Métodos y procesos de soldadura de encapsulados de circuitos impresos

La soldadura es una parte fundamental del encapsulado de un chip PCB. Los procesos de soldadura implican una combinación de técnicas, como IR focalizada, convección e IR no focalizada. Cada método implica un calentamiento gradual del encapsulado, seguido de un enfriamiento de todo el conjunto.

Proceso de soldadura

La soldadura es el proceso de unir bolas de soldadura y otros materiales de soldadura a paquetes de chips de PCB. Este proceso se realiza utilizando dos tipos de métodos. El método de convección y el proceso de reflujo. El primer tipo implica un proceso de calentamiento mediante un fundente que forma un líquido. En ambos procesos se controla la temperatura máxima. Sin embargo, el proceso de reflujo debe realizarse con suficiente precaución para evitar la formación de juntas de soldadura quebradizas.

Dependiendo de los componentes utilizados en la placa de circuito impreso, el proceso de soldadura puede ser blando o duro. El tipo de soldador utilizado debe ser adecuado para el tipo de componentes. El proceso debe ser realizado por un proveedor de servicios de montaje y fabricación de PCB que tenga amplia experiencia en PCB y conozca la forma exacta de aplicar cada proceso.

Dimensiones de las almohadillas de soldadura

Las dimensiones de las almohadillas de soldadura en un encapsulado de chip de PCB son fundamentales para garantizar la optimización del rendimiento del componente. Esto es especialmente cierto en el área de alta frecuencia, donde la colocación de componentes y las técnicas de soldadura pueden no ser tan precisas como se requiere. La norma IPC-SM-782 es un valioso documento de referencia para la colocación y soldadura óptimas de componentes. Sin embargo, seguir ciegamente los requisitos del documento puede dar lugar a un rendimiento subóptimo en alta frecuencia o a problemas de alta tensión. Para evitar estos problemas, PCBA123 recomienda que las almohadillas de soldadura se mantengan pequeñas y en una sola fila.

Además del tamaño de los pads, también son importantes otros factores como la colocación y alineación de los componentes. El uso de almohadillas de tamaño incorrecto puede provocar problemas eléctricos y limitar la capacidad de fabricación de la placa. Por lo tanto, es importante respetar los tamaños y formas de las almohadillas de PCB recomendados por la industria.

Fluxing

El fundente es un componente importante del proceso de soldadura. Elimina las impurezas metálicas y los óxidos de la superficie de la soldadura para presentar una superficie limpia para juntas de soldadura de alta integridad. El residuo de fundente se elimina en un paso final de limpieza, que dependerá del tipo de fundente utilizado.

Existen muchos fundentes diferentes para el proceso de soldadura. Los hay de resina y de colofonia. Cada uno de ellos sirve para un fin distinto y se clasifica según su nivel de actividad. El nivel de actividad de la solución de fundente suele indicarse como L (baja actividad o sin haluros) o M (actividad media, de 0 a 2% de haluros), o H (alta actividad, hasta 3% de contenido de haluros).

Uno de los defectos más comunes son las bolas de soldadura en medio del chip. Una solución habitual para este problema es modificar el diseño del esténcil. Otros métodos incluyen el uso de nitrógeno durante el proceso de soldadura. Esto evita que la soldadura se vaporice, permitiendo que la pasta forme una unión superior. Por último, un paso de lavado ayuda a eliminar la arenilla y los residuos químicos de la placa.

Inspección

Existen distintos tipos de herramientas de prueba que pueden utilizarse para inspeccionar los paquetes de chips de las placas de circuito impreso. Algunas de ellas son las pruebas en circuito, que utilizan sondas que se conectan a distintos puntos de prueba de la placa de circuito impreso. Estas sondas pueden detectar soldaduras deficientes o fallos en los componentes. También pueden medir niveles de tensión y resistencia.

Una soldadura incorrecta puede causar problemas en los circuitos de la placa de circuito impreso. Los circuitos abiertos se producen cuando la soldadura no llega correctamente a las almohadillas o cuando la soldadura sube por la superficie del componente. Cuando esto ocurre, las conexiones no son completas y los componentes no funcionan correctamente. A menudo, esto puede evitarse limpiando cuidadosamente los orificios y asegurándose de que la soldadura fundida cubre los conductores de manera uniforme. De lo contrario, una cobertura excesiva o incompleta de la soldadura puede provocar que los cables se humedezcan o no se humedezcan. Para evitar que se humedezcan, utilice soldadura de alta calidad y un equipo de montaje de calidad.

Otra forma habitual de detectar defectos en las placas de circuito impreso es la inspección óptica automatizada (AOI). Esta tecnología utiliza cámaras para tomar imágenes en alta definición de la placa de circuito impreso. A continuación, compara estas imágenes con parámetros preprogramados para identificar el estado de los componentes defectuosos. Si se detecta algún defecto, la máquina lo marca en consecuencia. Los equipos de AOI suelen ser fáciles de usar, con operaciones y programación sencillas. Sin embargo, la AOI puede no ser útil para inspecciones estructurales o de placas de circuito impreso con un gran número de componentes.

Rectificación

Los procesos de soldadura utilizados en la fabricación de productos electrónicos deben cumplir ciertas normas y directrices. En general, una máscara de soldadura debe tener un grosor mínimo de 75% para garantizar uniones de soldadura fiables. Las pastas de soldadura deben aplicarse directamente sobre las placas de circuito impreso, no serigrafiarse. Lo mejor es utilizar una plantilla adecuada para cada tipo de paquete. Estas plantillas utilizan una rasqueta metálica para aplicar la pasta de soldadura sobre la superficie del paquete.

Utilizar un proceso de soldadura por ola en lugar del método tradicional de pulverización de fundente tiene varias ventajas. El proceso de soldadura por ola utiliza un proceso mecánico de soldadura por ola para adherir piezas a las placas de circuito impreso con altos niveles de estabilidad. Este método es más caro, pero proporciona un método seguro y fiable de fijar componentes electrónicos.