O que é Soldagem por Onda? Um Guia Completo

Na fabricação eletrônica moderna, a soldagem por onda é uma tecnologia muito madura e confiável. Embora a maioria dos produtos SMT de alta densidade agora utilize soldagem por refluxo, a soldagem por onda ainda é indispensável na montagem de componentes PTH (through-hole) e placas de circuito impresso com tecnologia híbrida.

Se você quer saber o que é soldagem por onda, como o processo de soldagem por onda é realizado ou quando escolhê-la como processo de soldagem na produção, este artigo explicará tudo passo a passo. Desde o princípio do equipamento até os parâmetros-chave, passando por como controlar defeitos e melhorar as taxas de rendimento, tudo será abordado.

Para realmente entender a soldagem por onda, não basta saber como ela funciona, mas, mais importante ainda, é aprender a controlar o processo e reduzir vários tipos de defeitos de soldagem, tornando a produção em massa mais estável e confiável.

O que é soldagem por onda?

Em termos simples, a soldagem por onda é um processo de soldagem em massa. Nesse processo, a placa de circuito impresso passa sobre uma "onda" formada por solda fundida. A solda entra em contato com a parte inferior da placa, soldando firmemente os terminais dos componentes de furo passante às ilhas de solda, formando uma conexão elétrica e resistência mecânica.

Em comparação com a soldagem manual, a soldagem por onda é automatizada, tornando-a mais rápida e estável. Desde que os parâmetros estejam configurados corretamente, quando a placa de circuito impresso passa pela onda de solda, todas as posições metálicas não cobertas pela máscara de solda serão umedecidas pela solda, formando juntas de solda sólidas.

A soldagem por onda é usada principalmente para componentes de furo passante e também é adequada para PCBs de tecnologia mista (combinando com a tecnologia SMT). É adequada para produção em massa e é um processo de soldagem estável e repetível.

Soldagem por onda vs. soldagem por refluxo

O que é Soldadura por refluxo?

A soldagem por refluxo é um método comum de soldagem de componentes SMT (montagem em superfície). O método é bastante simples: primeiro, aplica-se uma camada de pasta de solda nas ilhas de solda da placa de circuito impresso (PCB) e, em seguida, posicionam-se os componentes nos locais correspondentes. A placa inteira é então colocada em um forno de refluxo para aquecimento. Após a pasta de solda derreter, os terminais e as ilhas de solda dos componentes são soldados. Finalmente, o processo de resfriamento e solidificação resulta em uma conexão firme.

Em termos simples, a soldagem por refluxo funciona aquecendo toda a placa de forma simultânea para derreter a pasta de solda e completar a soldagem. É utilizada principalmente para componentes de montagem em superfície e é particularmente adequada para PCBs de alta densidade e passo fino.

Soldagem por onda versus soldagem por refluxo

Ao discutir soldagem por onda, uma comparação com a soldagem por refluxo é inevitável.

Equipamentos essenciais na soldagem por onda

Um processo padrão de soldagem por onda normalmente inclui os seguintes equipamentos:

.  Pote de solda (banho de solda fundida)

.  Sistema de bomba para criar onda de solda

.  O sistema de transporte

.  Unidade de fluxo

.  Zona de pré-aquecimento

.  Seção de resfriamento

Os equipamentos modernos de soldagem por onda podem adotar uma estrutura de pico de onda dupla ou um sistema de bombeamento eletromagnético para garantir maior estabilidade da onda de solda. Em aplicações de alta precisão, também são utilizados sistemas de soldagem por onda seletiva, nos quais apenas áreas específicas são soldadas, em vez de permitir que toda a placa de circuito impresso passe por uma onda completa.

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Fluxograma do processo de soldagem por onda

Todo o processo de soldagem por onda pode ser dividido em quatro etapas:

.  Aplicação de fluxo

.  Pré-aquecimento

.  Contato de onda de solda

.  Resfriamento

Esses quatro passos são indispensáveis. Se algum deles não for bem controlado, podem surgir diferentes tipos de defeitos de soldagem.

1. Aplicação de fluxo

Antes da soldagem por onda, é necessário aplicar fluxo para remover a oxidação da superfície do metal e melhorar a aderência da solda. Os métodos mais comuns incluem a aplicação de fluxo por spray e fluxo em espuma.

A quantidade de fluxo deve ser cuidadosamente controlada. Se for insuficiente, pode causar má molhagem da solda, enquanto que, se for excessiva, haverá resíduos na placa. Ambas as situações são tipos comuns de defeitos de soldagem.

A aplicação irregular do fluxo afeta diretamente a estabilidade de todo o processo de soldagem por onda.

2. Estágio de pré-aquecimento

Após a aplicação do fluxo, a placa de circuito impresso (PCB) entrará na zona de pré-aquecimento. O pré-aquecimento permite que a placa aqueça gradualmente, ativando o fluxo simultaneamente e reduzindo o choque térmico.

Faixas de temperatura comuns na zona de pré-aquecimento

.  90–110°C para placas padrão

.  115–125°C para placas multicamadas

Se a placa não for pré-aquecida ou a temperatura for insuficiente, o contato repentino com a onda de solda de alta temperatura pode causar rachaduras ou juntas de solda frias. Esses também são tipos de defeitos de soldagem.

3. Estágio de contato por onda de solda

Este é o passo mais crucial na soldagem por onda.

A placa de circuito impresso passa sobre a onda de solda fundida. Para solda sem chumbo, a temperatura geralmente fica entre 245 e 260 °C. O tempo de contato é geralmente controlado entre 2 e 4 segundos.

Os principais parâmetros a serem controlados nesta etapa incluem a velocidade da esteira, a altura da onda, a composição da solda e a direção de deslocamento da placa de circuito impresso. Se a altura da onda for muito alta, podem ocorrer facilmente pontes de solda, um dos tipos mais comuns de defeitos de soldagem.

4. Estágio de resfriamento

Após a passagem da onda de solda, a placa de circuito impresso (PCI) precisa esfriar lentamente. Se o resfriamento for muito rápido, a placa pode deformar ou apresentar fissuras por tensão; se for muito lento, a estrutura da junta de solda pode ficar instável. Uma taxa de resfriamento adequada pode melhorar a confiabilidade das juntas de solda e reduzir os defeitos de soldagem.

Em resumo, o processo de soldagem por onda não é complicado, mas cada etapa deve ser bem controlada; caso contrário, vários problemas podem surgir.

Controle do processo de soldagem por onda na produção em massa

Na produção em massa, para que a soldagem por onda permaneça estável e mantenha uma alta taxa de rendimento, todos os parâmetros devem ser rigorosamente controlados. Qualquer flutuação no processo pode facilmente gerar diversos tipos de defeitos de soldagem.

Controle de velocidade do transportador

.  Velocidade típica → 1.0–1.5 m/min.

.  Muito rápido → a solda não molha completamente as juntas.

.  Muito lento → podem ocorrer pontes de solda.

Gestão da Densidade de Fluxo

A densidade específica do fluxo precisa ser mantida constante, e o sistema de pulverização também precisa ser calibrado regularmente. Se o fluxo estiver muito fraco ou muito concentrado, afetará o desempenho da molhagem. Este é um dos tipos mais comuns de defeitos de soldagem.

Monitoramento da composição do banho de solda

A composição da pasta de solda deve ser inspecionada regularmente, especialmente quanto à presença de contaminantes como cobre e ferro. Se a solda estiver contaminada, a oxidação será acelerada, causando diversos tipos de defeitos de soldagem.

Otimização da altura da onda e do comprimento de contato

A altura da onda afetará diretamente a qualidade da junta de solda.

.  A profundidade de imersão é normalmente controlada entre 1 e 2 mm.

.  O comprimento de contato é geralmente de 20 a 40 mm.

Ajustando a velocidade da bomba, é possível manter um formato ideal durante todo o processo de soldagem por onda.

Controle de temperatura na soldagem por onda

O controle de temperatura é crucial na soldagem por onda.

.  A solda sem chumbo é normalmente mantida a uma temperatura de 250–260°C.

.  Tente não ultrapassar os 260°C.

.  A zona de pré-aquecimento é geralmente definida entre 100 e 120 °C.

O controle inadequado da temperatura pode resultar em articulações frias, Juntas trincadas e oxidação excessiva. Esses são tipos comuns de defeitos de soldagem na produção em massa.

Resumindo, a soldagem por onda em si não é complicada, mas o processo deve permanecer estável para garantir uma qualidade consistente.

Defeitos comuns na soldagem por onda e prevenção

item	Pontes de solda / Curtos-circuitos	Preenchimento inadequado do buraco	Orifícios de pino/sopro	Junta de solda fria	Almofadas Elevadas	Bolas de solda
FOTOS
Descrição	O excesso de solda conecta os pinos adjacentes.	Orifício passante não totalmente preenchido com solda.	Pequenos orifícios ou vazios visíveis nas juntas de solda.	Superfície fosca com baixa resistência mecânica	A almofada de cobre se separa do substrato da placa de circuito impresso.	Pequenas esferas de solda espalhadas na superfície da placa de circuito impresso.
Principais causas	Altura excessiva das ondas, baixa velocidade da esteira, espaçamento pequeno entre os pinos, controle de fluxo deficiente.	Baixa temperatura de solda, tempo de contato insuficiente, proporção inadequada entre furo e terminal.	Umidade na placa de circuito impresso, excesso de fluxo, pré-aquecimento insuficiente.	Baixa temperatura de solda, tempo de contato insuficiente, ilhas de solda oxidadas.	Superaquecimento, tensão mecânica, baixa qualidade da placa de circuito impresso.	Fluxo excessivo, aquecimento rápido, contaminação
Soluções	Ajuste a altura da onda, otimize o ângulo da esteira, melhore o design da plataforma.	Aumentar a temperatura do banho de solda, ajustar a velocidade da esteira, melhorar o projeto da placa de circuito impresso.	Asse a placa de circuito impresso antes de soldar, otimize o perfil de pré-aquecimento e controle a quantidade de fluxo.	Aumentar a temperatura de solda, melhorar a ativação do fluxo, limpar as superfícies da placa de circuito impresso.	Reduzir o tempo de permanência, melhorar a qualidade do material da placa de circuito impresso.	Otimizar a densidade de fluxo, melhorar a rampa de pré-aquecimento
Impacto	Defeitos graves nas juntas de solda podem causar curtos-circuitos.	Defeitos típicos de solda afetam a resistência mecânica.	Tipos comuns de defeitos de soldagem	Defeitos comuns em juntas de solda, frequentemente observados em exemplos de soldagem malfeita.	Defeitos graves de solda afetam a confiabilidade a longo prazo.	Erros comuns de soldagem, frequentemente causados ​​por condições instáveis ​​de soldagem por onda.

Inspeção de qualidade após soldagem por onda

O objetivo da inspeção de qualidade é muito simples: garantir que as placas de circuito recebidas pelos clientes não apresentem nenhum problema de qualidade.

Após a conclusão da soldagem por onda, geralmente são necessários diversos métodos de inspeção para verificar se a qualidade da soldagem, as conexões elétricas e a funcionalidade do produto estão normais.

Inspeção visual

O método de inspeção mais fundamental é a inspeção visual manual.

O operador observará diretamente as juntas de solda na placa de circuito impresso para verificar a presença de defeitos de soldagem óbvios, como:

.  Ponte de solda

.  Ausência de juntas de solda

.  Juntas de solda incompletas

Este método é simples, mas pode identificar rapidamente muitos problemas visíveis.

Inspeção ótica automatizada, AOI

A inspeção óptica automatizada (AOI) utiliza câmeras e sistemas de reconhecimento de imagem para inspecionar a superfície de placas de circuito impresso (PCBs). Ela pode detectar:

.  A forma da junta de solda é normal?

.  Se o posicionamento dos componentes está correto

.  Se houver anormalidades na soldagem

Em comparação com a inspeção manual, a AOI é mais rápida e consistente.

Inspeção de Raios X

Para placas multicamadas ou PCBs complexos, a inspeção superficial por si só não é suficiente. Nesses casos, utiliza-se a inspeção por raios X. Ela pode revelar as condições internas da junta de solda, tais como:

.  Vazios dentro das juntas de solda

.  Solda insuficiente

.  Defeitos ocultos de soldagem.

Vantagens e limitações da soldagem por onda

Vantagens

.  Alta eficiência

.  Produção em massa escalável

.  Juntas mecânicas robustas

.  Custo-benefício para grandes volumes

.  Confiável para montagens de alta potência.

Limitações

.  Não é adequado para SMT de passo fino.

.  Restrições de design

.  Restrições de altura dos componentes

.  problemas de sombreamento

Em casos onde é necessária soldagem localizada, a soldagem por onda seletiva pode ser usada como uma alternativa mais precisa à soldagem por onda tradicional.

Conclusão

Entender a soldagem por onda não se resume apenas a conhecer a definição, mas, mais importante ainda, a compreender como controlar bem todo o processo de soldagem.

No processo de soldagem por onda, cada etapa, desde a aplicação do fluxo até o resfriamento final, afeta o rendimento e a confiabilidade do produto. Se parâmetros como temperatura, altura da onda, velocidade da esteira e composição da solda forem controlados adequadamente, muitos tipos de defeitos de soldagem podem ser reduzidos, tornando a produção mais estável.

Embora muitos produtos SMT agora utilizem soldagem por refluxo, a soldagem por onda ainda é muito importante para PCBs de tecnologia mista e montagens de componentes through-hole. Em alguns casos, também se utiliza a soldagem por onda seletiva, soldando apenas na posição designada, o que proporciona maior flexibilidade e precisão.

A soldagem por onda continua sendo um processo fundamental na montagem de placas de circuito impresso para indústrias que exigem alta confiabilidade e conexões de alta resistência.

Se você deseja fabricar produtos eletrônicos de forma estável e confiável em grande escala, dominar a soldagem por onda é uma habilidade fundamental e muito importante.