24/11/2015 TECNOLOGIADEMONTAJESUPERFICIAL

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Introduccin:

Dos de los procesosms crticos que resultan indispensables para realizar con xito los trabajos deTecnologaMontadaenSuperficie(SMT)yArreglosenMalladeBolas(BGA)enlamesadetrabajoson,desafortunadamente,losdosquemenosatencinreciben:1)Elcalentamientoprevioadecuadodelsustrato del circuito impreso antes de proceder con el reflujo, y 2) Dar comienzo a un rpidoenfriamientodelasunionesefectuadasconelsoldadordespusdelreflujo.Estoaplicaatodoslostrabajos llevados a cabo en la mesa de trabajo, desde diseos y prototipos y produccin de bajovolumenhastaretoquesyarreglosdelmontajedelaplaca(PCB).

Elhechodequelosdosprocesosfundamentalesdecalentamientoprevioyenfriamientoposteriorseanignorados con frecuencia por los tcnicos que laboran en la mesa de trabajo presenta muchosproblemas. Lo que es peor an, en el caso de los retoques, costosas placas (PCB) que se dan porreparadasquedan,enrealidad,enpeorescondicionesdespusdelretoquequeantesdequesteserealizara. Aunque ciertas fallas ocasionadas por el retoque pueden ser detectadas en algunasocasionesporuninspectordeoperacionesposteriorescalificado,enmuchoscasoseldaonosiempresaltaalavistaniresultamanifiestoenunexamendecircuitos.

1.1ELCALENTAMIENTOPREVIO:

Elprerrequisitopararealizarconexitoxitoelprocesoylasoldaduraenlamesadetrabajo

Sinlugaradudas,laaplicacindeelevadosnivelestrmicos(600800F)alaplaca(PCB)porlargosperodos de tiempo puede introducir la posibilidad demuchas complicaciones. Los daos trmicostalescomolevantamientodecapasypistas,laseparacindelosplanosdelsustrato(delamination),lacreacin de manchas y cruces blancas bajo la superficie de la lmina superior (measling) o laformacin de burbujas, la decoloracin, y que se combe y queme la placa, pueden ser usualmenteidentificados por un inspector cualificado. Sin embargo, el simple hecho de no haber quemado laplacanosignificaquestanohayasufridodaos.Eldaonovisiblecausadoalasplacas(PCB)porlasaltas temperaturaspuedellegaraseranpeorquelosnumerososproblemasmencionadosarriba.Trasdcadasdeinnumerablespruebas,sehademostradounayotravezquelas placas(PCB)ysuscomponentespuedenaprobarlasinspeccionesypruebasposterioresalosretoques,sloparafallardespus a un nivelms elevado de lo normal debido a la degradacin sufrida por el circuito y loscomponentes durante el retoque realizado utilizando temperaturas elevadas. Los problemas"invisibles" tales como la fractura interna del sustrato y/o la degradacin de sus componenteselectrnicos son el resultado de la rpida y desigual expansin de materiales distintos. Estosproblemasnopuedenser identificadosvisualmenteni tampocodetectadosenunapruebadecircuitoinicial,sinoquepermanecen,deunmodofunesto,ocultosdentrodelmontaje.

TECNOLOGIADEMONTA

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Aunqueelretoquelucabien,casisucedaloquediceelrefrn:"Laoperacinfueunxito,peropordesgracianosobrevivielpaciente."Considereelexcesivoestrstrmicoquetienelugarcuandounaplaca(PCB)quesehallabaestableaunatemperaturaambientede70F,sevesujetasbitamenteaunaaplicacin localizada de calor de 700 F provenientes sea ya de un cautn, de una herramienta dedesoldar o de una herramienta a chorro de aire caliente. Ocurre un cambio en el delta de lastemperaturasde630Fenlaplaca(PCB)yensuscomponentes.Quenonossorprendasilapalabrapopcorning(hacerquesurjanenlaplacaformacionesesfricasanlogasalaspalomitasdemaz)seha convertido recientemente en parte de nuestro vocabulario. Popcorning se refiere a la actualdegradacinquesufreuncircuitointegrado(IC)oundispositivomontadoensuperficie(SMD)cuandola temperaturade lahumedadpresenteeneldispositivoseeleva rpidamenteycausauna rupturaominiexplosin.

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Es por esta precisa razn que en la industria de los semiconductores y del sector de fabricacin deplacas(PCB)secomenzaronaorlaspeticionesdequeaquellosquerealizanlosretoqueselectrnicoselevengradualmentelatemperaturahastaalcanzarlatemperaturadereflujomediantelainclusindeunbreveciclodecalentamientoprevio.Despusdetodo,elhechoesquecasi todoslosprocesosdeproduccindiseadosparaelreflujodelsoldadorduranteelmontajedelaplaca(PCB)yaincluyenunaetapadecalentamientoprevioantesdelreflujo.Independientementedelhechoqueunmontadorutilicelasoldaduraporonda, laFasedeVapor Infrarrojo,oel reflujoporconveccin,acadaunodeestosmtodosloprecedenormalmenteuncalentamientopreviooinmersindelaplaca(PCB),antesdedarcomienzoal reflujodelsoldador,a temperaturasqueoscilanentre100Cy los150C(302F) .Muchosdelosproblemasquepresentanlosretoquespuedeneliminarseconlasimpleintroduccindeunbreveciclodecalentamientopreviodelaplaca(PCB)antesdeiniciarelreflujodesoldador.Losbeneficiosquerindeelcalentamientopreviosonmltiplesyacumulativos.Asimismo,elcalentamientopreviodelaplacapermitirunatemperaturadereflujomsbaja.Dehecho,staeslaraznprincipalpor la que los procesos de soldadura, la Fase de Vapor Infrarrojo, y el reflujo por conveccin serealizantodosatemperaturasmenoresalos260C(500F).

LOS BENEFICIOS DEL CALENTAMIENTO PREVIO SON MLTIPLES YACUMULATIVOS:

Antesquenada,elcalentamientopreviooinmersindelmontajeantesdedarinicioelreflujoayudaaactivarelfluxyretiraelxidoylaspelculassuperficialesdelasuperficiedemetalquesersoldadaaligualquelosmaterialesvoltilesdelmismoflux.Deigualmanera,estadepuracindelaactivacin

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delfluxpocoantesdelreflujomejorarelprocesodehumidificacin.

Elcalentamientopreviotambinelevatodoelmontajecompletamentehastaalcanzarunatemperaturaunpocoinferioralpuntodefusindelsoldadorodelpuntodereflujo.Elriesgodequeelsustratoysuscomponentessufranunadescarga trmicaseveconsiderablementereducidoporqueesteprocesominimizaengranmedidaeldeltadetemperaturaentrelatemperaturadelmontajeylatemperaturadelaaplicacinfinaldelreflujo.Lasdescargastrmicasocurrencuandounniveldecalentamientorpidoaumentalastemperaturasenelinteriordelmontajedelaplacaanivelesdesiguales.Lasdiscrepanciastrmicasqueresultandentrodelmontajecreanpresionestermomecnicasquepuedencausar,yquedehechocausan, fragilidadestructural, fracturas,y laaparicindegrietasenaquellosmaterialescuyosniveles de expansin trmica sonmenores.Las resistencias de los chips deTecnologaMontada enSuperficie(SMT)ydeloscondensadoresestnparticularmentepropensosadaoscausadosporestadescargatrmica.

Adems de esto, al calentarse previamente todo elmontaje, se hace posible obtener, por igual, unatemperaturareducidayunaduracinmsbrevedelaaplicacindealtatemperaturaenlaltimaetapadereflujo.Estoresultamuyclaroenloscasosdeaquellasplacas(PCB)deplanosdemasapesadosy/ounacomposicindensadedispositivosen laque lacargadecaloraplicadaalcircuito impreso (PC)hacedelretoqueunprocesoexcesivamentelento.Sinelcalentamientoprevio, lanicasolucinesounaaplicacinadicionaldetemperaturaelevaday/ounDwellTimemsprolongado(dwelltime)enlaetapadereflujoningunodeloscualessonrecomendablesyquedehechodebenevitarse.

EJEMPLOSDEDAOSPORPRECALENTAMIENTOINADECUADO:

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