La soldadura es una técnica fundamental en electrónica, ya sea para aficionados o profesionales. Consiste en la unión de dos o más piezas, generalmente metálicas, para asegurar un contacto mecánico y eléctrico perfecto. Aunque el estaño en hilo es el material más conocido, la pasta de soldadura se ha convertido en una herramienta indispensable, especialmente para componentes de montaje superficial (SMD).
¿Qué es la pasta de soldadura?
La pasta de soldadura es una aleación de metal que se derrite para crear un enlace permanente entre dos metales. Es una combinación de partículas de soldadura de metal y un fundente pegajoso. Uno de los requisitos principales de una soldadura en pasta es que debe tener un punto de fusión bajo. Solo entonces se derretirá antes que las piezas de trabajo para crear una unión.
La pasta de soldadura está hecha de fundente y partículas metálicas. El fundente limpia la superficie de la placa y evita una mayor oxidación. Aparte de actuar como una capa protectora, la pasta de soldadura también fortalece las juntas y permite el flujo de corriente. La pasta de soldar también es un conductor de electricidad relativamente bueno. Permite el uso de pasta de soldadura para unir cables eléctricos y ensamblar PCB. Además de crear una unión mecánica, la pasta de soldadura también crea una unión eléctrica entre ellos.
Inicialmente, las pastas de soldadura estaban hechas de una mezcla de estaño y plomo. Las pastas de soldadura utilizadas en la soldadura eléctrica consistían en 60% de estaño y 40% de plomo. Pero debido a los efectos nocivos del plomo, las pastas de soldadura modernas también vienen sin plomo. Hoy en día, la mayoría del estaño es sin plomo, cumpliendo con la directiva europea RoHS. Estas aleaciones necesitan un poco más de temperatura para fundir que las antiguas con plomo.
Grados y tipos de pasta de soldadura
Existen diferentes grados de pasta de soldadura disponibles para satisfacer sus necesidades de soldadura. Hay que seleccionar uno dependiendo del tipo de soldadura y los materiales que se quieran soldar. La pasta de soldadura se segrega en diferentes grados según el tamaño de las bolas de soldadura. No es posible medir el tamaño exacto de las bolas y calificarlas. Por lo tanto, la pasta de soldadura se clasifica de tal manera que el 80% de las bolas caen dentro de una banda de tamaño.
Grados de pasta de soldadura según el tamaño de partícula
La siguiente tabla muestra los diferentes grados y el tamaño de las bolas de soldadura en cada grado:
| Grado de pasta de soldadura | Tamaño de partícula |
|---|---|
| Tipo 1 | 75 mm a 150 mm |
| Tipo 2 | 45 mm a 75 mm |
| Tipo 3 | 25 mm a 45 mm |
| Tipo 4 | 20 mm a 38 mm |
| Tipo 5 | 10 mm a 25 mm |
| Tipo 6 | 5 mm a 15 mm |
| Tipo 7 | 2 mm a 11 mm |
| Tipo 8 | 2 mm a 8 mm |
Tipos de pasta de soldadura según el fundente
Además del tamaño de las bolas de soldadura, la soldadura también se clasifica en diferentes tipos según el tipo de fundente.
- Pastas de soldadura a base de colofonia: Como su nombre lo indica, estas pastas de soldadura consisten en colofonia. Puede limpiar estos fundentes después de soldar utilizando solventes. El fundente activado por resina (RA) proporciona una excelente soldabilidad en una amplia variedad de aplicaciones. Lo mejor es eliminar el residuo después de la soldadura por razones estéticas y evitar la corrosión en el futuro. El fundente de resina (R) o el fundente de resina levemente activado (RMA) por lo general puede dejarse en la PCB después de la soldadura, a menos que la estética sea un problema.
- Pastas de soldadura solubles en agua a base de fundente: Consisten en bases de glicol y materiales orgánicos. Puede limpiar los fundentes solubles en agua utilizando agentes de limpieza que están fácilmente disponibles en el mercado. Es muy importante limpiar los residuos de fundente soluble en agua porque son muy corrosivos.
- Pasta de soldadura no limpia: Los fundentes no limpios están hechos de resinas y residuos sólidos. La principal ventaja de utilizar fundentes no limpios es que no tiene que gastar dinero en agentes de limpieza, pero no puede utilizar este fundente en todos los entornos. Necesita tener un entorno limpio y un entorno de flujo inerte para usar este fundente. El fundente no limpio es una buena opción para soldar donde se debe evitar la limpieza. El residuo de luz puede permanecer en la placa, o ser extraído con un removedor de fundente.
También puede ver las opciones "sin halógenos" o "libre de halógenos". Esto es para las empresas que tienen iniciativas ecológicas, o que tienen que cumplir con las restricciones de halógeno debido a las restricciones reglamentarias o de los clientes. Los halógenos incluyen cloro, flúor, yodo, bromo y elementos astáticos.
Cómo utilizar la pasta de soldadura
Ya sea que esté utilizando la pasta de soldadura en un ensamblaje de PCB en masa o en un ensamblaje de PCB prototipo, debe seguir ciertos pasos con precisión.
🔥 LO QUE NADIE TE DICE sobre cómo soldar con cautín‼️⚠️
Preparación del área de trabajo y materiales
Lo primero, como en todo, es tener todos los componentes y herramientas preparadas. Tener un buen espacio de trabajo, bien iluminado y también es recomendable que esté un poco ventilado. La limpieza es el 90% del éxito en una buena soldadura. Usa alcohol isopropílico y un cepillo o bastoncillo para limpiar a fondo los pads de la placa donde vas a soldar.
El soldador, también conocido como cautín, más conveniente para este tipo de soldadura, es el de tipo lápiz, de unos 60W y que lleve la punta mediana o fina y de una calidad suficiente. Es muy recomendable tener un soporte que agarre bien la placa, ya que necesitamos de precisión y de ambas manos para soldar.
Aplicación de la pasta de soldadura
Tiene que aplicar la pasta de soldadura en las placas de circuito. Al hacer esto, debes asegurarte de aplicar solo en las áreas donde vas a soldar. Existen diferentes métodos para lograrlo.
Uso de plantilla
El primer método es usar una plantilla. La plantilla le permite aplicar pasta de soldadura solo en las áreas que desee. Coloque la plantilla sobre la placa y aplique la pasta de soldadura a través de esta. Debe asegurarse de aplicar la cantidad requerida de pasta de soldadura. Si aplica muy poco, las articulaciones no serán fuertes y se romperán fácilmente, por el contrario, si aplica demasiado, las articulaciones se agrandarán demasiado. Además, dará lugar a la posibilidad de cortocircuitos entre las almohadillas adyacentes.
Uso de impresora de chorro
Aunque la plantilla hace un buen trabajo al aplicar soldadura para ensamblajes de PCB en masa, se debe pasar mucho tiempo construyendo una plantilla según el patrón de ensamblaje de la PCB. Además, también es difícil controlar la cantidad de soldadura que se aplica a la placa. Una impresora de chorro supera estos inconvenientes. Pero la impresión por chorro no es adecuada para todos los tipos de pasta de soldadura. La pasta de soldadura debe ser más líquida si desea imprimirla a chorro. La impresora de chorro se programa según el patrón de montaje de la PCB. Tiene un cartucho en el que hay que rellenar la pasta de soldadura, luego la impresora aplica la cantidad correcta de pasta de soldadura en las áreas requeridas de la placa. La impresión a chorro de la pasta de soldadura proporciona más flexibilidad y aumenta la precisión con la que se aplica la pasta de soldadura.
Montaje de los componentes electrónicos
Una vez que haya aplicado la pasta de soldadura en la placa de circuito, debe pasarla a través de la máquina de selección y colocación. La soldadura, ensamblar los componentes en la soldadura también tiene diferentes métodos. Para empezar, opta por la máquina de recoger y colocar. Es una de las técnicas más simples y fáciles. La máquina Pick and Place agrega los componentes eléctricos en las áreas donde ha aplicado la soldadura. Cuando la máquina de selección y colocación agregue los componentes, la soldadura mantendrá los componentes debido a la tensión superficial.
Durante esta etapa, debe tener en cuenta dos cosas. No debe golpear ni perturbar el tablero. Si lo hace, los componentes podrían caerse. Además, si tarda demasiado en soldar los componentes, la pasta de soldadura se deteriorará y no retendrá los componentes.
Ahora toca derretir el metal. Para ello, necesitas aplicar calor de forma controlada. Ajusta la temperatura y el flujo de aire según las especificaciones de tu estaño en pasta (normalmente entre 220ºC y 250ºC para aleaciones sin plomo). Dirige el aire caliente sobre el componente de manera uniforme, moviendo la boquilla en círculos. Verás cómo la pasta gris mate se transforma de repente en una plata líquida y brillante. En ese momento, las esferas de metal se han fundido, creando la unión.
Almacenamiento de la pasta de soldadura
Al almacenar la pasta de soldadura, debe asegurarse de que el ambiente y la temperatura sean adecuados para ella. De lo contrario, la pasta de soldadura perderá sus propiedades y se volverá inútil. Las pastas de soldadura son propensas a la oxidación debido a la gran superficie de las esferas de soldadura. Entonces, para evitarlo, hay que guardarlos en recipientes herméticos y, además, guardarlos a bajas temperaturas.
Además de minimizar la tasa de oxidación, la baja temperatura reduce la tasa de degradación del fundente. Sin embargo, también debe asegurarse de que la temperatura no descienda por debajo del punto de congelación. Cada soldadura en pasta tiene una vida útil. Puede ver la vida útil en su etiqueta. Nunca use una soldadura en pasta más allá de su vida útil. Las juntas creadas por estas soldaduras en pasta no serán fuertes ni confiables. Tales juntas se romperán fácilmente y terminará gastando más para reemplazar toda la placa de circuito.
Si no se refrigera, el flux se degrada rápidamente, pierde sus propiedades químicas y se separa de las esferas de metal. Esto hace que la pasta sea difícil de aplicar, pierda adherencia y resulte en soldaduras de muy mala calidad.
Consideraciones y trucos para una soldadura exitosa
Temperatura del soldador
La velocidad es lo más importante. Los operadores aumentarán la temperatura de la soldadura para acelerar la producción de calor. Esto les permite ir de una unión soldada a la siguiente más rápido. La trampa: cuanto más calor, más corta es la vida de la punta. Claro, las estaciones de soldadura pueden llegar a los 900 °F, pero 750 °F es lo máximo que se necesita para un cable sin plomo.
600 °F-650 °F (316 °C-343 °C) es un buen punto de partida para la soldadura a base de plomo y 650 °F-700 °F (343 °C-371 °C) para la soldadura sin plomo.
Limpieza de la punta del soldador
Hay que limpiar bien el soldador y las piezas que se quieren unir. Hay que tener la punta del soldador limpia constantemente (para eso necesitamos tener siempre a mano una esponja a poder ser un poco húmeda). Esto es fundamental para conseguir unos resultados óptimos en todas tus soldaduras. Cuando el fundente y la oxidación se acumulan con el tiempo, el calor no se transfiere con tanta eficacia y la soldadura no se humedece, o no fluye sobre la punta correctamente. La soldadura tenderá a derretirse pero solo goteará sobre la punta. Las estaciones de soldadura normalmente incluyen una esponja o una almohadilla de latón "brillante". El propósito es eliminar el exceso de fundente y soldadura de la punta. Si se acumula demasiado fundente y se quema en la punta de la soldadura, con el tiempo se humedecerá y será inutilizable (pero no necesariamente irrecuperable).
Al elegir una esponja, asegúrese de que esté hecha de celulosa natural (como las esponjas de reemplazo de Plato). Las esponjas sintéticas se derretirán en la punta de la soldadura y pueden acortar la vida de la punta. Use agua limpia desionizada. El agua del grifo puede incluir minerales que pueden acumularse en la punta. Cuando sature la esponja, escúrrala para que no gotee. La esponja no debe estar empapada, solo ligeramente húmeda. Escúrrala bien después de saturarla con agua desionizada. El agua desionizada está recomendada para prevenir la acumulación de minerales en la punta de la soldadura.
Una vez que la punta de soldar se haya limpiado, recuerde que debe retenerse derritiendo una pequeña cantidad de soldadura en el extremo de la punta. Esto evita que el extremo de trabajo de la punta, que es de hierro, se corroa cuando se expone al aire durante un periodo de tiempo. Es una buena costumbre limpiar la punta de la soldadura antes de volver a ponerla en su soporte.
Errores comunes en la soldadura
- Soplar sobre la soldadura: El error más común cuando se está aprendiendo a cómo soldar con estaño es soplar sobre él una vez se ha terminado de soldar. Esto puede perjudicar tu soldadura ya que el estaño se enfriará muy rápido e instantáneamente. Lo ideal es que tu unión se vaya solidificando lentamente para que quede una soldadura uniforme y brillante.
- Aplicar demasiado fundente: Aunque parece que más debería ser mejor, tenga cuidado de no aplicar demasiado fundente. El fundente se puede pintar con un pincel de ácido, aplicado con un dispensador de botellas de agujas o con un dispensador de bolígrafos.
- No limpiar la punta: Se suele olvidar muy frecuentemente lo importante que es la limpieza en cualquier proceso de soldadura. Hay que tener la punta del soldador limpia constantemente para conseguir unos resultados óptimos.
Precauciones de seguridad
- Ventilación: El humo que se produce al calentar el flux no es bueno para tus pulmones. El flux se debe aplicar en lugares ventilados. Los gases que el flux desprende (por ejemplo el cloro) pueden irritar la piel, los ojos y las mucosas. Es recomendable usar gafas y guantes de protección durante su manipulación.
- Dispositivos encendidos: Nunca sueldes en dispositivos que estén encendidos o enchufados.
- Baterías: No sueldes directamente a baterías de iones de litio rígidas. El calor del soldador dañará el interior de la batería. Ten mucho cuidado si estás soldando o desoldando cables de baterías de polímero de litio; trabaja con un cable a la vez para evitar cortocircuitos. Siempre que sea posible, crea un camino indirecto soldando conectores a la batería y a la placa de circuito.