Cómo soldar bien

En este artículo tenemos una guía que os servirá para conocer el proceso de soldadura en placas de circuito impreso convencional. El artículo contiene muchas fotos que os ilustrarán acerca de los instrumentos empleados, materiales y la forma correcta de proceder. También podréis encontrar enlaces a vídeos muy ilustrativos. Los contenidos se organizan en pestañas y desplegables.

 

Soldadura

Contenidos

  1. Selección de soldador y punta
  2. Clase de estaño (con resina, libre de plomo, etc.) ¿Qué es el flux y cuándo es necesario?
  3. Preparando el trabajo - Cómo y porqué limpiar los componentes, guía sobre estaños para soldar.
  4. Estañar la punta - Consejos para prolongar la vida de las puntas, facilitando la soldadura.
  5. Calentar y soldar - Con fotografías que ilustran las formas correctas e incorrectas de proceder a la hora de aplicar calor en el proceso de soldadura.
  6. Limpieza - ¿Es necesario limpiar los residuos de flux?
  7. Protección - ¿En qué consisten las protecciones para los encapsulados? Algunas aplicaciones de componentes epoxi para encapsulados electrónicos...
  8. Desoldar - Ilustraciones que muestran el uso de la trenza de desoldar, los desoldadores de pistón neumáticos, y los desoldadores con bomba de vacío (estaciones de desoldadura). Además una herramienta especial para sustituir componentes de montaje superficial (SMD) y otros consejos para sustituir integrados SMD.
  9. Referencias - Conexión con la página web Courious inventor de donde hemos traducido este manual.

SELECCIÓN DEL SOLDADOR 

Un soldador de 25 o 30 watios será suficiente para la mayoría de las tareas electrónicas

La mayoría de las pistolas de soldar están sobredimensionadas en cuanto a la temperatura que pueden proporcionar para la soldadura electrónica y pueden fácilmente sobrecalentar la mayor parte de los componentes, sobre todo los semiconductores, llegando a su destrucción. No obstante, en algunos casos se pueden utilizar para la soldadura de algunos componentes SMD. (more)

Las pistolas de soldar que están diseñadas para la fontanería y otros trabajos de más envergadura, presentan generalmente potencias de más de 100 watios. Además trabajan con corrientes elevadas en las puntas y pueden llegar a generar descargas que dañarán los componentes electrónicos. Por otra parte es posible que los campos magnéticos producidos en las puntas con transformadores puedan dañar ciertos componentes.

Algunas puntas de soldador tienen formas similares a las de los chips electrónicos, con lo cual pueden calentar todas las patillas a la vez.

{slider ¿Qué potencia necesitamos para una aplicación particular? y ¿cómo están relacionadas la potencia y la temperatura de la punta?}

Mira esta analogía: Imagina un neumático de bicicleta pinchado al que estamos intentando mantener inflado mientras el aire escapa por el pinchazo, cuanto mayor sea la fuga, más aire deberemos dar a la bomba para mantener la presión. Si la presión del neumático representa la temperatura de la punta, que se debe mantener, y el aire que se pierde por la fuga representa la disipación de calor a través de la punta, entonces la potencia del soldador representa la máxima cantidad de aire que la bomba podría suministrar. Si escapa a través de la fuga más aire del que puede introducir la bomba, la presión del neumático (o punta de temperatura) empieza a disminuir. 


Si tenemos una pequeña fuga y una enorme bomba (pongamos el equivalente a un soldador de 100 Watios), el neumático podría explotar, al entrar mucho más aire del que sale. Si tenemos un dispositivo para regular la bomba de aire, conseguiremos que la cantidad de aire introducido sea equivalente a la necesaria para reemplazar lo perdido a través de la fuga. Así es como trabaja la "regulación de la temperatura" en los soldadores de las estaciones de trabajo. Siempre y cuando no estemos perdiendo más calor fuera de la punta del que el soldador pueda sustituir (a su potencia nominal), se regulan automáticamente la cantidad de calor en la punta para mantener la misma temperatura durante toda la soldadura.

Sin embargo, los soldadores típicos no tienen tal regulación. Un soldador de 15 vatios siempre ofrece 15 vatios de calor a la punta, y la temperatura de la punta sólo sube cuando los 15 vatios de calor se disipan al aire. Cuando la punta toca una parte metálica, su temperatura baja, y si la patilla que estamos soldando puede disipar más calor, la temperatura seguirá bajando hasta que no podamos soldar más. Después de separar el soldador de la zona de soldadura, la temperatura aumentará de nuevo. Existe cierta cantidad de regulación natural: cuanto más caliente está la punta, más calor se disipa, y cuanto más fría, se disipa menos.

Por lo general, cuanto mayor sea el componente más calor puede absorber y disipar, por lo que por regla general necesitamos más potencia para grandes piezas. Para la soldadura de pequeñas resistencias y circuitos integrados, 15 vatios probablemente serán suficientes, pero es posible que tengamos que esperar un poco entre dos soldaduras consecutivas para recuperar la temperatura de la punta. Si estamos soldando componentes más grandes, especialmente con disipadores de calor (como reguladores de voltaje), probablemente necesitaremos un soldador de 25 o 30 vatios. Para soldar cosas grandes como alambre de cobre grueso, cubiertas de motor, o grandes disipadores de calor, puede que tengamos que usar soldadores de más de 50 vatios.

El siguiente vídeo muestra lo que ocurre con la temperatura de la punta con soldadores de 15, 25, y 40 vatios soldando diversos cables y componentes.

 

¿Cuál es la diferencia entre los soldadores baratos y otros más caros? ¿Qué utilidad tienen las estaciones de soldadura?

La mayoría de los soldadores convencionales que no están conectados a una estación, pueden trabajar correctamente en una gran cantidad de procesos de soldadura. De todas formas hay modelos baratos y poco profesionales, que encontraremos en tiendas de bricolaje, cuyas puntas a veces se sueltan solas y otras veces no hay manera de sacar para cambiarlas. Para un soldador no es tampoco adecuado permanecer enchufado y caliente durante varias horas de trabajo, sólo los equipos más profesionales están preparados para funcionar continuadamente y durante mucho tiempo, además es posible encontrarlos con sistemas que mantienen una temperatura más baja, cercana a la de trabajo, pero no destructiva, durante el tiempo en el que permanecen apoyados en el soporte. Otra ventaja de los equipos profesionales es que disponen de una gran cantidad de puntas, fácilmente intercambiables, cada una apta para un trabajo específico.

Las "estaciones de soldadura" suelen proporcionar cierto control sobre el calor que se suministran a la punta. Las que son de control de temperatura controlan automáticamente la cantidad de calor emitido a la punta de manera que se mantiene a una temperatura determinada. En cada soldador, cuando la punta toca un componente, se pierde algo de calor y la temperatura baja. Una medida que indica la calidad de estos equipos es el tiempo necesario para que la punta pueda recuperar su temperatura. Una buena característica de muchas estaciones de soldadura es también que la punta se caliente en unos segundos después de encenderlo.

La mayoría de las estaciones nos permiten cambiar la punta en caliente, lo cual puede ser muy útil si estamos alternando entre componentes SMD y otros componentes de diversos tamaño.

Si el estaño estándar (aleación estaño y plomo) se funde por debajo de 200 °C (y el estaño sin plomo por debajo de los 260 °C), ¿por qué la mayoría de soldadores tienen en la punta temperaturas entre 300 y 450 °C? ¿Cuál es la temperatura de soldadura correcta?

¿Cuáles son los resultados aceptables? El objetivo es calentar las piezas a soldar suficientemente para que la soldadura se adhiera a ellos y formen una buena unión. Cuanto más alta sea la temperatura del soldador, más rápido se calientan las piezas, así que ¿por qué no ponerlo muy alto para trabajar más rápido?

Además del evidente aumento del riesgo de recalentamiento de los componentes de la placa, las temperaturas muy altas oxidarán la punta del soldador más rápidamente y esto puede reducir significativamente su vida útil. Algunos consideran que un aumento de 10 °C reduce la vida de la punta a la mitad. Para un uso ocasional de los soldadores, sin embargo, la vida de la punta no puede ser un factor a tener en cuenta, sobre todo si se mantiene la punta bien estañada en todo momento.

Pica en el enlace para ver un vídeo sobre como afecta la temperatura y la potencia de los soldadores al proceso de soldadura

 

 

Tamaño y forma de la punta: Básicamente, elegiremos una punta que sea ligeramente inferior al pad donde vayamos a soldar. Así pues, elegiremos una punta con una gran masa térmica y trazo fino (¿por qué?)

En la mayoría de los soldadores, la punta no es realmente el elemento que calienta, pero se encuentra entre la resistencia calefactora y la soldadura. la punta aporta a la soldadura el trabajo recibido. Normalmente tocar un componente enfría la punta mucho más rápidamente de lo que se tarda en calentar, así que si tenemos una punta pequeña la temperatura cae rápidamente a un nivel poco eficaz.

Especialmente con soldadores de poca potencia (15 vatios o menos), la temperatura caerá antes de que pueda calentar los elementos a soldar, o tendrá que esperar un poco entre dos soldaduras para que la temperatura de la punta se recupere. Con una punta grande, podemos realizar soldaduras grandes con menor potencia, pero es posible que también necesitemos aumentar la potencia en vatios.

El trazado o la longitud de la punta debe ser reducido para aplicar calor solamente a la zona de trabajo, lo que nos lleva a aumentar el tiempo para la transferencia de calor a través de la punta. Hay que mantener el equilibrio entre la necesidad de soldar en lugares estrechos y el calor a aplicar a la hora de elegir un tamaño de punta.

¿Qué formas comunes de punta existe y cuáles son las mejores aplicaciones para cada una?

Plana, pala, y cónica son algunas de las formas más comunes de punta. El factor más importante cuando se elige una punta tiene que ver, sobre todo, con la preferencia personal, pero el objetivo es obtener tanta superficie de contacto entre la punta y el trabajo como sea posible. Las puntas plana y en forma de pala tienen más superficie en sus extremos, y también mantienen el estaño en las puntas más fácilmente que las cónicas, que tienden a depositar completamente el estaño en las pistas. Incluso en el caso de soldaduras de componentes de montaje superficial (SMD), puede ser útil utilizar una punta pequeña con la punta plana al final .

4_knife_and_soic_tip

3_desolder_surface_resistorHay miles de formas y tamaños de punta. La imagen de arriba muestra una página de un catálogo. Algunas otras formas no estándar incluyen una con forma de cuchilla (útil para patillas y pistas finas) y una punta especial para resistencias SMD.

 

5_desolder_soicPara aumentar la vida de la punta, lo primero que debemos hacer es bajar la temperatura (si lo permite el soldador). En segundo lugar, SIEMPRE mantener la punta cubierta de estaño con el fin de evitar la oxidación, y limpiarla después de cada uso. Cuando pongamos una punta nueva procuraremos estañarla tan pronto el soldador esté caliente.

 

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CLASES DE ESTAÑO (con resina, etc. sin plomo)

¿Qué es el flux y cuándo es necesario?

Como punto de partida, para la mayoría de pequeños trabajos de soldadura, un estaño con resina de 1/32" (0.8mm), 60/40 (estaño-plomo) o 63/37 será el más adecuado. También es adecuado el estaño libre de plomo con alma de resina. El estaño deberá ser fino para evitar aplicar demasiado a las soldaduras causando cortocircuitos, aunque no tan delgado que tengamos que tirar de la bobina todo el rato.

Además de afectar a la cantidad de estaño aportado a la soldadura, el espesor de la soldadura también tiene que ver con la cantidad de flux que se usa. El flux es básicamente un ácido débil que elimina los óxidos de soldadura a fin de que puedan adherirse los metales, y es tan importante para el proceso de soldadura que está alojado en el núcleo del estaño. También ayuda a la propagación de la soldadura (reduce la tensión superficial), a la transferencia de calor y actúa como una manta de protección para evitar el oxígeno mientras se realiza la soldadura.
En su mayor parte, los fabricantes incluyen una cantidad suficiente de flux en el esaño, pero si usamos un estaño fino puede no ser suficiente para limpiar la soldadura o la punta del soldador. Hemos de considerar la posibilidad de utilizar periódicamente un calibre más grueso para la limpieza de la punta. sobre todo si estamos utilizando estaño de calibre fino. El flux líquido es útil sobre todo para soldar SMD.

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Flux: ¿Qué es el flux, qué tipos existen, y cuándo debemos usar el flux líquido?

¿Por qué es necesario?¿Qué es la oxidación?

La oxidación es un proceso en el que los átomos de oxígeno (o de otros agentes oxidantes, como el azufre), se combinan con los materiales de base, mediante el intercambio de electrones libres formando nuevos compuestos como el óxido de hierro. Es lo que ocurre cuando las rodajas de manzana se vuelven oscuras, se oxida el hierro. El cobre se vuelve negro /verde y es imposible soldarlo.
Los resultados varían considerablemente entre distintos materiales. Cuando el hierro se oxida, se descascarillan los óxidos de hierro hasta que no se queda nada. Por otra parte, el aluminio se oxida muy rápidamente, pero entonces es protegido de una oxidación posterior por la capa de óxido creada. Esta capa hace imposible soldar el Aluminio sin usar una soldadura especial y con fluxes extremadamente agresivos, o recubriendo la superficie con un metal soldable, como níquel. El cromo en el acero inoxidable, cumple la misma función, crea oxidantes que forman una barrera protectora que es difícil de soldar. El oro sigue siendo brillante porque no se oxida, y es fácil de soldar, pero las soldaduras que forma son muy frágiles. El Calor, la humedad y la sal aumentan la tasa de oxidación.
La oxidación puede constituir un problema oculto para los componentes y las placas que pueden haber permanecido almacenados durante largos períodos de tiempo, o han sido expuestos a calor, ambientes húmedos, etc. Las pistas de cobre en los PCB (placas de circuitos impresos) están cubiertas de estaño para evitar la oxidación, pero si transcurre mucho tiempo suficiente, el oxígeno puede atravesar esas barreras. Podemos eliminar esa película, antes de soldar, frotando la superficie con lana de acero.

Mucho más rápido se produce la oxidación a altas temperaturas, por lo que si había que limpiar los metales antes de empezar, todavía es más necesario el flux para prevenir una nueva oxidación mientras soldamos.

 

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ALEACIÓN ESTAÑO - PLOMO AL 60/40, 63/37, SIN PLOMO, CON PLATA...

El estaño estándard para soldar es una aleación de estaño y plomo. Cuando vemos 60/40 o 63/37, significa que el 60 o 63% es estaño y el 40 o 37% plomo. Cualquiera de estas aleaciones debería ser buena para pequeñas soldaduras. El estaño 63/37 es un poco más caro, pero tiene la propiedad especial de ser una aleación "eutéctica", en la que la transición del estado líquido al sólido se produce a una única temperatura (como el agua) en lugar de en una gama de temperaturas. Básicamente, las aleaciones no eutécticas como la 60/40, tienen una gama de temperaturas donde coexisten zonas sólidas o pastosas con otras líquidas. ¿Qué significa que el estaño 63/37 es mejor?

La aleación de metales tiene algunas interesantes propiedades que las hace diferentes de los metales que la forman. En la aleación de estaño y plomo, la mezcla tiene un punto de fusión más bajo que el plomo o el estaño por separado, y el punto de fusión varía en función de las proporciones. La mezcla que produce el menor punto de fusión se denomina eutéctica. Esta es también la única combinación de todos los componentes que se funden y solidifican a una única temperatura.

Si la aleación plomo estaño no es un eutéctico (63% de estaño), formará una "pasta" antes de solidificar. Al contrario que el agua, que se congela completamente a 0 °C, algunas mezclas no-eutécticas de plomo estaño solidifican a más altas temperaturas que otras. En la tabla vemos un gráfico que lo explica.

 


Soldadura con plata: La plata se utiliza en una de las principales aleaciones para soldaduras sin plomo (An96.5% Ag3.0% Cu.5%) y también añadiéndola al estaño - plomo, generalmente en el rango de 2 al 4%

Hay gente que afirma que en las aleaciones Estaño-plomo-plata la corriente fluye mejor, tiene un más bajo punto de fusión, es más fuerte, y tiene una mayor conductividad. Pero hay estudios que afirman que las diferencias son insignificantes y además las uniones son menos estables, más frágiles.

Los audiófilos parecen estar enamorados de las aleaciones para soldar con un 4% de plata, ¿Mejoran el sonido?

No hay estudios controlados que demuestren que un grupo de personas pueden escuchar la diferencia entre el sonido con uno u otro tipo de soldadura. Aunque la plata adicional aumenta la conductividad, el aumento es pequeño y la distancia a la que se aplica esta mejor conductividad es también muy pequeña. ¿Para qué vale la pena?.

Se puede producir una mala unión con cualquier tipo de soldadura creándose una conexión de alta resistencia, especialmente si los componentes estaban muy oxidados inicialmente.

Soldadura sin plomo:

A partir del 1º de julio de 2006, existe una ley europea que exige que todos los equipos electrónicos estén libres de plomo.

Existe la preocupación de que el plomo de los productos electrónicos se filtre en los acuíferos subterráneos desde los vertederos, ya que los residuos electrónicos, al contrario que por ejemplo las baterías que se reciclan, acaban arrojados a la basura. Se estima que cerca del 1% de los residuos municipales son electrónicos.

Riesgos para la salud: El plomo no se absorbe a través de la piel, y en realidad no está presente en los humos de soldadura de forma apreciable (los humos, no obstante, son malos para la salud, como se verá posteriormente). El mayor riesgo proviene de la ingestión de plomo por comer o fumar sin lavarse. Los riesgos para la salud incluyen el aumento de la presión arterial, problemas de fertilidad, trastornos de los nervios, los músculos y dolor en las articulaciones, irritabilidad y problemas de memoria o concentración.

Fotos de soldaduras con aleaciones sin plomo

La soldadura sin plomo se funde a más altas temperaturas y no se solidifica tan rápidamente sobre los metales. (El eutéctico estaño-plomo funde a 183 ºC y el SnAg3Cu.5 funde a 217 ºC). Los fabricantes recomiendan soldar con temperaturas de 370-425 ºC para las soldaduras sin plomo, en lugar de los 315-370 ºC de la soldadura estaño-plomo. Como la soldadura sin plomo es más lenta, nos llevará más tiempo realizar las uniones (entre 4-7 segundos), pero esto no significa que la temperatura del soldador deba ser aumentada excesivamente (más paciencia es mejor que más calor). Cuando soldamos con aleaciones sin plomo es necesario utilizar un flux adecuado a este tipo de trabajo, pues los que sirven para las convencionales se queman por completo antes de terminar la soldadura.

GROSOR Y CANTIDAD

9_solder_sizesPor norma, usaremos estaño de 0.032" (0,8 mm) tanto para placas convencionales, como SMD. Para las pista finas en SMD usaremos estaño de 0.02" o 0.015" ( 0,5 o 0,38 mm), y si estamos soldando componentes más gruesos o estañando cables, usaremos estaño de 0.05" (1,27 mm). Cuando usemos el estaño de 0.015", es conveniente tener a mano algún estaño de más calibre para reestañar la punta del soldador, pues el flux que lleva el estaño más fino es insuficiente para eliminar el óxido de la punta. La fotografía nos muestra varios tipos de estaño comparados con las patillas de un integrado convencional DIL.

 

 

HUMOS PRODUCIDOS POR LA SOLDADURA:

¿Qué son exactamente los humos que se producen durante la soldadura? ¿Es seguro soldar con estaño convencional?

10_flux_fumes_under_scopeEl plomo se convierte en gas a la temperatura de 1650 ºC y la mayoría de los equipos de soldadura trabajan por debajo de los 400 ºC, así que es altamente improbable que haya partículas de plomo gaseoso en los humos de la soldadura. De hecho, estos humos provienen de la combustión del flux o resina, que aún no siendo buenos par nadie, se encuentran también en el humo de cigarrillos, como es el caso de los formaldehidos, tolueno, alcoholes, y ácido hidroclorídrico por nombrar alguno.

La mayor parte de los estudio sobre salud pública, indican que el asma es el principal riesgo para la salud a causa de los humos de soldadura (no el cáncer o el envenenamiento por plomo). Una vez que se desarrolla, es permanente y puede causar hipersensibilidad, de manera que incluso pequeñas cantidades de humo pueden producir ataques asmáticos. Sorprendentemente, los científicos no han podido determinar cuáles son exactamente los efectos que causa el humo en la salud, ni qué cantidades son perjudiciales. Sin embargo, el departamento de salud británico ha establecido límites de exposición de 0,05 mg/m3 durante más de 8 horas y 0,15 mg/m3 durante 15 minutos. Para alcanzar estos límites en algunas condiciones de trabajo será preciso disponer de filtros y extractores de humo.

Volviendo al tema del plomo, hay un amplio acuerdo en que comer, fumar y beber sin lavarse es el mayor factor de riesgo. A pesar del alto punto de ebullición del plomo, también hay acuerdo en que al menos una pequeña cantidad de partículas de plomo están presentes en el humo. Parece que, para la típica soldadura con aleación ded estaño-plomo, con resina en el núcleo, los riesgos, probablemente, no son grandes si los humos provienen de soldaduras que se realizan de vez en cuando. No debemos utilizar temperaturas anormalmente altas, y debemos realizarlas en un área bien ventilada. Si la ventilación no es muy buena, y debemos soldar durante largos períodos de tiempo, debemos utilizar filtros suficientemente buenos.

¿Pero qué pasa con la soldadura sin plomo? La soldadura sin plomo a menudo requiere temperaturas más altas y los fluxes se vuelven más activos , y estos dos factores conducen a humos mucho peores. En este caso , se hace más importante el uso de una campana de extracción.

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PREPARANDO EL TRABAJO

Para empezar, debemos asegurarnos que estén completamente limpios los componentes a soldar

11_corroded_pin_repelling_solderEl flux puede eliminar pequeñas cantidades de óxidos, pero será de poca ayuda si los componentes vienen muy oxidados, con grasa, aceite o suciedad. En la imagen podemos ver como la soldadura no ha quedado bien por estar el pin oxidado. Puede ser necesario el uso de lana de acero o papel de lija fina para eliminar los óxidos. También hay quien dice que no debemos hacer esto porque se crean arañazos que pueden promover una oxidación posterior. Una buena alternativa es utilizar una goma de borrar de color rosa, sobre todo para las pistas de cobre.

 

  • Soportes de trabajo: Hay múltiples dispositivos, como se ve en la fotografía, que pueden ayudarnos a sujetar los componentes cuando soldamos. Unos cocodrilos articulados pueden ser una alternativa barata.

12_clamps

  • Preparación de los cables y patillas: Debemos estañar los cables antes de soldarlos, dándoles la forma adecuada para su posterior colocación, una vez pelado el extremo correctamente.

Pelacables manual: La forma natural de usar el pelacables, es primero cortar el hilo y luego usando el agujero del mismo diámetro que el cable, marcamos a la distancia que queramos eliminar el aislamiento. Por último utilizando la punta del alicate o a mano tiramos del plástico para separar el aislamiento. es conveniente retorcer los hilos cuidadosamente a fin de que queden en su sitio y no estén separados. Pica en la foto para ver una imagen ampliada del proceso.

Pelado manual de un hilo

  • Pelacables automático: De una sola vez cortamos y separamos el aislamiento. 

    Pela-hilos automático

  • Estañado: Al igual que en la soldadura de componentes, la clave es aplicar el estaño al hilo, no a la punta del soldador. Si el hilo está lo suficientemente caliente como para derretir el estaño, entonces colocamos el estaño sobre el hilo para que se funda sobre éste. suele ser necesario que haya un poco de estaño en la punta del soldador para que se forme un puente térmico que permita que el estaño recubra el hilo en su totalidad. Con la práctica veremos como esto se realiza fácilmente. Existen dispositivos que permiten estañar los hilos sumergiéndolos en un pocillo con estaño líquido, aunque es necesario recubrirlos después de flux para que permitan una posterior soldadura. En la imagen vemos todo el proceso de preparación del cable completo.

Estañado de hilos

Preparando un hilo

  • Preparación e inserción de componentes: en primer lugar, doblamos a la medida requerida antes de insertar los componentes. En la producción para equipos de alta fiabilidad, no se usan pinzas con estrías que puedan dejar marcadas las patillas. Estas marcas podrían convertirse en un futuro en puntos de ruptura del componente en caso de que se viera sometido a estrés térmico y/o a vibraciones. Unos alicantes de punta redonda nos harán más fácil hacer conseguir cualquier radio de curvatura.

Preparación de soldadura

A menos que el componente tenga un encapsulado metálico o necesite refrigeración o una limpieza especial, debemos insertarlo hasta que se apoye en la placa. Esto no se aplica a algunos transistores, condensadores electrolíticos, etc, que aunque tengan encapsulados plásticos, debemos alejarlos del punto de soldadura. Debemos doblar las patillas de manera que el componente se mantenga en su lugar durante la soldadura. Es mejor cortar la patilla sobrante antes de soldar, pues con el esfuerzo del corte, puede romperse la unión si se hace con posterioridad. Aquí tenéis un enlace con ejemplos de correcta instalación de los componentes: NASA guide.

Disipación de calor: Algunos semiconductores (transistores y diodos) son especialmente sensibles al calor. Sujetando la patilla con una alicate mientras soldamos protegeremos el componente.

disipando calor

LIMPIEZA Y ESTAÑADO DE LA PUNTA

Punta oxidadaUna limpieza regular facilita la soldadura y aumenta la vida de la punta:La capacidad de la punta para transmitir, se reduce drásticamente cuando se ve cubierta de óxido y residuos de flux quemados. No sólo se impide una buena transferencia de calor, sino que además los residuos interfieren la soldadura, incrustándose en ella y haciéndola ineficaz. Por todo esto es conveniente limpiar la punta después de cada proceso de soldadura.

 

esponja para limpiar la puntaSe puede limpiar el soldador en el borde de un agujero cortado en una esponja ayudando a eliminar los óxidos más fácilmente. También se puede utilizar un utensilio compuesto de virutas de metal blando que están recubiertos con resina. Introduciremos la punta frotándola con el metal un par de veces. Este procedimiento reduce el choque térmico que se produce al limpiarlo con la esponja húmeda, permitiendo prolongar la vida de la punta.Limpieza con virutas de metal y resina

Normalmente el hecho de cubrir la punta con estaño con resina, ayudará a eliminar los óxidos, pero si ésto no es posible, disponemos en el mercado de varios productos que nos ayudarán a limpiar la punta perfectamente.

Estañado de la puntaEstañado de la punta: Añadiremos una pequeña cantidad de estaño a la punta una vez limpia, de forma que la recubra por completo. Esto mejorará las siguientes soldaduras a realizar, al permitir una eficaz transferencia del calor a los componentes.

 

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CALENTAR Y SOLDAR LA UNIÓN

CALENTAR LA ZONA A SOLDAR: Situar la punta del soldador de tal forma que toque a la vez la patilla del componente y la zona de la pista donde debe quedar soldada (pad). Lo más importante es conseguir tanta superficie de contacto como sea posible.

Colocación de la punta para soldar

Producir un puente térmico: Añadiendo una pequeña cantidad de estaño entre la punta y el elemento a soldar, permitirá transferir el calor mucho más rápidamente a través del estaño líquido que si estuviera seca. Este paso no será necesario si existe bastante estaño en la punta procedente del estañado posterior a una limpieza de punta.

Iniciar un puente térmico

Aplicar estaño en el lado opuesto: Se debe aplicar el estaño a los elementos a soldar, no al soldador. Debemos asegurarnos de que los elementos a soldar, estén suficientemente calientes, de forma que el estaño se derrita cubriéndolos. Si hacemos esto, el estaño fluirá hacia la fuente de calor, rodeándo la zona a unir hasta cubrirla totalmente.

Añadiendo estaño

Tiempo: La soldadura deberá completarse entre 2 y 5 segundos si utilizamos estaño estándard 60/40, 63/37 de aleación con plomo, y hasta 7 segundos si usamos estaño sin plomo. El estaño sin plomo tarda más en hacerse fluido.

La soldadura no es sólo la solidificación de un conjunto, el estaño aportado a la soldadura se disuelve y reacciona químicamente con el cobre dando lugar a una nueva zona de material, llamada "capa intermetálica". Si bien esta capa es la que provoca un excelente vínculo térmico y eléctrico, también es muy frágil, Si doblamos su espesor se reduce la resistencia a la tracción conjunta a la mitad. Dado que esta capa crece más rápidamente a temperaturas más altas, en las soldaduras debemos tener cuidado con la temperatura y el tiempo empleado. Si recalentamos una soldadura, sólo la empeoraremos. Por otra parte pasados 10 segundos, el flux se habrá quemado por completo y ya no servirá.

Por último, apartar el estaño, y a continuación el soldador: Debemos retirar el soldador con un movimiento rápido, con el fin de que no queden picos en la soldadura

Retirando el estaño

Galería de buenas y malas soldaduras: En las soldaduras con aleaciones de plomo, la unión de las superficies debe presentar una rampa suave y brillante. La soldadura sin plomo presenta una superficie menos brillante.

Una lista de posible defectos y requerimientos para soldaduras publicado por la NASA

Soldaduras correctas:

Soldaduras correctas

Soldaduras muy buenas:

Soldaduras correctas integrado DIL

¿Cuánto estaño debemos aportar a la soldadura? no se necesitan grandes cantidades de estaño, sólo el necesario para recubri el pad y la patilla sin discontinuidades. Una medida para ver si la cantidad es adecuada, consiste en poder apreciar el contorno de la patilla en la soldadura. Si no podemos verlo, no sabremos si el estaño se ha fundido adecuadamente o se ha solidificado sin más sobre la patilla. Esto vale para todos los tipos de soldadura, cables, patillas, conectores o montaje superficial. La soldadura no debe ocultar los cables o pistas.

¿Cuánto estaño hay que poner?

Soldaduras movidas: Si movemos los componentes durante la solidificación, la estructura interna de la soldadura presentará fracturas, esto conlleva una alta resistencia óhmica y por tanto una conexión fallida, a la vez que una unión más frágil. La soldadura presentará un granulado típico que caracteriza a las soldaduras frías.

Soldadura movida

Soldaduras muy defectuosas:

Soldaduras muy defectuosas

 

LIMPIEZA

Aunque algunos flux, catalogados como "sin necesidad de limpieza", no necesiten ningún proceso, la mayoría de los productos presentan compuestos que pueden ser agresivos para las pistas o incluso capaces de atraer y retener el polvo, lo cual podría ocasionar incluso algún cortocircuito

El alcohol isopropílico funciona bien para limpiar los restos de flux, pero debemos utilizarlo inmediatamente después de acabada la soldadura, antes de que los residuos se endurezcan. En la imagen tenemos un recipiente adecuado para este uso. Cuando presionamos con el pincel, sale una pequeña cantidad de alcohol que utilizaremos para humedecerlo. Si no presionamos, el bote queda cerrado, impidiendo la evaporación. Con el pincel impregnado en alcohol, eliminamos los restos de flux presentes en el entorno de las soldaduras realizadas.

Limpieza de soldaduras

Limpieza con brocha y ácido

 

 

PROTECCIÓN

En algunos casos se puede añadir un recubrimiento a las conexiones para mantenerlos apartados del polvo y la humedad

Esto es básicamente un recubrimiento que se ajusta a la superficie de las piezas, y hay muchos tipos diferentes. Debemos tener en cuenta que si el circuito debe ser reparado, estos revestimientos pueden ser muy difíciles de quitar

Material para recubrir circuitos impresos

 

DESOLDANDO COMPONENTES

Procesos de desoldadura

Para desoldar

  • Las tres formas más baratas de realizar la desoldadura de componentes se muestran en la fotografía: un desoldador de bomba de vacío o "chupón", la trenza de desoldar y el soldador con punta de desoldar con pera de goma.

Chupón para desoldar

  • Esta bomba de vacío permite retirar el estaño de las soldaduras en procesos de reparación y/o sustitución. Con el émbolo activado, se aplica calor a la soldadura con el soldador. Cuando el estaño se derrite, se aplica el desoldador y se suelta el émbolo. Mediante absorción se retira el estaño. En los agujeros metalizados de las placas de doble capa o multicapa, puede ser necesario añadir algo más de estaño antes de absorber, ya que si hay algún pequeño punto sin estaño, el aire que pasa por él enfriará el estaño dentro del agujero y no se podrá extraer. Debe procurarse que se haga el vacío para absorber correctamente.

Desoldador

  • El desoldador funciona igual que el anterior, pero es más sencillo de usar, pues el vacío lo producimos soltando la pera, previamente presionada, una vez veamos que el estaño se hace líquido. Es importante dar calor a toda la zona de la soldadura, girando suavemente la punta sobre el pad mientras se calienta.

Desoldando con trenza o malla

  • Cuando no es posible desoldar el componente por completo con cualquiera de los dispositivos anteriores, podemos recurrir a la trenza de desoldar. Esta absorbe los restos de estaño por capilaridad. Está formada por una trenza de hilos de cobre muy finos recubiertos de flux. Si la colocamos sobre la soldadura a eliminar y a continuación aplicamos calor sobre ella, ésta se impregnará del estaño que haya en su parte inferior, al fluir éste hacia la fuente de calor. Este proceso mejora si el soldador tiene un poco de estaño en su punta, para favorecer el puente térmico.

desoldando SMD

  • Desoldando SMD: Los dispositivos de montaje superficial (SMD) son bastante más difíciles de desoldar, pues es muy difícil retirar el estaño patilla a patilla sin sobrecalentar la placa ni destruir las finas pistas. Los métodos profesionales requieren el uso de costosas estaciones de trabajo con pistolas de aire caliente o puntas especiales como las mostradas arriba que calientan todas las patillas a un tiempo.

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VIDEOS

Otro vídeo sobre como soldar un componente SMD

http://www.dailymotion.com/video/x346id_hand-solder-5mm-qfp_tech

Sustituyendo un componente SMD con flux o resina y barra de soldar

{youtube}5zyO_pb6n_8{/youtube}

 

VÍDEO SOLDADURA SMD

VÍDEOS SOLDADURA SMD USANDO PASTA DE SOLDAR