LMPA-S

Adecuado para

• 

  Soldadura selectiva

  La soldadura selectiva es una tecnología de soldadura en la fabricación de productos electrónicos, que se utiliza normalmente para diseños de placas de circuito impreso con componentes principalmente SMD (dispositivos de montaje superficial) para soldadura por reflujo y sólo unos pocos componentes con orificios pasantes que no pueden pasar por el proceso de soldadura por reflujo. Suele tratarse de componentes térmicamente pesados como, por ejemplo, grandes transformadores o componentes térmicamente sensibles como, por ejemplo, condensadores de película, pantallas, conectores con cuerpos de plástico sensibles, relés, etc. El proceso de soldadura selectiva permite soldar estos componentes con orificios pasantes sin proteger ni afectar a los componentes SMD de la parte inferior de la placa de circuito impreso. El proceso de soldadura selectiva es muy flexible, ya que los parámetros pueden programarse para cada junta de soldadura por separado. Sin embargo, la principal limitación del proceso es el rendimiento o la capacidad de producción. Ésta puede mejorarse considerablemente si se utiliza una aleación de bajo punto de fusión que permita velocidades de soldadura más rápidas aumentando la capacidad de producción hasta un 100% (el doble). El proceso comienza con la aplicación de un flux líquido que desoxidará las superficies a soldar. Este flux se aplica mediante un microchorro o un flux de gota que dispara pequeñas gotas. La correcta calibración y programación de este flux es esencial para obtener buenos resultados de soldadura. Un error común es que el flux se aplique fuera de la zona de contacto de la boquilla de soldadura. Este flux permanecerá como un residuo de flux no consumido. En el caso de algunos flux y circuitos electrónicos sensibles, esto puede provocar un aumento de las corrientes de fuga y fallos sobre el terreno. Es aconsejable utilizar flux diseñados específicamente para la soldadura selectiva y que estén absolutamente libres de halógenos. La clasificación IPC para flux permite hasta 500ppm de halógenos para la clase de activación más baja, pero también estos 500ppm pueden ser críticos, por lo que absolutamente libre de halógenos es la palabra clave. El siguiente paso del proceso es el precalentamiento. Este paso del proceso evapora los disolventes del flux y proporciona calor para favorecer una buena humectación de la soldadura a través del orificio. La soldadura es un proceso térmico y se necesita una cierta cantidad de calor para realizar una unión soldada. Este calor es necesario tanto desde la parte inferior como desde la superior del componente de orificio pasante que se va a soldar. Este calor puede ser proporcionado por el precalentamiento y por la aleación líquida de soldadura. Algunas máquinas básicas no disponen de precalentamiento, tendrán que aplicar todo el calor a través de la aleación de soldadura líquida y, en general, utilizan temperaturas más altas para soldar. Una unidad de precalentamiento suele ser una unidad IR (infrarrojos) de onda corta que aplica el calor desde la parte inferior de la placa de circuito impreso. En la mayoría de los casos, el tiempo y la potencia del precalentamiento pueden programarse. Para placas y aplicaciones térmicamente pesadas, existen precalentadores por el lado superior. Suelen ser unidades de aire caliente (convección) en las que se puede programar la temperatura del aire. Cuando utilice esta unidad, es importante saber si hay componentes sensibles a la temperatura en la cara superior de la placa que puedan verse afectados por este precalentamiento. Existen varios sistemas para soldar. Aquel en el que la placa de circuito impreso permanece inmóvil y sólo se mueve la boquilla de soldadura es sin duda el preferido, ya que deben evitarse todas las fuerzas G cuando se solidifica la soldadura. En el paso de soldadura, se bombea una aleación de soldadura líquida a través de una boquilla de soldadura. Hay diferentes tamaños y formas de boquilla disponibles, boquillas anchas, boquillas pequeñas, boquillas largas y boquillas cortas. Dependiendo de los componentes que se vayan a soldar, se prefiere una a otra. En general, las boquillas más anchas y las más cortas proporcionan una mejor transferencia de calor y son las preferidas. Las boquillas más pequeñas y largas pueden utilizarse en situaciones de accesibilidad limitada. Se prefieren las boquillas no humectables a las no humectables, ya que proporcionan un flujo mucho más uniforme de la soldadura y unos resultados de soldadura más estables. Es aconsejable inundar la boquilla con nitrógeno para conseguir un flujo estable de la soldadura. Es preferible precalentar el nitrógeno porque, de lo contrario, enfriará la soldadura y la placa de circuito impreso. La optimización del programa de soldadura es esencial para optimizar el rendimiento/capacidad de la máquina de soldadura selectiva. Esto se centrará en encontrar los tiempos mínimos y las velocidades máximas que proporcionen una buena humectación de los orificios pasantes en combinación con la ausencia de puentes.

Principales ventajas

• 

  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.
• 

  Reducción de la formación de bolas de soldadura

  Las bolas de soldadura son pequeñas bolas de aleación de soldadura que quedan en la máscara de soldadura de la placa de circuito impreso (PCB) tras la soldadura por ola, selectiva o por reflujo. No son deseables, pero a menudo están presentes. Suelen estar causados por más parámetros. En la soldadura por ola, el mayor parámetro es la máscara de soldadura. La tendencia de una máscara de soldadura a "generar" bolas de soldadura depende de la estructura de su superficie, que es una propiedad de la propia máscara de soldadura. Además, hay que respetar los parámetros correctos de curado de la máscara de soldadura en la fabricación de PCB (circuitos impresos). Un curado deficiente puede dar lugar a más bolas de soldadura. Un segundo parámetro es el flux. Algunos flux tienen más tendencia a la formación de bolas de soldadura que otros. En general, los flux con mayor contenido en sólidos y los flux de la clasificación "RO" generan menos bolas de soldadura. En general, los flux con base de agua generan más bolas de soldadura que los flux con base de alcohol, pero existen versiones especiales de flux con base de agua que proporcionan menos bolas de soldadura que los flux con base de alcohol, como PacIFic 2009MLF y PacIF 2009MLF-E. En el proceso es importante que el ajuste de la aplicación de flux sea correcto en combinación con el ajuste de precalentamiento adecuado para minimizar la formación de bolas de soldadura. Demasiado flux, o flux que se ha introducido entre el soporte y la placa de circuito impreso, puede ser difícil de secar en el precalentamiento y puede generar bolas de soldadura al entrar en contacto con la ola. Unos ajustes de precalentamiento demasiado bajos en este asunto también pueden ser problemáticos, sobre todo con los flux a base de agua. Un precalentamiento por convección de aire caliente puede ayudar a evaporar los disolventes del flux. Otro parámetro es la onda de soldadura. Las ondas turbulentas generan más bolas de soldadura. Las turbulencias pueden deberse al tipo de formador de olas en sí (como, por ejemplo, un formador de olas para chips o un formador de olas Wörthmann) o a un mal ajuste o a la contaminación por escoria en el formador de olas. La construcción física de la placa de circuito impreso y del soporte también puede crear turbulencias adicionales. Las placas de circuito impreso con muchos componentes en el lado de la soldadura y los soportes con cavidades pequeñas y profundas crearán turbulencias adicionales. En la soldadura selectiva también la máscara de soldadura es el principal parámetro para las bolas de soldadura y las diferencias entre los flux son similares a las de la soldadura por ola. En este proceso la propia mini onda es turbulenta y a menudo se utiliza para soldar conectores que crean una turbulencia extra. El resultado es que, en general, el proceso de soldadura selectiva es aún más sensible a las bolas de soldadura que la soldadura por ola. En la soldadura por reflujo, la principal causa de las bolas de soldadura es el proceso de impresión de la pasta de soldadura. Si la pasta de soldadura acaba fuera de las almohadillas de soldadura mojables, esto puede dar lugar a bolas de soldadura tras el reflujo. Las causas pueden ser numerosas: La colocación horizontal de la placa de circuito impreso (PCB) debajo del esténcil no fue correcta, la alineación vertical de la PCB y el esténcil no fue correcta (no paralela). La presión de la PCB contra el esténcil no era lo suficientemente alta, la presión de la rasqueta era demasiado alta, la velocidad de impresión era demasiado baja, no había reducción de la apertura del esténcil, había una desviación en la PCB, la temperatura en producción era demasiado alta (>30°C), acumulación de residuos debido a intervalos demasiado largos para la limpieza del esténcil, una pasta de soldadura que se desploma tras la impresión, una pasta de soldadura oxidada, ... Algunas pastas de soldadura pueden ser más sensibles que otras a generar bolas de soldadura cuando se encuentran fuera de la almohadilla humectable. Otra causa de la formación de bolas de soldadura puede ser la unidad Pick and Place. Cuando la fuerza vertical al colocar el componente es demasiado elevada, puede provocar que la pasta se aplaste y acabe fuera de la almohadilla humectable. Por desgracia, no todas las máquinas Pick and Place son fácilmente ajustables en este aspecto. El perfil de soldadura también puede contribuir a la formación de bolas de soldadura. Se sabe que las zonas de remojo entre 100-150°C hacen que algunas pastas de soldadura se desplomen y acaben fuera de la almohadilla. Sin embargo, esto puede variar mucho de una pasta de soldadura a otra. Los hornos de fase de vapor en general también son un poco más sensibles a crear bolas de soldadura, ya que el líquido que se condensa en el vapor puede hacer que la pasta de soldadura se desplome. También en este caso, puede haber una diferencia bastante grande entre una pasta de soldadura y otra. Otro fenómeno en el que una bola de soldadura se pega al lateral de un componente del chip se denomina cordón de soldadura. Esto se debe principalmente a un exceso de pasta de soldadura y a la parte no mojable del plomo del componente que está en contacto con la pasta de soldadura. El exceso de pasta de soldadura quedará como una bola de soldadura pegada al lado del componente del chip. Para solucionar el problema del cordón de soldadura se utiliza una pantalla más fina, una mayor reducción de la abertura de la pantalla y un diseño especial de la abertura de la
• 

  A base de alcohol (VOC)

  Los flux para soldadura a base de alcohol son flux líquidos que tienen alcohol(es) como disolvente(s) principal(es). La mayoría de los flux líquidos utilizados en la fabricación de productos electrónicos siguen siendo de base alcohólica. Las razones principales son su uso histórico y, por tanto, su cuota de mercado y su ventana de proceso, en general, mayor en comparación con los flux de base acuosa. Los flux de base acuosa tienen numerosas ventajas frente a los de base alcohólica, como un menor consumo, la ausencia de emisiones de COV (compuestos orgánicos volátiles, VOC en sus siglas en inglés), la ausencia de riesgo de incendio, la no necesidad de transporte y almacenamiento especiales, un menor olor en la zona de producción, ... Sin embargo, muchos fabricantes de electrónica parecen preferir la mayor ventana de proceso de los flux de base alcohólica a las ventajas de los flux de base acuosa. En general, los flux con base de alcohol son menos sensibles a los ajustes correctos del pulverizador flux para conseguir una buena aplicación del flux en la superficie y en los orificios pasantes. Además, se evaporan más fácilmente en el precalentamiento y ofrecen menos riesgo de que las gotas de disolvente restantes creen bolas de soldadura, salpicaduras de soldadura o puentes al entrar en contacto con la ola. Otro parámetro que complica la implantación de los flux al agua es que cambiar un flux en algunos casos puede ser un proceso largo y costoso. Suele implicar pruebas de homologación y la aprobación de los clientes finales. Específicamente para los EMS (Electronic Manufacturing Services = subcontratistas) esto puede suponer un reto. Algunos países ya han aplicado una legislación que limita las emisiones de COV de las chimeneas de las fábricas o que impone impuestos a las emisiones de COV. Esto parece ser un incentivo adicional para cambiar a los flux de base acuosa. Un acontecimiento reciente ha obligado a muchos fabricantes a interesarse por los flux de base acuosa. La pandemia de COVID, a principios de 2020, aumentó repentinamente la demanda de desinfectantes a base de alcohol hasta el punto de que en un momento dado la disponibilidad de alcoholes en el mercado era prácticamente inexistente. Por suerte, la industria que produce alcoholes pudo aumentar sus volúmenes justo a tiempo para evitar que los fabricantes de electrónica se quedaran sin flux para hacer funcionar sus máquinas de soldar.