de soldadura. Es aconsejable utilizar productos específicamente diseñados para este fin. La estabilidad de la pasta de soldadura en el esténcil, es decir, lo bien que la pasta de soldadura mantiene sus propiedades de impresión a lo largo del tiempo, también es un parámetro para un proceso de impresión estable. Algunas máquinas de impresión tienen integrada una AOI (Inspección Óptica Automatizada) que comprobará el resultado de la impresión y emitirá una alarma si se desvía de los valores deseados programados. Esto ayudará a evitar que se fabriquen unidades electrónicas con juntas de soldadura que no se ajusten a un buen estándar.