Cómo aplicar soldadura en pasta sobre una placa de circuito impreso

como aplicar soldadura en pasta sobre una placa de circuito impreso

La pasta de soldadura es una mezcla de diferentes componentes utilizados para soldar componentes SMD. A diferencia del hilo de soldar, que se utiliza comúnmente con soldadores de tipo lápiz, pasta de soldar se usa cuando se realizan técnicas de reflujo. Puedes encontrarlo normalmente en frasco o jeringas dependiendo de la cantidad que se necesite. 

A diferencia del hilo de soldadura, se deben tomar otras precauciones. Por ejemplo, la pasta de soldadura debe almacenarse en un frigorífico ya que las propiedades se verán comprometidas a temperatura ambiente durante largos períodos de tiempo. Por lo tanto, la idea es sacar de la nevera la pasta de soldar cuando se utiliza y luego volver a meterla lo antes posible. Pero, por otro lado, se recomienda que la pasta de soldar se aplique una vez que alcanza la temperatura ambiente para una mejor soldadura.

Entonces, la mejor idea es sacar la pasta de soldadura del frigorífico, extraer la cantidad que necesita, volverla a meter en la nevera y dejar que la pasta de soldadura extraída alcance la temperatura ambiente antes de soldar. También se debe considerar que una vez que se abre tiene una fecha de caducidad (incluso si no está abierta). La vida útil de la pasta de soldadura es de alrededor de 6 meses.

Inicialmente, la composición de la pasta de soldadura era estaño, plomo y flux, pero con las nuevas regulaciones de RoHS hay composiciones sin plomo en las que el plomo se reemplaza por otros materiales, como el cobre. En un gran número de aplicaciones, especialmente aplicaciones civiles, las composiciones de RoHS son ahora las típicas ya que son obligatorias según las regulaciones, pero para aplicaciones militares o espaciales, la pasta de soldadura con plomo es la preferida debido a su fiabilidad en las peores condiciones.

Como se ha comentado anteriormente, la pasta de soldadura se usa normalmente cuando las técnicas de reflujo se utilizan para soldar componentes SMD, como estaciones de aire caliente, platos calefactores u hornos de reflujo de soldadura. Es complicado saber cuál es la cantidad ideal a utilizar, y se han llevado a cabo varios estudios. Finalmente encontrarás cual es la mejor cantidad en base a tu experiencia.

Si usas cantidades bajas de pasta de soldadura, la fuerza de la junta no será óptima y habrá posibilidades de que la soldadura se rompa con el tiempo, especialmente con los cambios de temperatura. Además la conductividad eléctrica puede verse comprometida. Por otro lado, si se utiliza demasiada pasta de soldar, cuando la soldadura se derrita hay posibilidades de generar cortocircuitos si algunos componentes están cerca de otros, y también, cuando se trata de circuitos electrónicos de alta frecuencia, el rendimiento puede ser deteriorado.

Para aplicar correctamente la pasta de soldadura, es importante cómo se diseñan las PCBs. Cuando sea posible, se recomienda fabricar la placa de circuito impreso con una capa de máscara de soldadura, en la que toda la PCB estará protegida contra la soldadura, con la excepción de las almohadillas en las que se colocarán los componentes SMD. Además, la máscara de serigrafía será muy útil para identificar rápidamente qué componente se colocará en cada ubicación. De esta forma, tendrás que colocar manualmente la pasta de soldadura en cada almohadilla.

Cuando va a tratar con muchas copias de la misma PCB, es muy recomendable fabricar una plantilla. Las plantillas se pueden construir con diferentes materiales, por ejemplo, hay plásticos o metálicos. Cuando se busca la mayor precisión, la plantilla se crea con máquinas láser que permite tener ventanas muy pequeñas para las almohadillas más pequeñas como los encapsulados 0201 de las almohadillas de los BGA.

Una vez que tengas la plantilla, tendrás que alinearla sobre la placa de circuito impreso y pegar la plantilla a la placa, por ejemplo usando Kapton para evitar, al aplicar la pasta de soldadura, que la plantilla se desplace. Para aplicar la pasta de soldadura, la mejor manera es usar una espátula para distribuir la pasta de soldar sobre la placa tratando de tener la misma cantidad sobre todas las almohadillas de la PCB. Finalmente, tendrás que quitar la plantilla con cuidado y comenzar a colocar todos los componentes. Tendrás que tener en cuenta que, una vez que se coloca la pasta de soldadura, no puedes tenerla por largos periodos de tiempo sin soldar, para evitar que la pasta de soldadura pierda sus propiedades.

Cuando se colocan todos los componentes, puedes comenzar a soldarlos, puedes hacerlo uno por uno, en diferentes regiones usando una estación de aire caliente (en este caso deberás tener cuidado de que los componentes no se muevan con el aire), o puedes colocar la PCB en el plato calefactor o en el horno de reflujo de soldadura con los perfiles de temperatura recomendados.

La pasta de soldadura se puede usar también para tareas de resoldadura, por ejemplo, cuando quieres desoldar un componente, puedes aplicar una pequeña cantidad de pasta de soldar a las soldaduras para fundir la pasta junto con la soldadura anterior y mejorar la desoldadura usando un soldador de tipo lápiz. Otro ejemplo es, cuando tienes tu PCB dentro de una caja mecánica, es complicado calentar la PCB para hacer una soldadura correcta debido a la disipación de calor y cuando usas un soldador de tipo lápiz, la soldadura tiende a irse al soldador en lugar de a la PCB/componente. Para estas tareas es mejor aplicar pasta de soldadura en las almohadillas del componente y usando la plantilla de soldadura, aplicar el calor a la PCB con la pasta de soldadura ya aplicada.

La pasta de soldadura también se usa cuando se utilizan máquinas pick and place. Dependiendo de la máquina pick and place, la pasta de soldar deberá colocarse manualmente utilizando la plantilla, o pueden tener un dispensador y, automáticamente, podrán colocar la pasta de soldadura en las posiciones que se han programado.