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Soldadura por ola: la guía definitiva para una soldadura eficaz

Acerca de Soldadura por ola,¿Quiere soldar rápidamente componentes electrónicos en su placa de circuito impreso? ¿Le cuesta mucho tiempo soldarlos con los soldadores manualmente? Tampoco es seguro inhalar humo durante mucho tiempo. Entonces, ¿quién no querría buscar una forma alternativa de soldar? Tuviste suerte porque hay otra forma estándar de soldar y es súper rápida. ¿Puedes adivinar de qué estamos hablando? ¡Es una soldadura por ola!

Este proceso de soldadura te permitirá realizar varias placas de circuito impreso en poco tiempo. Entonces, este artículo trata sobre la soldadura por ola. Quedarse quieto.

1. soldadura por ola 

1.1 ¿Qué es la soldadura por ola? 

En la época en que la tecnología de montaje en superficie no estaba completamente desarrollada, la “soldadura por ola” era una técnica de soldadura muy famosa. Casi todas las placas de circuito impreso utilizan soldadura por ola para la colocación de componentes electrónicos. La soldadura por olas es un procedimiento de soldadura en masa que le permitirá fabricar muchos PCB rápidamente.

Deberá pasar cada PCB sobre una bandeja de soldadura licuada. Allí, una bomba creará una oleada de soldadura que se parecerá a una “onda” estacionaria. Esta onda estacionaria se derrama sobre la placa de circuito impreso y los componentes electrónicos se sueldan a la PCB. Entonces, el contacto entre la soldadura y la cerradura hace la magia.

Después de eso, la placa de circuito impreso se pulveriza con aire o agua para un enfriamiento seguro. Este proceso de enfriamiento asegurará los componentes en su lugar. Además, la soldadura por ola generalmente se realiza en un entorno de gas protector, ya que el uso de nitrógeno ayuda a mitigar los defectos de la soldadura. La Figura 1 muestra los componentes electrónicos colocados en PCB y todos listos para colocarse debajo de la máquina de soldar.

Soldadura por ola

1.2. Detalles técnicos sobre la soldadura por ola 

Técnicamente, este proceso de soldadura utiliza un recipiente completo de estaño para realizar la soldadura. Puede pasar por altas temperaturas, que derriten su barra y se forma estaño fundido. El estaño licuado se toma como “agua de lago”. Se llama “ola niveladora” cuando el lago está estático y horizontal. Y se llama “ola de spoiler” cuando hay olas en el lago.

La placa de circuito impreso se puede considerar como un barco. Flotará sobre el lago áspero o tranquilo, permitiendo que la lata adhiera partes electrónicas a la placa. Después del baño de estaño, verá que se enfriará rápidamente y la soldadura hará su trabajo. ¿Y qué es eso? Por supuesto, soldará los componentes electrónicos a la PCB.

Además, debe asegurarse de que las temperaturas sean las adecuadas durante este proceso. Si el control de temperatura no es suficiente, la placa de circuito puede experimentar estrés mecánico. Eso, a su vez, provocará pérdidas de conductividad y grietas. Y, una temperatura de soldadura baja puede causar un grosor de soldadura inadecuado que puede provocar más tensión en la placa.

1.3 ¿Cuándo utilizar la soldadura por ola? 

Afortunadamente, la soldadura por olas se puede utilizar tanto para montaje en superficie como para ensamblajes de placa de circuito impreso de orificio pasante. En el montaje en superficie, deberá pegar los componentes electrónicos a la superficie de la PCB utilizando un equipo de colocación. Después de eso, estará listo para pasar a través de la onda de soldadura licuada.

En general, la soldadura por ola se utiliza principalmente para soldar piezas electrónicas de orificios pasantes. Por lo tanto, en muchas aplicaciones a gran escala, donde se utilizan principalmente componentes de montaje en superficie, puede utilizar soldadura por reflujo en lugar de soldadura por ola. Ahora debe preguntarse qué es la soldadura por reflujo. No te preocupes; lo abordaremos en breve.

Sin embargo, siempre puede utilizar la soldadura por olas para las aplicaciones que utilizan ampliamente componentes de orificios pasantes. Esperamos que a estas alturas conozca el concepto básico de la soldadura por ola. En el siguiente capítulo, describimos el proceso de soldadura por ola en detalle. 

2. proceso de soldadura por ola 

2.1 Máquina de soldadura por ola 

En el mercado, encontrará muchos tipos de máquinas de soldadura por ola. Puede comprar máquinas de soldadura por ola de plomo o máquinas de soldadura por olas sin plomo. Todo depende de ti. Sin embargo, los principios principales y las partes fundamentales de todas estas máquinas son similares. Un transportador es una parte esencial que se utiliza durante este proceso. Toma placas de circuito impreso a través de varias zonas.

A continuación, verá una bandeja de la soldadura y la bomba responsables de generar la onda primaria. Además, también obtendrá un pulverizador de fundente y una almohadilla de precalentamiento. Por lo tanto, estas cuatro partes principales forman una máquina de soldar. La soldadura en las máquinas de soldadura por ola se compone principalmente de una mezcla de metales.

Si la máquina tiene soldadura con plomo, contendrá 49,5% de plomo, 50% de estaño y 0,5% de antimonio. Sin embargo, en los dispositivos más recientes, los modelos sin plomo están disponibles debido a problemas de salud. Por lo tanto, las aleaciones de estaño-cobre-níquel y estaño-plata-cobre se utilizan con frecuencia. La figura 2 ilustra una máquina de soldadura por ola.

Máquina

2.2 Temperatura de soldadura por ola 

Actualmente, las aleaciones de estaño para soldar utilizan regularmente Sn 60 / Pb40 y Sn 63 / Pb37. Por lo tanto, se recomienda que se asegure de que la temperatura de funcionamiento se mantenga alrededor de 260 ° ± 5 ° C. No obstante, también debe tener en cuenta el peso total de la PCB y las piezas.

Prácticamente, los componentes pesados se pueden calentar hasta 280 ° C. Los componentes livianos, que son sensibles al calor, se pueden calentar a una temperatura tan baja como 230 ° C. Además, sería útil que también considerara el precalentamiento y la velocidad de transporte. La figura 3 muestra un primer plano del estaño fundido.

Soldadura por ola

Sin embargo, es mejor cambiar la velocidad de transporte en lugar de la temperatura del estaño porque el cambio de temperatura dañará la calidad de las juntas de soldadura al afectar la fluidez del recipiente licuado. A altas temperaturas de soldadura, el cobre comenzará a disolverse y esto arruinará el control de calidad de la soldadura en general. 

2.3 Fluxing 

Durante la soldadura por ola, debe aplicar fundente líquido en la superficie de la placa de circuito impreso. Observará que el flux mejorará la calidad de soldadura de los componentes electrónicos. Estos componentes, placas de circuitos impresos, y también en líquido, cuando se almacenan, quedan expuestos a la atmósfera. Esta exposición puede oxidarlos y por lo tanto afectar la calidad de la soldadura.

El fundente elimina principalmente la suciedad y los óxidos de la superficie del metal. Además, también crea una película para evitar que el aire reaccione con la superficie metálica durante una configuración de alta temperatura. Por lo tanto, la soldadura no se puede oxidar fácilmente. No obstante, sería útil utilizar el estaño licuado para soldar durante el proceso de soldadura por ola.

Actualmente, el punto de fusión de la soldadura sin plomo SAC305 es de alrededor de 217 ° C.

Fundente no puede exponerse a una temperatura tan alta durante mucho tiempo. Por lo tanto, si desea utilizar el cambio, debe agregarlo antes de que la placa de circuito impreso pase por la solución de estaño.

Normalmente, el fundente se puede aplicar de dos formas. Primero, puede usar un cambio de espuma y, segundo, puede agregarlo rociando. En el fundente espumoso, el fundente se adhiere a la placa de circuito, que pasa a través de ella. La principal desventaja de esta forma es que puede observar que el cambio no se aplica de manera uniforme. Por lo tanto, puede ocurrir una soldadura deficiente en las áreas donde no existe el fundente.

En el método de pulverización, el fundente se pulveriza a través de la boquilla a medida que pasa la placa de circuito. El inconveniente de este método es que el cambio se puede realizar rápidamente a través de los huecos del tablero. Y el fundente también puede contaminar directamente los componentes electrónicos del frente de la placa de circuito. Además, si el cambio no se procesa y solo se deja caer directamente sobre el tablero, también puede observar la corrosión del tablero. 

2.4 Precalentamiento 

Normalmente, se realiza el precalentamiento antes de que comience el proceso de soldadura de onda primaria. Puede aumentar la temperatura de la placa superior entre 65 y 121 ° C con una velocidad de calentamiento comprendida entre 2 ° C / sy 40 ° C / s. No podrá obtener los mejores resultados de soldadura si el precalentamiento es insuficiente. Esto se debe a que es posible que el fundente no llegue a todas las partes de la PCB. Por otro lado, si establece una temperatura muy alta para el precalentamiento, el fundente “no limpio” puede verse afectado. Ahora, si se está preguntando qué es exactamente un cambio “sin limpieza”, lo explicamos en la siguiente subsección. 

2.5 Limpieza 

El proceso de limpieza lava un PCB con agua desionizada o con solventes para eliminar los restos de fundente. Sin embargo, existe un tipo de fundente que no necesita limpieza. ¿Puedes adivinar cuál? Sí, claro, los cambios “no-clean”, sus restos después del proceso de soldadura, son benignos.

Pero ayudaría si tuviera cuidado; algunas aplicaciones no quieren fundentes “no limpios”. Es sólo porque los cambios “sin limpieza” pueden ser susceptibles a las condiciones del proceso. Ahora que sabe todo sobre el proceso de soldadura por ola. El próximo capítulo relacionará la soldadura por olas con otros tipos de soldadura. 

3. Tipos de soldadura 

3.1 Soldadura por inmersión frente a soldadura por ola 

En términos más simples, la soldadura por inmersión es un proceso de soldadura con alcance limitado. Al igual que la soldadura por ola, se puede utilizar tanto para montaje en superficie como para ensamblajes de placa de circuito de orificio pasante. Además, la soldadura llueve sobre las áreas metálicas desnudas de la placa de circuito impreso. Por lo tanto, observará una conexión eléctrica y mecánica confiable. Finalmente, la soldadura por inmersión es la versión manual del proceso de soldadura automática. 

3.2 Soldadura por reflujo frente a soldadura por ola 

La soldadura por reflujo es la forma más famosa de fijar componentes de montaje en superficie en la placa de circuito impreso. Deberá crear una pasta de soldadura a partir de fundente y polvo de soldadura. Y luego, usará esa pasta para fijar componentes electrónicos en las almohadillas de contacto. Además, calentará todo el paquete bajo una lámpara de infrarrojos o en un horno de reflujo. La soldadura luego se licuará y hará conexiones entre las juntas.

Por otro lado, también puedes soldar diferentes uniones con un lápiz de aire caliente. La Figura 4 muestra el montaje de la placa de circuito impreso moviéndose hacia la máquina del horno de reflujo.

Soldadura por ola

Ahora, debe preguntarse qué técnica se debe utilizar y cuándo.

Generalmente, la soldadura por ola es más complicada que la soldadura por reflujo. En la soldadura por ola, el tiempo durante el cual la PCB permanece en la onda de soldadura y la temperatura de la PCB requiere un control cuidadoso. La placa de circuito impreso puede estar defectuosa si el entorno de soldadura no es el adecuado.

Sin embargo, con la soldadura por reflujo, no necesita preocuparse mucho por el control ambiental. Pero dado que esto es cierto, debe saber que la soldadura por olas es más barata y más rápida que la soldadura por reflujo. En muchas aplicaciones, la soldadura por olas es la única forma útil de soldar componentes en la placa.

Notará que el reflujo se usa principalmente para aplicaciones a pequeña escala. Estas aplicaciones no necesitan una producción en masa rápida de PCB. Sorprendentemente, también puede utilizar una combinación de soldadura por reflujo y por ola. Puede soldar componentes en un lado con soldadura por ondas y puede usar soldadura por reflujo en el otro lado.

Entonces, estas son algunas alternativas a la soldadura por olas. Sin embargo, existe otro tipo de técnica de soldadura que el próximo capítulo compara con la soldadura por ola. 

4. soldadura por ola selectiva 

4.1 Máquina de soldadura selectiva 

¿Qué sucede si tiene partes sensibles que pueden dañarse en el proceso de soldadura por olas o en el horno de reflujo? ¿Qué sugieres que se haga para evitar las altas temperaturas? ¿Le gustaría probar suerte con la soldadura por ola o la soldadura por reflujo? ¿O lo desearías de otra manera? Bueno, afortunadamente, ahí es donde entra la soldadura por ola selectiva.

Sería útil que optara por la soldadura selectiva cuando teme que sus componentes electrónicos no sobrevivan a la soldadura por reflujo o por ola. Encontrará una amplia variedad de máquinas de soldadura por olas en el mercado. Hay máquinas estándar de inserción de nitrógeno, máquinas de tipo recipiente de soldadura y muchas otras. La Figura 5 muestra la máquina de soldadura por ondas selectivas.

Máquina

4.2 Pautas de soldadura por ola selectiva 

Cuando compre una máquina de soldadura por ola selectiva, el software y las pautas vendrán con ellos. Por lo general, deberá seguir los siguientes tres pasos para realizar el trabajo:

  • 1.Necesita aplicar el fundente líquido,
  • 2.Necesita ensamblar la PCB o precalentar,
  • 3.Necesita soldar usando una boquilla de soldadura “específica del sitio”. 

4.3 Problemas de soldadura selectiva 

En la soldadura selectiva, puede encontrar los siguientes problemas:

  1. Disolución de la almohadilla de cobre: Las altas temperaturas pueden disolver la almohadilla de cobre en la soldadura fundida.
  2. Bolas de soldadura: Se pueden formar bolas de soldadura debido a que la máscara de soldadura se pega a alta temperatura.
  3. Puenteo de soldadura: El exceso de soldadura puede hacer una conexión adicional entre dos pines.

4. Cuerda de soldadura: Los restos de soldadura a través de la boquilla de soldadura pueden causarla. 

4.4 Costo de la máquina de soldadura por ola selectiva 

Si desea comparar el costo de la máquina de soldadura selectiva con el de la máquina de soldadura por olas, le complacerá saber que la soldadura selectiva será cinco veces más barata. Será debido a un menor requerimiento de electricidad, menor consumo de fundente y soldadura, sin limpieza, menos retrabajo y sin cinta protectora.

Con suerte, ahora puede decidir sobre la técnica de soldadura que desea utilizar. Pero antes de tomar su decisión final, también mencionamos los defectos, el costo y los problemas de la soldadura por ondas en el próximo capítulo. 

5. Defectos y problemas de soldadura por ola 

5.1 Defectos y problemas de la soldadura por ola 

Si la temperatura y el entorno de soldadura no se controlan adecuadamente, encontrará los siguientes defectos después del proceso de soldadura por ola:

  • Caries
  • Grietas
  • Conductividad deficiente
  • Espesor de soldadura inadecuado

Y estos son los pocos problemas con la soldadura por ola:

  • Mayor consumo de electricidad, fundente, soldadura y nitrógeno
  • Necesidad de reelaboración de soldadura
  • Enmascaramiento de puntos extra sensibles
  • Limpieza adicional de conjuntos soldados, máscaras de apertura de soldadura por olas o paletas
Soldadura por ola

5.2 Costo de soldadura por ola 

Entonces, ahora, después de leer todo el artículo, ¿puede adivinar los costos operativos de una máquina de soldadura por ola? Puede imaginarse con respecto a la soldadura selectiva. Debido a los problemas y defectos mencionados anteriormente, la soldadura por ola puede ser cinco veces más cara. 

6. Conclusión 

En esta guía hemos explicado todo lo relacionado con el proceso de soldadura por ondas. Incluso hemos mencionado los métodos alternativos de soldadura. Nuestro objetivo es aclarar cualquier pregunta que pueda tener sobre la soldadura por ola. Ahora, puede decidir fácilmente qué forma de soldadura es adecuada para usted y cuándo.

Además, puede contactarnos si desea fabricar PCB o disfrutar de su montaje. Incluso puede preguntarnos sobre las técnicas que utilizamos para el montaje de PCB. Te guiaremos de todas las formas posibles.

Y, si tiene alguna pregunta, nuestro equipo de expertos e ingenieros las responderá lo antes posible. Sabemos cuidar sus intereses y necesidades. Contáctenos en www.placapcb.com

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