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Minimiza el incremento de temperatura entre las areas del PCB.
Tipos de Ola
1.
Simple (Laminar)
Ola laminar usada en PCB de Throuh – Hole.
2.
Doble (Laminar/Turbulenta).
Ola turbulenta seguida de ola laminar usada en PCB con componentes de SMT en el lado de la
soldadura. La ola turbulenta previene el efecto de sombra en los componentes.
SISTEMAS INERTES (Nitrógeno)
Beneficios
1.
Previene oxidación.
Facilita el uso de fluxes No-Clean.
2.
No decolaración en los PCB.
3.
Reduce la formación de escorias
Menos mantenimiento requerido.
Menos soldadura utilizada.
Menos escoria que disponer.
Tipos de Sistemas Inertes (con Nitrógeno).
1.
Sistema de Túnel Inerte
Ambiente inerte en precalentadores y ola.
Consumo de nitrógeno: 1400 – 2400 CFH.
2.
Sistema Inerte Limitado.
Ambiente inerte solo en la ola
Consumo de nirógeno: 300 CFH.
PARAMETROS DEL PROCESO
Orientación de la Tarjeta.
Los conectores e IC’s deben viajar perpendicularmente a la ola. Los chips deben de viajar
paralelamente a la ola.
Flux.
Verifique que el flux séa aplicado uniformemente en el PCB.
Seleccione un flux adecuado al proceso. Si se requiere el uso de la ola turbulenta el flux debe sobrevivir
mayor tiempo en contacto con la ola de soldadura.
Velocidad del Coveyor.
El tiempo de contacto con la ola es función de la velocidad del conveyor y el area de contacto con la
ola.
Ajustar la velocidad del conveyor de acuerdo al tiempo de contacto especificado (Típico: 1.5 – 3.5 seg.)
El tiempo de contacto es el acumulado entre las olas turbulentas y
laminar.
Pump
Pump
Turbulent
Wave
Laminar (Lamda)
Wave
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Precalentamiento.
1.
Precalentar tan rápido como séa posible pero sin exceder 2ºC/Segundo, medido en el lado superior
de la tarjeta. Exceder 2ºC/Segundo (3.5ºF/Segundo) puede causar daño a los componentes debido
a choque térmico.
2.
Fluxes VOC Free.
Es optimo llevar la mayoria de los fluxes VOC Free hasta los 105-120º C (220º- 250º F).
Temperaturas inferiores pueden resultar salpicaduras.
Temperaturas superiores pueden volatilizar prematuramente los activadores causando
defectos de cortos de soldadura.
Temperatura del Crisol.
El rango recomendado es de 460 – 500º F (235 – 260º C).
El uso de dos olas limita la actividad del flux. Use la ola turbulenta solo si tiene
componentes de SMT en el lado de abajo del PCB.
Contaminación y Controles
La pureza de la soldadura tiene una gran efecto en la parte terminada y el numero de rechazos. Por
consiguiente entender los efectos de la contaminación de la soldadura obviamente nos puede llevar a mejorar la
calidad de las partes producidas a un costo reducido. Se recomienda no ignorar los efectos perjudiciales de las
impurezas de la soldadura en la calidad y el indice de producción del equipo de soldadura por inmersión o de
onda. Algunos de los problemas que prevalecen a causa de soldadura contaminada son uniones opacas o
asperas, puentes y no poderse “mojar”. Cambiar la soldadura no es necesariamente la solución. Las soldaduras
se pueden dividir en tres grupos básicos:
1).- Soldadura Reciclada
2).- Virgen.
3).- Alto Grado de Pureza.
Soldadura reciclada es desperdicio de Estaño y Plomo que se puede comprar y refinar por medio de
procedimientos metalurgicos regulares. Los altos niveles de impureza pueden provocar problemas en las lineas
de producción en masa. Soldadura Virgen este termino se refiere a la soldadura que estan compuestas de
Estaño y Plomo estraidos del mineral. El nivel de pureza del Estaño y Plomo de esta materias primas es alto y
excede, en muchos aspectos de la magnitud y las normas (ASTM & QQS-571). Soldadura de alto grado de
pureza se selecciona Estaño y Plomo con bajo nivel de impurezas y se produce soldadura con bajo nivel de
impurezas.
Antes de discutir problemas y soluciones considere la fuente de la contaminación metálica en un crisol u onda
durante la manufactura. Obviamente en una parte del equipo bien fabricada, las paredes del recipiente para el
metal fundido, al igual que la bomba y todas las demás superficies que llegan a estar en contacto con la
soldadura estan hechas con un metal como el acero inoxidable. La contaminación del baño, por consiguiente,
puede resultar unicamente por el contacto con el trabajo mismo.
Esto significa que un numero limitado de elementos se adquieren, dependiendo de la linea de producción. En
el crisol de inmersión, esto significa que se podra encontrar cobre y zinc, al soldar con ola ensambles
electrónicos y tablillas de circuitos impresos, significa que se podra encontrar cobre y oro. En otras palabras, un
baño de soldadura solo se puede contaminar con aquellos metales con los que esta en contacto y los cuales
son solubles en la soldadura.
Al ir subiendo el nivel de contaminación, la calidad de la soldadura se deteriora. Sin embargo, no existe una
regal clara en cuanto al nivel de contaminación metálica donde la soldadura ya no se puede emplear.
No podemos prevenir que los materiales de los PCB toquen el baño e inevitablemente contaminaran la
soldadura hasta cierto grado. No existen valores absolutos para todas las condiciones. El límite depende de los
requisitos de especificación, diseño del PCB, solderabilidad, espaciado de los circuitos, tamaño de los
conectores y otros parámetros. Establezca sus propios niveles de contaminación.
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Los Efectos de Contaminantes Comunes
Cobre
Uniones con apariencia arenosa, la capacidad de mojarse se ve
reducida.
Aluminio
Uniones arenosas, aumenta la escoria en el crisol.
Cadmio
Reduce la capcidad de mojado de la soldadura, causa que la
unión se vea muy opaca.
Zinc
Provoca que el indice de escoria aumente, las uniones se ven
escarchadas.
Antimonio
En cantidades arriba de 0.5% puede reducir la capacidad de
mojarse de la soldadura. En pequeñas cantidades mejora la
capacidad de baja temperatura de la unión de la soldadura.
Hierro
Produce niveles excesivos de escoria.
Plata
Puede provocar uniones opacas, en concentraciones muy altas
hara que la soldadura sea menos movil. No es un contaminante
malo. Se añade a algunas aleaciones en forma deliberada.
Nickel
En pequeñas concentraciones, provoca pequeñas burbujas o
ampollas en la superficie de la unión.
Nota:
La union de la soldadura tiene apariencia opaca. El antimonio elimina este efecto.
OTROS CONTAMINANTES
Fosforo, Bismuto, Indio, Sulfuro, arsenico, etc. Algunos de estos pueden considerarse contaminantes, sin
embargo, unos de ellos se añaden a la soldadura en forma deliberada para fines especiales. Para soldar las
tablillas a máquinas, se consideran materiales que pueden provocar contaminación de las uniones.
La escoria es el óxido que se forma en la superficie de la soldadura. El indice de la generación de escoria
depende de la temperatura y la agitación. Mucho de lo que aparenta ser escoria es, en realidad, pequeños
globules de soldadura contenidos en una pequeña pelicula de óxido. Entre mas turbulenta sea la superficie de
la soldadura, mas escoria se produce. Los contaminantes tambien juegan un papel importante en la formación
de escoria. Los elementos que oxidan contribuyen a esta formación. Aunque se cree que la escoria es
perjudicial en los procesos de soldadura de ola, el óxido de la superficie protéje contra oxidación futura. No es
necesario quitarla escoria con frecuencia, unicamente si interfiere con la acción de la ola o si la ola consiste en
escoria.
Quitar la escoria una vez al día es, por lo general suficiente. Las areas donde se puede controlar la escoria
son la temperatura y la agitación. Se ha encontrado que lo que se considera escoria es una mezcla de
compuestos intermetalicos y escoria. Es importante quitar la acumulación superficial del crisol con herramientas
que permitan que el metal se vuelva al crisol y solamente se quite la escoria. Se han empleado muchas cosas
para reducir la escoria, pero mientras haya exposición al oxigeno, se generara escoria.
PERFILES TERMICOS
~ 7°
9
Este asegura que el proceso por soldadura de ola este en control. El analizador térmico es una herramienta
de medición (Temperatura VS Tiempo) y detecta los cambios que presenta en proceso de soldadura en la
máquina.
PERFIL
Esta definido como el traza un gradiente térmico por unidad de tiempo.
Los perfiles térmicos analizan:
Cuantifican los Parametros de los Precalentadores
La Temperatura de la Ola.
El Paralelismo.
Tiempo de Contacto (Tiempo de Contacto como la Velocidad del Conveyor).
Tabla de Diagnóstico
Cortos
Flux insuficiente.
Precalentamiento fuera de especificación.
Orientación de PCB Incorrecta.
Soldadura contaminada.
Temperatura del crisol baja.
Altura de la ola incorrecta.
Escoria de la ola.
Ola desnivelada.
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Insuficiencias
Relación alta de hoyo a terminal.
Altura de ola incorrecta.
Ola desnivelada.
Soldabilidad PCB/Componentes.
Bolas de Soldadura
Precalentamiento fuera de especificación.
Tipo de mascarilla.
Flux insuficiente.
Tiempo de contacto excesivo.
Uso de ola turbulenta.
Pobre calidad de PTH (Fractura en Pared).
Bibliografia
Manual de Alpha-Fry Technology
A cook Electronic Company.
U.S.A. 2002
Manual de Soldadura de Omega.
Soldaduras Omega S. A. de C.V.
México 2000
Circuits Assembly
Por:
Ing. Ma. Dolores Pitta Landa
UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL NORESTE
Maestria en Productividad.
dpitta@siimex.com
Mister Wong
Portal para Investigadores y Profesionales
