Introducción
La soldadura se utiliza ampliamente en la fabricación de PCB y es fundamental. Se emplea para fijar componentes electrónicos a las placas de circuito impreso. La industria de PCB emplea principalmente dos procesos: la soldadura por reflujo y la soldadura por ola. Ambos son útiles y tienen sus ventajas. Por lo tanto, es fundamental elegir el método adecuado que ayude a alcanzar los objetivos de producción, el control de costes y los objetivos generales de fabricación.
Este artículo ofrece información sobre la comparación entre la soldadura por reflujo y la soldadura por ola. Conocer cada método permite determinar cuál aplicar. Como fabricante o ingeniero, con esta guía, podrá tomar las decisiones correctas para optimizar su plan de fabricación de PCB.
¿Qué es la soldadura por reflujo?
La soldadura por reflujo es el método más popular para montar dispositivos en la superficie de las placas de circuito impreso (PCB). Este proceso difiere relativamente de la soldadura por ola, principalmente en lo que respecta a los componentes de orificio pasante. La soldadura por ola es más económica que la soldadura por reflujo, aunque esta última se utiliza principalmente en componentes de orificio pasante.
En la soldadura por reflujo, se aplican soldadura en polvo fino y fundentes mezclándolos con los componentes de las almohadillas de contacto. El conjunto se lleva a una lámpara infrarroja para fundir la soldadura y establecer conexiones firmes. En caso necesario, las uniones individuales también se pueden soldar con un tubo de aire caliente.
La única diferencia significativa entre la soldadura por reflujo y la soldadura por ola es cómo el calor afecta a la PCB. En la soldadura por reflujo, el calor se aplica desde arriba con la ayuda de un equipo de forma muy controlada. La soldadura por ola se realiza generalmente en la parte inferior de la placa de circuito impreso. Los componentes se insertan a mano y las superficies se presionan para que se fusionen. Además, la soldadura por reflujo es más precisa y exacta que la soldadura por ola porque el proceso tiene un mayor control.
Proceso de soldadura por reflujo
La soldadura por reflujo es uno de los procedimientos fundamentales en la fabricación de productos electrónicos para montar componentes en placas de circuito impreso (PCB) utilizando pasta de soldadura. A continuación, se detallan los pasos más comunes de este proceso.
1. Precalentamiento:
El paso preliminar es el precalentamiento, en el que el conjunto de PCB se calienta lentamente para prepararlo para la soldadura. Este paso tiene dos objetivos generales:
Perfil térmico: esto garantiza que la PCB alcance la temperatura adecuada para soldar en todo el conjunto del circuito.
Evaporación de disolventes: El precalentamiento ayuda a expulsar los disolventes volátiles de la pasta de soldadura. Además, estos disolventes pueden afectar el proceso de soldadura y reducir la fiabilidad de la conexión soldada.
2. Remojo térmico:
A continuación, se realiza la fase de remojo térmico del conjunto, si se ha realizado el precalentamiento. En esta etapa, se mantiene la temperatura para que el fundente de la pasta de soldadura actúe. El fundente debe activarse, ya que suele mejorar la humectación entre la soldadura y el metal, lo cual es vital para obtener buenas uniones.
3. Soldadura por reflujo:
En la fase de soldadura por reflujo, la pasta se funde y humedece los terminales del componente y las almohadillas de la PCB para crear uniones metalúrgicas. Este proceso generalmente implica:
Rampa arriba: Regulación de la temperatura a la temperatura máxima de reflujo para determinar la cantidad de calor suministrada a la pasta de soldadura.
Sumergir: El remojo ayuda a que el conjunto permanezca a la temperatura más alta durante un tiempo, lo que permite que la soldadura se derrita y fluya.
Enfriamiento: El último reflujo es el temple. En este proceso, la temperatura se reduce rápidamente para que las uniones soldadas se solidifiquen y fijen los componentes a la PCB.
4. Enfriamiento:
El último proceso que se lleva a cabo tras la refusión es el enfriamiento del conjunto. El enfriamiento controlado es fundamental para: Por lo tanto, es necesario regular la velocidad de enfriamiento para:
Asegúrese de tener un buen contacto mecánico y eléctrico con la soldadura fundida.
Nunca se debe aplicar un choque térmico al circuito de ninguna manera que afecte los componentes o las uniones soldadas.
Asegúrese de que las conexiones desarrolladas mediante soldadura sean lo más sólidas y duraderas posibles.
5. Pasta de soldadura por reflujo:
El proceso de soldadura por reflujo utiliza pasta de soldar, conocida como pasta de soldadura por reflujo. Esta pasta contiene polvos de aleación de soldadura y un fundente. Se deposita sobre el ensamblaje de la PCB mediante serigrafía, se refluye y se solidifica para realizar las interconexiones de soldadura.
¿Qué es la soldadura por ola?
La soldadura por ola es otro método de soldadura aplicable en la fabricación de PCB. Es una técnica más adecuada para ingenieros que requieren soldar varias PCB simultáneamente. El proceso de soldadura por ola comienza con la aplicación de fundente en los componentes que se van a soldar. El fundente elimina la capa de óxido y limpia el metal antes de soldar, lo cual es un proceso de trabajo esencial para la calidad.
Posteriormente, al igual que en la soldadura por reflujo, se realiza un precalentamiento para evitar los efectos del choque térmico durante el proceso de soldadura. La soldadura ondulará sobre la placa de circuito impreso y comenzará a soldar los diversos componentes; en esta etapa se realizan las conexiones eléctricas. A continuación, se aplica una técnica de enfriamiento que ayuda a minimizar la temperatura, solidificar la soldadura y fijarla en su lugar.
Proceso de soldadura por ola
1. Aplicación de fundente
El uso de fundente en la soldadura por ola es esencial para lograr interconexiones de soldadura limpias y resistentes en las placas de circuito impreso. El fundente ayuda a limpiar la superficie metálica para evitar la formación de capas de óxido. Por lo tanto, impide que la soldadura humedezca adecuadamente la superficie. De esta manera, el fundente elimina los óxidos que dificultan la interacción entre los pines y las placas. Además, minimiza el coeficiente de fricción que afecta a las conexiones eléctricas.
Además, el fundente contribuye a reducir la oxidación de la PCB durante el calentamiento, lo que permite que el proceso de soldadura continúe según lo previsto. Además, debe mejorar la conductividad térmica para que todos los componentes queden bien soldados. Además, el fundente debe ser compatible con la aplicación para evitar daños en los componentes causados por un disolvente incompatible.
2. Precalentamiento
Las PCB se exponen primero al calor en un sistema transportador de túnel de calor antes de ser expuestas a ondas de soldadura fundida. Este paso es crucial, ya que inicia el flujo aplicado a la superficie de la PCB. El proceso de soldadura requiere que la soldadura forme una buena unión con los componentes, lo cual es posible gracias al fundente activado. El precalentamiento también ayuda a reducir la humedad en las PCB, que podría ser un problema durante la soldadura. El precalentamiento consiste en calentar gradualmente las PCB para evitar el choque térmico, que es perjudicial para las uniones soldadas. Además, precalienta las PCB a la temperatura adecuada para el proceso de soldadura.
3. Soldadura por ola
Aquí, la soldadura se aplica en una onda controlada sobre la superficie de la PCB. Al calentarse, la pasta de soldadura se vuelve líquida y forma una onda de soldadura. Esta onda pasa principalmente sobre la PCB, uniendo los componentes a la placa y estableciendo conexiones eléctricas. Además de fijar los elementos a la PCB, la soldadura fundida proporciona soporte mecánico y aislamiento eléctrico a las uniones.
4. Enfriamiento
Las PCB se enfrían para que las uniones soldadas se enfríen, endurezcan y fijen los componentes. El enfriamiento es esencial, ya que ayuda a evitar la deformación de las PCB debido al calor que queda sobre ellas. La temperatura especificada se reduce lentamente para que las uniones soldadas se solidifiquen y formen una conexión firme. Esto garantiza que las conexiones realizadas durante la soldadura por ola sean resistentes y resistan el calor y las vibraciones. Mediante un enfriamiento controlado, los fabricantes pueden garantizar la integridad de las uniones soldadas y, por lo tanto, la calidad del ensamblaje de la PCB.
Las diferencias entre la soldadura por reflujo y la soldadura por ola
Proceso de soldadura
La soldadura de PCB afecta la productividad y los costos. La soldadura por reflujo y la soldadura por ola se diferencian en la forma en que aplican el fundente. En el proceso, el fundente elimina la capa de óxido de la superficie del metal antes de verter la soldadura fundida sobre la PCB. Esto crea conexiones eléctricas relativamente rápido. En la soldadura por reflujo, la pasta de soldadura contiene fundente incorporado. Este se hornea para una correcta adhesión de la lámina de cobre al tejido de fibra de vidrio sin tener que soldar toda la placa.
Aplicación
La soldadura por ola se utiliza para componentes que no tienen una gran área de contacto con la PCB. En cambio, la soldadura por reflujo se utiliza para componentes con una gran área de contacto con la PCB. Es adecuada para componentes con orificio pasante y para soldar las placas en una sola pasada a gran velocidad. La soldadura por reflujo es adecuada para SMT o dispositivos de montaje superficial más pequeños y con una separación estrecha. Se utilizan estrategias mixtas para placas con diferentes componentes, y en este caso se emplean ambos métodos.
Capacidad de Producción
La soldadura por ola es ideal para la producción a gran escala gracias al flujo constante de soldadura. La soldadura por reflujo, en cambio, es adecuada para aplicaciones que requieren una soldadura fina para unos pocos productos. El volumen del proyecto y sus características específicas determinan el tipo de método elegido.
Diferencias Clave
La soldadura por ola implica el uso de una ola de soldadura fundida en una sola pasada para soldar la placa. En cambio, la soldadura por reflujo utiliza calor para fundir la pasta de soldadura en la PCB, pero no sobrecalienta los componentes ni las piezas pequeñas. Además, en la soldadura por reflujo, el fundente se incorpora a la pasta de soldadura. Por lo tanto, se produce menos desperdicio que en la soldadura por ola, que aplica el fundente de forma generalizada.
Elegir el proceso correcto
Los profesionales de la ingeniería toman decisiones de selección según los requisitos del proyecto. La alta precisión de la soldadura por reflujo la hace ideal para componentes SMT con características de temperatura regulada. La soldadura por ola, en cambio, es relativamente más rápida y económica para componentes de orificio pasante, ya que requiere un equipo poco complejo. Las soluciones medianas combinan alta eficiencia y calidad de unión para PCB de componentes mixtos.
Soldadura por reflujo vs. soldadura por ola: ventajas y limitaciones
La soldadura por reflujo se utiliza para soldar piezas pequeñas en las placas de circuito impreso (PCB). Utiliza pasta de soldar y se mantiene a la temperatura adecuada para garantizar buenas conexiones. Si bien inicialmente implica una cierta inversión debido al equipo, ofrece tiempos de ciclo cortos y produce conexiones sólidas. El control de la temperatura durante el reflujo es crucial para evitar defectos y obtener resultados óptimos.
En cambio, la soldadura por ola se utiliza con frecuencia para soldar varias PCB en el menor tiempo posible. Consiste en sumergir las PCB en una ola de soldadura fundida, lo que permite soldar eficazmente las piezas con orificio pasante. Sin embargo, no se recomienda para componentes SMD delicados o pequeños debido a su colocación menos precisa. Además, la soldadura por ola produce más residuos de soldadura y requiere mayor atención al fundente para evitar problemas de soldadura, como puentes o la formación de juntas frías.
Aplicaciones de la soldadura por reflujo y ola
La soldadura por reflujo se utiliza ampliamente en SMT para electrónica como teléfonos inteligentes, computadoras y otros productos electrónicos de consumo. Los diseñadores de productos la prefieren porque permite colocar rápidamente componentes pequeños, como microprocesadores y resistencias, en las placas de circuito impreso (PCB). Sin embargo, en el ensamblaje THT, la soldadura por ola se utiliza comúnmente para conectores, interruptores y otros componentes electrónicos de gran tamaño. Además, este método es valioso en aplicaciones que requieren interconexiones mecánicas sólidas, ya que implica el uso de cables insertados en orificios previamente perforados en la PCB.
Cómo elegir el método de soldadura adecuado para su ensamblaje de PCB
El tipo de método de soldadura utilizado en el ensamblaje de PCB depende de factores cruciales. La soldadura por reflujo se suele aplicar cuando los ensamblajes se utilizan principalmente con componentes SMT. Permite la colocación y soldadura de piezas delicadas como microchips y condensadores utilizados en la fabricación de circuitos.
En cuanto a los ensamblajes con componentes de orificio pasante, conocidos como tecnología de orificio pasante (THT), es posible la soldadura por ola. Esta técnica permite lograr una soldadura adecuada de los componentes con los cables insertados en los orificios perforados de la placa de circuito impreso (PCB) y buenas conexiones mecánicas.
Podría requerirse una solución mixta en casos en que el ensamblaje contenga componentes SMT y THT. Esto implica mejorar la soldadura por reflujo para los componentes con tecnología de montaje superficial y la soldadura por ola para los componentes con orificio pasante, con el fin de reforzar ambas técnicas. La aplicabilidad de cada método también depende del lote de producción, el coste y las características del diseño de la PCB.
Puntos Clave
Este artículo compara dos técnicas de soldadura: la soldadura por reflujo y la soldadura por ola. Describe los procedimientos y las temperaturas de cada una. La soldadura por reflujo se describirá en pasos sencillos que resultarán útiles para ingenieros y empresas tecnológicas. Las herramientas necesarias para el proceso se mencionan al final. Si bien se utilizan hornos de reflujo, también se pueden utilizar otras técnicas, como las sartenes. El proceso de soldadura por reflujo es susceptible al aumento de temperatura y a la configuración del horno donde se calientan las placas de circuito impreso. La pasta de soldar también es esencial y debe ser de la mejor calidad.
