LMPA-Q hand soldering kit

Adecuado para

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  Soldadura de bajo punto de fusión (LMPA)

  Por "bajo punto de fusión" se entiende el punto de fusión o el intervalo de fusión de una aleación de soldadura que es inferior al de las aleaciones convencionales sin plomo, que suelen ser aleaciones basadas en Sn(Ag)Cu. La gran mayoría de las aleaciones de bajo punto de fusión contienen Bi debido a la propiedad de reducción del punto de fusión del Bi. La principal razón que impulsa las aleaciones de bajo punto de fusión es la sensibilidad a la temperatura de algunos componentes electrónicos y materiales de las placas de circuito impreso. Esos componentes y materiales pueden resultar dañados o predañados por las temperaturas de soldadura utilizadas para las aleaciones de Sn(Ag)Cu. Esto puede provocar un fallo prematuro de la unidad electrónica en el campo, lo que puede resultar caro de reparar y, en algunos casos, puede llevar a situaciones peligrosas. Las aleaciones de bajo punto de fusión permiten temperaturas de soldadura sustancialmente más bajas y reducen así el riesgo de (pre)dañar los componentes sensibles a la temperatura y los materiales de las placas de circuito impreso. Una aleación de soldadura de bajo punto de fusión como, por ejemplo, LMPA-Q, requiere temperaturas de funcionamiento mucho más bajas que las aleaciones de soldadura sin plomo estándar. En la soldadura por reflujo requiere una T° pico de 190°C-210°C, en la soldadura por ola la temperatura del baño suele ser de 220°C-230°C y en la soldadura selectiva, la temperatura de trabajo suele ser de 240°C-250°C. En la soldadura por reflujo, la aleación de bajo punto de fusión también proporciona un menor vaciado en los BTC (Bottom Terminated Components). En general, las aleaciones de bajo punto de fusión tienen menos de un 10% de vaciado, mientras que las aleaciones SAC sin plomo suelen tener entre un 20 y un 30% de vaciado. En la soldadura por ola, la aleación de bajo punto de fusión permite velocidades de producción más rápidas de hasta el 70% y en la soldadura selectiva, donde la soldadura de conectores puede realizarse hasta 50 mm/s, el tiempo total del proceso puede reducirse a la mitad, aumentando la capacidad de la máquina en un 100%. Además, la aleación de bajo punto de fusión no presenta problemas de buen llenado de agujeros pasantes en componentes térmicamente pesados. El uso de nitrógeno para la soldadura por ola y por reflujo es posible pero no necesario. Las propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas de la aleación de bajo punto de fusión LMPA-Q son suficientes para la mayoría de las aplicaciones electrónicas. Dadas todas estas ventajas, muchos consideran que las aleaciones de bajo punto de fusión son el futuro de la fabricación electrónica.
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  Soldadura manual

  La soldadura manual es una tecnología de fabricación electrónica que utiliza un (des)soldador manual para realizar una unión soldada o desoldar un componente de una placa de circuito impreso. El proceso se utiliza sobre todo en retrabajos y reparaciones, pero también para soldar componentes individuales que han quedado fuera del proceso de soldadura en masa (soldadura por reflujo o por ola). Esto puede deberse a la disponibilidad o a la sensibilidad a la temperatura de estos componentes. El soldador suele formar parte de una estación de soldadura que dispone de una fuente de alimentación que controla la temperatura del soldador. Esta temperatura puede ajustarse en función de la aleación de soldadura utilizada y suele situarse entre 320°C-390°C. El soldador dispone de una punta de soldar intercambiable que puede elegirse en función del componente que se vaya a soldar. Para una transferencia de calor óptima es recomendable utilizar la punta de soldar más grande posible, sobre todo cuando se sueldan componentes con orificios pasantes (de gran masa térmica). Para soldar componentes y placas térmicamente pesados, la potencia de la estación de soldadura también es importante para mantener la temperatura ajustada de la punta de soldar. En el retrabajo y la reparación, cambiar la punta de soldar para cada componente diferente no es realista y sólo se utilizan unas pocas puntas de soldar. Existen puntas de soldar para soldar varias juntas de soldadura de montaje superficial seguidas como, por ejemplo, para los SOIC (Small Outline Integrated Circuit) y los QFP (Quad Flat Package). Para favorecer la transferencia de calor y el flujo de la soldadura, las puntas de soldar son humectables, lo que significa que interactúan con la aleación de soldadura. Durante la soldadura, estas puntas se oxidan y pueden perder su humectabilidad, lo que obstruirá la transferencia de calor. Esto puede evitarse limpiando la punta de soldadura. Al cabo de un tiempo, las puntas de soldadura también se desgastarán y será necesario sustituirlas. La vida útil de la punta de soldar puede optimizarse evitando el uso de limpiadores de puntas de soldar abrasivos o agresivos o evitando limpiar mecánicamente la punta de soldar con, por ejemplo, lana de acero o papel de lija. Es aconsejable utilizar un limpiador de puntas absolutamente libre de halógenos. En la soldadura manual, la soldadura para la unión soldada suele suministrarse mediante un alambre de soldadura. Un alambre de soldadura está disponible en varios diámetros y varias aleaciones, y lleva en su interior una cantidad determinada de un cierto tipo de flux. La aleación suele ser la misma o una aleación similar a la del proceso de soldadura a granel (reflujo, ola o soldadura selectiva). El diámetro se elige en función del tamaño de la unión soldada. El contenido de flux en el hilo de soldadura suele venir determinado por la masa térmica del componente y la placa que se va a soldar. Las juntas de soldadura con orificios pasantes (de gran masa térmica) necesitan más flux. Un mayor contenido de flux también dará más residuos visuales de flux tras la soldadura. A veces se necesita más flux, que en la mayoría de los casos es un flux líquido de retrabajo y reparación, pero también puede ser un flux en gel. El tipo de flux/alambre de soldadura viene determinado por la soldabilidad de las superficies a soldar. Con la soldabilidad normal de los componentes electrónicos y las placas de circuito impreso es aconsejable un tipo de flux/alambre de soldadura 'L0' absolutamente libre de halógenos. En general, una operación de soldadura manual se realiza así: Ajuste la temperatura de la punta de soldar en función de la aleación de soldadura utilizada. Para las aleaciones sin plomo, la temperatura de trabajo aconsejada se sitúa entre 320°C y 390°C. Para metales más densos como el níquel, la temperatura puede elevarse a 420°C. Es importante utilizar una buena estación de soldadura. Utilice una estación de soldadura con un tiempo de respuesta corto y con potencia suficiente para su aplicación. Elija la punta de soldar correcta: para reducir la resistencia térmica, es importante crear una zona de contacto lo más amplia posible con las superficies a soldar. Caliente ambas superficies simultáneamente. Toque ligeramente con el hilo de soldadura, el punto donde se encuentran la punta de soldar y las superficies a soldar (la pequeña cantidad de soldadura asegura una disminución drástica de la resistencia térmica). Añada posteriormente sin interrupción, la cantidad correcta de soldadura cerca de la punta de soldar sin tocar la punta. Esto reducirá el riesgo de salpicaduras de flux y el consumo prematuro del mismo.
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  Retrabajo y reparación

  El retrabajo y la reparación en una unidad electrónica pueden realizarse en unidades electrónicas defectuosas que vuelven del campo, pero también pueden ser necesarios en un entorno de producción electrónica para corregir defectos en los procesos de montaje y soldadura. Las acciones típicas de retrabajo y reparación implican la eliminación de puentes de soldadura, la adición de soldadura a componentes mal rellenos de agujeros pasantes o la adición de la soldadura que falta, la sustitución de componentes erróneos, la sustitución de componentes colocados en la dirección equivocada, la sustitución de componentes que presentan defectos relacionados con las altas temperaturas de soldadura en los procesos, la adición de componentes que se dejaron fuera del proceso debido, por ejemplo, a su disponibilidad o a su sensibilidad a la temperatura. La identificación de estos defectos puede realizarse mediante inspección visual, mediante AOI (inspección óptica automatizada), mediante ICT (pruebas en circuito, pruebas eléctricas) o mediante CAT (pruebas asistidas por ordenador, pruebas funcionales). Muchas operaciones de reparación pueden realizarse con una estación de soldadura manual que dispone de un (des)soldador con ajuste de temperatura. La soldadura se añade mediante un hilo de soldadura que está disponible en varias aleaciones y diámetros y que contiene un flux en su interior. En algunos casos se utiliza un flux líquido de reparación y/o un flux en gel para facilitar el proceso de soldadura manual. Para componentes de mayor tamaño, como BGA (Ball Grid Array), LGA (Land Grid Array) QFN (Quad Flat No Leads), QFP (Quad Flat Package), PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier),... puede utilizarse una unidad de reparación que simula un perfil de reflujo. Estas unidades de reparación están disponibles en diferentes tamaños y con distintas opciones. En la mayoría de los casos contienen un precalentamiento por la parte inferior que suele ser IR (Infrarrojos). Este precalentamiento puede controlarse mediante un termopar que se coloca en la placa de circuito impreso. Algunas unidades disponen de una unidad pick and place que facilita la correcta colocación del componente en la placa de circuito impreso. La unidad de calentamiento suele ser de aire caliente o de infrarrojos, o una combinación de ambos. Con la ayuda de termopares en la PCB, el calentador se controla para crear el perfil de soldadura deseado. En algunos casos, el reto consiste en llevar el componente a las temperaturas de soldadura sin refundir los componentes adyacentes. Esto puede resultar difícil cuando el componente a reparar es grande y tiene componentes pequeños cerca. Para los BGA con bolas de una aleación de soldadura, se puede utilizar un flux en gel o un flux líquido con mayor contenido en sólidos. En este caso, la soldadura para la unión soldada la proporcionan las bolas. Pero también es posible el uso de una pasta de soldadura. La pasta de soldadura puede imprimirse en los conductores del componente o en la placa de circuito impreso. Esto requiere una plantilla diferente para cada componente. Los BGA también pueden sumergirse en una pasta de soldadura de inmersión especial que primero se imprime en una capa con una plantilla con una gran apertura y un grosor determinado. Para los QFN, LGA QFN, QFP, PLCC,... es necesario añadir soldadura para hacer una unión soldada. En algunos casos, los QFP pueden soldarse a mano, pero la técnica requiere experiencia, por lo que es preferible utilizar una unidad de retrabajo. Los QFP y PLCC tienen cables y pueden utilizarse con una pasta de soldadura por inmersión. Los QFN, LGA's QFN que no tienen cables sino contactos planos no pueden utilizarse con una pasta de soldar por inmersión porque sus cuerpos entrarían en contacto con la pasta de soldar. En este caso, la pasta de soldadura debe imprimirse en los contactos o en la placa de circuito impreso. En general, es más fácil imprimir la pasta de soldadura en el componente que en la placa de circuito impreso, sobre todo cuando se utiliza una plantilla denominada 3D que tiene una cavidad donde se fija la posición del componente. La sustitución de componentes con orificios pasantes puede realizarse con una estación de (des)soldadura manual. Suele hacerse colocando una punta desoldadora hueca sobre la parte inferior del cable del componente que puede succionar la soldadura del orificio. La punta desoldadora tendrá que calentar toda la soldadura del orificio pasante hasta que esté totalmente líquida. En el caso de placas térmicamente pesadas, esto puede resultar muy difícil. En este caso, también se puede calentar la parte superior de la junta de soldadura con un soldador. Otra posibilidad es precalentar la placa antes de la operación de desoldadura. La soldadura del componente con orificio pasante suele realizarse con un hilo de soldadura que contiene más flux o, alternativamente, se añade flux de repaso adicional en el orificio pasante y/o en el cable del componente. En el caso de conectores de orificio pasante más grandes, puede utilizarse un baño de soldadura por inmersión para extraer el conector. Si la accesibilidad en la placa de circuito impreso es limitada, puede utilizarse una boquilla de tamaño adaptado al conector. Se recomienda el uso de flux en esta operación.

Principales ventajas

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  Absolutamente libre de halógenos

  La química de soldadura absolutamente libre de halógenos no contiene halógenos ni haluros añadidos intencionadamente. La clasificación IPC permite hasta 500ppm de halógenos para la clasificación más baja 'L0'. Los flux para soldadura, las pastas de soldadura y los alambres de soldadura de esta clase suelen denominarse 'libres de halógenos'. La química de soldadura absolutamente libre de halógenos va un paso más allá y no contiene este nivel 'permitido' de halógenos. Específicamente en combinación con aleaciones de soldadura sin plomo y en aplicaciones electrónicas sensibles, se ha informado de que estos bajos niveles de halógenos causan problemas de fiabilidad como, por ejemplo, corrientes de fuga demasiado altas. Los halógenos son elementos de la tabla periódica como el Cl, el Br, el F y el I. Tienen la propiedad física de que les gusta reaccionar. Esto es muy interesante desde el punto de vista de la química de la soldadura porque su función es limpiar los óxidos de las superficies a soldar. Y efectivamente los halógenos realizan muy bien ese trabajo, incluso superficies difíciles de limpiar como el latón, Zn, Ni,...o superficies muy oxidadas o degradadas de I-Sn y OSP (Protección Orgánica de Superficies) pueden soldarse con la ayuda de flux halogenados. Los halógenos proporcionan una gran ventana de proceso en la soldabilidad. Sin embargo, el problema es que los residuos y productos de reacción de los flux halogenados pueden ser problemáticos para los circuitos electrónicos. Suelen tener una alta higroscopicidad y una elevada solubilidad en agua y suponen un mayor riesgo de electromigración y de altas corrientes de fuga. Esto supone un alto riesgo de mal funcionamiento del circuito electrónico. Específicamente con las aleaciones de soldadura sin plomo hay más informes de que incluso los niveles más pequeños de halógenos pueden ser problemáticos para las aplicaciones electrónicas sensibles. Las aplicaciones electrónicas sensibles suelen ser circuitos de alta resistencia, circuitos de medición, circuitos de alta frecuencia, sensores,... Por eso la tendencia es alejarse de los halógenos en la química de la soldadura en la fabricación de productos electrónicos. En general, cuando la soldabilidad de las superficies a soldar del componente y de la placa de circuito impreso (PCB) son normales, no hay necesidad de estos halógenos. Los productos de soldadura absolutamente libres de halógenos diseñados de forma inteligente proporcionarán una ventana de proceso lo suficientemente amplia como para limpiar las superficies y obtener un buen resultado de soldadura y esto en combinación con residuos de alta fiabilidad.
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  Soldadura rápida

  La soldadura es un proceso térmico que requiere tiempo. Especialmente las placas y componentes térmicamente pesados necesitan tiempo para absorber el calor necesario para que se forme la unión soldada, sobre todo cuando se suelda con aleaciones de Sn(Ag)Cu sin plomo. Esto puede limitar el rendimiento en la producción. Las aleaciones de bajo punto de fusión como la LMPA-Q suelen necesitar menos tiempo para el proceso de soldadura.
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  Absolutamente libre de colofonia

  La colofonia, también llamada colofonia, es una sustancia derivada de los árboles que suele utilizarse en los flux para soldadura. Puede utilizarse tanto en flux líquidos como en flux en gel. Los flux que contienen colofonia pueden identificarse por la denominación "RO" en la clasificación IPC. En general, la colofonia proporciona una buena ventana de proceso en tiempo y temperatura, pero tiene una serie de desventajas dependiendo de la aplicación en la que se utilice el flux que contiene colofonia. En los flux líquidos para soldadura por ola y selectiva, la colofonia supondrá un mayor riesgo de bloqueo de la boquilla de los sistemas de aplicación de flux por pulverización y micro chorro, lo que se traducirá en un mayor mantenimiento y riesgo de malos resultados de soldadura. Los residuos de un flux con base de colofonia (=colofonia) en la máquina de soldar y en las herramientas y soportes son bastante difíciles de eliminar y normalmente se necesita un limpiador con base de disolvente. Cuando el flux con colofonia acaba accidentalmente en los contactos de un conector o en estructuras de peine de contacto como las de un mando a distancia o en contactores / relés / interruptores electromecánicos, se sabe que da problemas de contacto y mal funcionamiento de la unidad electrónica sobre el terreno. Además los residuos del flux que quedan en la placa pueden dar problemas de contacto con las pruebas eléctricas de pines ( ICT= In Circuit Testing) lo que puede dar lugar a retrasos en la producción por falsos errores. Esto suele requerir la limpieza de la placa de circuito impreso y/o de las clavijas de prueba. Estas caras clavijas de prueba son bastante frágiles y sensibles a ser dañadas por la limpieza. Además, se sabe que los residuos de un flux de colofonia no son compatibles con los revestimientos conformados en el tiempo. El residuo de colofonia forma una capa de separación entre la placa de circuito impreso y el revestimiento de conformación que con el tiempo puede provocar el desprendimiento del revestimiento de conformación y también grietas, especialmente cuando la unidad electrónica experimenta muchos ciclos de temperatura (calentamiento y enfriamiento). Por estas razones, los flux sin colofonia y, más concretamente, los flux de la clasificación "OR" se utilizan generalmente para la soldadura por ola y selectiva. La colofonia también puede utilizarse en los hilos de soldadura. Aunque la colofonia proporciona una buena ventana de proceso en tiempo y temperatura, es muy sensible a la decoloración cuando se calienta. La decoloración dependerá del tipo de colofonia y de la temperatura que haya visto. Como las temperaturas de las puntas de soldadura suelen ser bastante elevadas, la colofonia en el hilo de soldadura dará lugar a la formación de residuos visuales bastante pesados alrededor de las juntas de soldadura. Esto las distinguirá de las demás juntas de soldadura realizadas en reflujo, ola y soldadura selectiva. Cuando esto no es deseable, es necesario realizar una operación de limpieza. Además, los humos de una colofonia que contiene hilo de soldadura se consideran peligrosos. Una extracción de humos es obligatoria, pero, en cualquier caso, aconsejable para cualquier operación de soldadura manual. Los alambres que contienen colofonia se siguen utilizando bastante, pero los alambres de soldadura sin colofonia y, más concretamente, los alambres de soldadura de la clasificación "RE" están ganando importancia. La colofonia también se utiliza en las pastas de soldadura. Además de proporcionar una buena ventana de proceso en tiempo y temperatura, también proporciona una buena estabilidad de la pasta de soldadura sobre el esténcil. Esto facilitará un proceso de impresión estable y, por tanto, unos resultados de soldadura y unos índices de defectos estables. La decoloración de la colofonia en la soldadura por reflujo no es tan prominente como en el caso del hilo de soldadura porque las temperaturas en la soldadura por reflujo son más bajas que en la soldadura manual. Aun así, el residuo de colofonia tiene poca compatibilidad con el revestimiento de conformación y con el tiempo, tras los ciclos térmicos, podría mostrar grietas o desprendimiento del revestimiento de conformación. Aunque la mayoría de los fabricantes aplican el revestimiento de conformación sobre los restos de pasta de soldadura, para obtener resultados óptimos es aconsejable limpiar los restos de pasta de soldadura. Dadas las ventajas de la colofonia descritas anteriormente, la mayoría de las pastas de soldadura contienen colofonia.