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7/21/2019 el proceso de soldadura.doc

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El proceso de soldadura

1. Qu es Soldadura ?2. Flux

3. Soldadura por ola4. Soldaduras5. Parmetros del proceso6. Cotam!ac!" # Cotroles$. Per%!les trm!cos&. '!(l!o)ra%!a

Que es Soldadura ? La Soldadura es un metal fundido que une dos piezas de metal, de la misma manera querealiza la operacin de derretir una aleacin para unir dos metales, pero diferente de cuando sesoldan dos piezas de metal para que se unan entre si formando una unin soldada.

En la industria de la electrnica, la aleacin de estao y plomo es la ms utilizada, aunqueexisten otras aleaciones, esta combinacin da los mejores resultados. La mezcla de estos doselementos crea un suceso poco comun. Cada elemento tiene un punto eleado de fundicin,pero al mezclarse producen una aleacin con un punto menor de fundicin que cualquiera de los

elementos para esto debemos de conocer las bases para soldar. Sin este conocimiento es dif!cilisualizar que ocurre al "acer una unin de soldadura y los efectos de las diferentes partes delproceso. El estao tiene un punto de fundicin de #$%& '( el plomo se funde a los )*%& '. +er rafica,en este diarama de proporcin de Estao-lomo consiste de dos parametros, uno de ellos es latemperatura en el eje ertical y la otra es la concentracin en el eje "orizontal. La concentracinde estao es la concentracin del plomo menos /%%. En el lado izquierdo del diarama puedeer /%%0 de estao, en el lado derec"o del diarama puede er /%%0 de plomo. Las curasdiiden la fase l!quida de la fase pastosa. La fase pastosa de la izquierda de la linea diide elestado l!quido del estado slido. 1sted puede er que estas lineas se unen en un puntocorrespondiente a una temperatura de /23& C o 3)/& ', a este punto se le llama punto eutectico.La aleacin )30 estao y 340 plomo tienen la misma temperatura slida y l!quida. astoso o enpasta sinifica que existen ambos estados, slido y l!quido. Entre mas alto sea el contenido de

plomo, mayor sera el campo pastoso. Entre mas alto sea el estao menor sera el campopastoso. La soldadura preferida en la electrnica es la aleacin eutectica debido a su inmediatasolidificacin.

*!a)rama de Fase


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+eor!a de Soldadura5ntes de "acer una union, es necesario que la soldadura 6moje6 los metales bsicos o metalesbase que formaran la unin. Este es el factor mas importante al soldar. 5l soldar se forma una

unin intermolecular entre la soldadura y el metal. Las moleculas de soldadura penetran laestructura del metal base para formar una extructura slida, totalmemte metlica.

Plast!c,!-u!d

Sol!d Eutect!c Solder

Perceta)e o% +!

Tin-Lead Phase Diagram


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Si la soldadura se limpia mientras esta aun derretida, sera imposible retirarla completamente.Se "a uelto una parte interal de la base. Si unmetal raso se sumere en aua no se 7mojara6no importa que tan deado sea el aceite, se formarn bolitas de aua que se pueden sacudir dela superficie. Si el metal se laa en aua caliente utilizando deterente y se seca con cuidado,sumeriendolo de 8ueo en aua, el liquido se extendera completamente sobre la superficie yformara una pequea capa. Esta capa de aua no se puede quitar a menos que se seque. Elmaterial esta entonces 7mojado6. Cuando el aua moje el metal entonces esta perfectamentelimpio, de tal forma la soldadura mojara el metal cuando las superficies de la soldadura y delmetal estan completamente limpias. El niel de limpieza que se requiere es muc"o mayor que

con el aua sobre el metal. ara tener una 9uena unin de soldadura, no debe de existir nadaentre los dos metles. Cas! todos los metles se oxidan con la exposicin al aire y "asta la capamas delada impedira que la soldadura moje el metal.

Capas Intermetalicas-Es una unin de soldadura se forma una capa de

compuesto intermetlico entre el estao y el

metal base.

- La velocidad de crecimiento de la capaintermetlica se incrementa al aumentar latemperatura.

Dewetting: Fenomeno en la cual la soldadura fundida se retira

de una superficie previamente mojada.

Causas posibles son superficies intermetlicas

pasivadas en PCBs con !"#L$ metal base o%idado

en las terminales de los componentes y otras

superficies metlicas$ etc.

Wetting: Es la accin &ue tiene lu'ar entre la

soldadura l(&uida y la superficie slida de la

parte a ser soldada.


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El flux o desoxidante sobrepasa la mayor parte de este problema, como se era mas aldelante. Cuando se unen dos superficies limpias de metal y se sumeren en soldadura fundida, lasoldadura mojara el metal y subira "asta llenar los espacios entre las superficies contiuas. 5esto se le conoce como la acc!" cap!lar.Si las superficies no estan limpias, no ocurrira laoperacin de mojado y la soldadura no llenara la unin. Cuando las tablillas con orificioscromados por una ola de soldadura, es esta fuerza la que llena los orificios y produce un llenadoen la superficie superior. La presin de la ola no es lo que produce, esto si no la accin capilar dela soldadura. :odos "emos isto insectos que caminan sobre la superficie de un estanque sin mojarse laspatas. Ellos se apoyan sobre una capa o fuerza inisible llamada tension de la superficie. Esta es

la misma que "ace que el aua se consere en bolitas sobre el metal aceitoso. La tensin de lasupercie es la capa delada que se e sobre la superficie de la soldadura derretida. Loscontaminantes de la soldadura pueden incrementar la tensin de la superficie y la mayoriapueden controlarse cuidadosamente. La temperatura de la soldadura tambien afectara la tensinde la superficie, reduciendola al incrementar su temperatura. Este efecto es pequeo comparadoal de la oxidacin.

FluxEl propos!to del %lux

;educe xidos en todas las superficies inolucrados en la unin de soldadura.

;educe la tensin superficial de la soldadura fundida.

5yuda apreenir la reoxidacin de la superficie durante la soldadura.

5yuda a transferir calor a las superficies a soldar.

+!pos de Flux

; < ;esina, fue el primer flux utilizado en la electrnica y aun es empleado. Esta

"ec"o de saia que emana de alunos arboles =no "aluros-no cidos oranicos>.5decuado para limpieza con solente-saponificador. Este flux debe de ser laado.

;?5 < ;esina ?edia 5ctiada ="aluros limitados, cidos ornicos debiles

limiados>5decuado para limpieza con solente-saponificador

;5 < ;esina 5ctiada ="aluros-cidos ornicos d@biles>. 1sado por alunos como

noAclean, usualmente con solente-saponificador.

;S5 < ;esina Super 5ctiada =alto niel de "aluros y cidos ornicos>. Limpiado

con solente-saponificador.

No Wetting: Cual&uier contaminante como %ido en la

superficie a ser soldada sera una barrera &ue

impedir el mojado.

Capa de Oxido


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B5 < Branico 5ctiado =alto niel de "aluros, alto niel de cidos ornicos fuertes>.

ebe de ser laado con aua o saponificador

8BACLE58 < Los residuos no se laan, no deradan la ;esistencia al 5islamiento de

Superficie =SD;>.8BACLE58

;ESD85 85:1;5L SD8:E:DC5 < 5cidos Brnicos d@biles y "aluros.

;ESD85 85:1;5L SD8:E:DC5 < 5cidos ornicos d@biles solamente =sin"aluros>.+BCA';EE < 5cidos ornicos d@biles usualmente libres de resinas. El alco"oles reemplazado por aua.

Soldadura por la

F,/0

Cotrol de Cote!do de S"l!dos1. Fraedad Espec!fica

fluxes de altos slidos =G /%0>.

2. :itulacin 'luxes bajos a medios en slidos =H /%0>.

Los fluxes utilizados en los sistemas sellados no pierden solente y por lo tanto no requierende este control.

AAA todos de pl!cac!"

/. Espuma*. Bla

1tilizados para fluxes tipo B5, ;?5 y ;5

;equieren control estricto del contenido de slidos.

3. Spray 1tilizado para fluxes 8oAClean.

S,**/S

leac!" Estdard)30 de Estao y 340 de lomo

S!de !e7S!de !e7

'luxer

re"eaters Solder Iae

CoolinStae

Coneyor

F,/0

3E43+.4

S8.P 394


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La aleacin eutectica )30 de Sn y 340 de b es una aleacin especial donde lafusion ocurre a una sola temperatura que es de /23& C =3)/& '>.

9mpure:as etl!cas uedenJ

Causar defectos seeros de cortos =particularmebte cuando el "ierro excede

%.%%$0 y el Kinc excede %.%%30>.

ebilitar la resistencia de la union de la soldadura.

Dncrementar la razn de formacin de escoria.

Causar uniones opacas o ranulosas.

;educir la capacidad de mojado =particularmente el azufre>.

9mpure:as ;o etl!cas=Bxidos Dncluidos>.

Las impurezas no metlicas u xidos inluidos se mojan muy bi@n en la soldadura

fundida y no se separan de la soldadura de la escoria.

Los xidos incluidos incrementan la iscosidad de la soldadura fundida, causando

cortos y picos =icicles>.

Los xicos incluidos pueden ser medidos mediante la rueba de Dnclusin de Escoria

=ross Dnclusion :est>.

PEC,E;+*ES < ,S

Fuc!" del Percaletam!eto

Eapora los solentes del flux =D5, 5ua> reiene c"oque t@rmico de los C9 y de los componentes.

5ctia el 'lux.

ermite que la soldadura fluya atraes del C9.

+!pos de Precaletadores/. ;adiante

=a>e

Soldereser>o!r

Pr!tedC!rcu!t'oard

S,*E P+

PE8E+E 1PE8E+E 2

CONVEYORSPEE*

9CPCESS

'* +EPE+/E

SE++9;

2@@A

VelocidadConveyor

Precalentadores

Micro-Proceso

Temp. PCB

Setting

Solder Pot

200 C


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abilidad pobre para eaporar el aua de los fluxes =+BC 'ree>, pudi@ndose

enerar bolas de soldadura.

:ransparencia de calor selectia.

*. Coneccin 'orzada

5lta eficiencia en transparencia de calor.

+olatiza el aua de los fluxes =+BC 'ree>.

?inimiza el incremento de temperatura entre las areas del C9.+!pos de la

/. Simple =Laminar>Bla laminar usada en C9 de :"rou" < ole.

*. oble =Laminar-:urbulenta>.Bla turbulenta seuida de ola laminar usada en C9 con componentes de S?: en ellado de la soldadura. La ola turbulenta preiene el efecto de sombra en loscomponentes.

S9S+ES 9;E+ES B;!tr")eo

'ee%!c!os/. reiene oxidacin.

'acilita el uso de fluxes 8oAClean.*. 8o decolaracin en los C9.3. ;educe la formacin de escorias

?enos mantenimiento requerido.

?enos soldadura utilizada.

?enos escoria que disponer.

+!pos de S!stemas 9ertes Bco ;!tr")eo./. Sistema de :Mnel Dnerte

5mbiente inerte en precalentadores y ola.

Consumo de nitrenoJ /#%% < *#%% C'.

*. Sistema Dnerte Limitado.

5mbiente inerte solo en la ola

Consumo de nirenoJ 3%% C'.

PE+S *E, PCES

r!etac!" de la +arDeta.

Los conectores e DCNs deben iajar perpendicularmente a la ola. Los c"ips deben de

iajar paralelamente a la ola.Flux.

+erifique que el flux s@a aplicado uniformemente en el C9.

Seleccione un flux adecuado al proceso. Si se requiere el uso de la ola turbulenta el flux

debe sobreiir mayor tiempo en contacto con la ola de soldadura.

PumpPump

Turbulent

WaveLaminar Lamda!

"ave


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eloc!dad del Co>e#or.

El tiempo de contacto con la ola es funcin de la elocidad del coneyor y el area de

contacto con la ola.

5justar la elocidad del coneyor de acuerdo al tiempo de contacto especificado =:!picoJ

/.$ < 3.$ se.>El tiempo de contacto es el acumulado entre las olas turbulentas y

laminar.

Precaletam!eto.

/. recalentar tan rpido como s@a posible pero sin exceder *&C-Seundo, medido enel lado superior de la tarjeta. Exceder *&C-Seundo =3.$&'-Seundo> puede causardao a los componentes debido a c"oque t@rmico.

*. 'luxes +BC 'ree. Es optimo llear la mayoria de los fluxes +BC 'ree "asta los /%$A/*%& C

=**%&A *$%& '>. :emperaturas inferiores pueden resultar salpicaduras.

:emperaturas superiores pueden olatilizar prematuramente los

actiadores causando defectos de cortos de soldadura.+emperatura del Cr!sol.

El rano recomendado es de #)% < $%%& ' =*3$ < *)%& C>.

El uso de dos olas limita la actiidad del flux. 1se la ola turbulenta solo si

tiene componentes de S?: en el lado de abajo del C9.

Cotam!ac!" # Cotroles La pureza de la soldadura tiene una ran efecto en la parte terminada y el numero derec"azos. or consiuiente entender los efectos de la contaminacin de la soldadura obiamentenos puede llear a mejorar la calidad de las partes producidas a un costo reducido. Serecomienda no inorar los efectos perjudiciales de las impurezas de la soldadura en la calidad yel indice de produccin del equipo de soldadura por inmersin o de onda. 5lunos de losproblemas que prealecen a causa de soldadura contaminada son uniones opacas o asperas,puentes y no poderse 7mojar6. Cambiar la soldadura no es necesariamente la solucin. Lassoldaduras se pueden diidir en tres rupos bsicosJ

/>.A Soldadura ;eciclada *>.A +iren. 3>.A 5lto Frado de ureza.

Soldadura reciclada es desperdicio de Estao y lomo que se puede comprar y refinar pormedio de procedimientos metaluricos reulares. Los altos nieles de impureza pueden proocarproblemas en las lineas de produccin en masa. Soldadura +iren este termino se refiere a lasoldadura que estan compuestas de Estao y lomo estraidos del mineral. El niel de pureza delEstao y lomo de esta materias primas es alto y excede, en muc"os aspectos de la manitud ylas normas =5S:? O PPSA$4/>. Soldadura de alto rado de pureza se selecciona Estao ylomo con bajo niel de impurezas y se produce soldadura con bajo niel de impurezas. 5ntes de discutir problemas y soluciones considere la fuente de la contaminacin metlica enun crisol u onda durante la manufactura. Bbiamente en una parte del equipo bien fabricada, lasparedes del recipiente para el metal fundido, al iual que la bomba y todas las dems superficies


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que llean a estar en contacto con la soldadura estan "ec"as con un metal como el aceroinoxidable. La contaminacin del bao, por consiuiente, puede resultar unicamente por elcontacto con el trabajo mismo. Esto sinifica que un numero limitado de elementos se adquieren, dependiendo de la linea deproduccin. En el crisol de inmersin, esto sinifica que se podra encontrar cobre y zinc, alsoldar con ola ensambles electrnicos y tablillas de circuitos impresos, sinifica que se podraencontrar cobre y oro. En otras palabras, un bao de soldadura solo se puede contaminar conaquellos metales con los que esta en contacto y los cuales son solubles en la soldadura. 5l ir subiendo el niel de contaminacin, la calidad de la soldadura se deteriora. Sin embaro,no existe una real clara en cuanto al niel de contaminacin metlica donde la soldadura ya nose puede emplear. 8o podemos preenir que los materiales de los C9 toquen el bao e ineitablementecontaminaran la soldadura "asta cierto rado. 8o existen alores absolutos para todas lascondiciones. El limite depende de los requisitos de especificacin, diseo del C9,solderabilidad, espaciado de los circuitos, tamao de los conectores y otros parametros.Establezca sius propios nieles de contaminacin.

,os E%ectos de Cotam!ates Comues

Co(re1niones con apariencia arenosa, la capacidad de mojarse se ereducida.

lum!!o 1niones arenosas, aumenta la escoria en el crisol.

Cadm!o

;educe la capcidad de mojado de la soldadura, causa que la

unin se ea muy opaca.

!crooca que el indice de escoria aumente, las uniones se enescarc"adas.

t!mo!o

En cantidades arriba de %.$0 puede reducir la capacidad demojarse de la soldadura. En pequeas cantidades mejora lacapacidad de baja temperatura de la unin de la soldadura.

8!erro roduce nieles excesios de escoria.

Plata

uede proocar uniones opacas, en concentraciones muy altas"ara que la soldadura sea menos moil. 8o es un contaminante

malo. Se aade a alunas aleaciones en forma deliberada.

;!celEn pequeas concentraciones, prooca pequeas burbujas oampollas en la superficie de la unin.

;ota La union de la soldadura tiene apariencia opaca. El antimonio elimina este efecto.


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+S C;+9;;+ES 'osforo, 9ismuto, Dndio, Sulfuro, arsenico, etc. 5lunos de estos pueden considerarsecontaminantes, sin embaro, unos de ellos se aaden a la soldadura en forma deliberada parafines especiales. ara soldar las tablillas a mquinas, se consideran materiales que puedenproocar contaminacin de las uniones. La escoria es el xido que se forma en la superficie de la soldadura. El indice de la eneracinde escoria depende de la temperatura y la aitacin. ?uc"o de lo que aparenta ser escoria es,en realidad, pequeos lobules de soldadura contenidos en una pequea pelicula de xido.Entre mas turbulenta sea la superficie de la soldadura, mas escoria se produce. Loscontaminantes tambien juean un papel importante en la formacin de escoria. Los elementosque oxidan contribuyen a esta formacin. 5unque se cree que la escoria es perjudicial en losprocesos de soldadura de ola, el xido de la superficie prot@je contra oxidacin futura. 8o esnecesario quitarla escoria con frecuencia, unicamente si interfiere con la accin de la ola o si la

ola consiste en escoria. Puitar la escoria una ez al d!a es, por lo eneral suficiente. Las areas donde se puedecontrolar la escoria son la temperatura y la aitacin. Se "a encontrado que lo que se consideraescoria es una mezcla de compuestos intermetalicos y escoria. Es importante quitar laacumulacin superficial del crisol con "erramientas que permitan que el metal se uela al crisoly solamente se quite la escoria. Se "an empleado muc"as cosas para reducir la escoria, peromientras "aya exposicin al oxieno, se enerara escoria.

PEF9,ES +E9CS

Este aseura que el proceso por soldadura de ola este en control. El analizador t@rmico es

una "erramienta de medicin =:emperatura +S :iempo> y detecta los cambios que presenta enproceso de soldadura en la mquina.PEF9,Esta definido como el traza un radiente t@rmico por unidad de tiempo.Los perfiles t@rmicos analizanJ

Cuantifican los arametros de los recalentadores

La :emperatura de la Bla.

El aralelismo.

:iempo de Contacto =:iempo de Contacto como la +elocidad del Coneyor>.

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+a(la de *!a)"st!coCortos

'lux insuficiente.

recalentamiento fuera de especificacin.

Brientacin de C9 Dncorrecta. Soldadura contaminada.

:emperatura del crisol baja.

5ltura de la ola incorrecta.

Escoria de la ola.

Bla desnielada.

9su%!c!ec!as

;elacin alta de "oyo a terminal.

5ltura de ola incorrecta.

Bla desnielada.

Soldabilidad C9-Componentes.


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'olas de Soldadura

recalentamiento fuera de especificacin. :ipo de mascarilla.

'lux insuficiente.

:iempo de contacto excesio.

1so de ola turbulenta.

obre calidad de : ='ractura en ared>.

'!(l!o)ra%!a?anual de 5lp"aA'ry :ec"noloy

5 cooQ Electronic Company.1.S.5. *%%*

?anual de Soldadura de Bmea.Soldaduras Bmea S. 5. de C.+.


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?@xico *%%%Circuits 5ssemblyRRR.circuitsassembly.comRRR.iupui.edu-eet3)%-m*%%TRae."tmRRR.t"epdfs"op.co.uQ-ppm-asp-Rae.asp

orJ9). a. *olores P!tta ,ada18D+E;SD5 51:B8B?5 EL 8B;ES:E?aestria en roductiidad.dp!ttaGs!!mex.com
http://www.circuitsassembly.com/http://www.iupui.edu/~eet360/m200_wave.htmhttp://www.thepdfshop.co.uk/ppm/asp/wave.aspmailto:[email protected]://www.circuitsassembly.com/http://www.iupui.edu/~eet360/m200_wave.htmhttp://www.thepdfshop.co.uk/ppm/asp/wave.aspmailto:[email protected]

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