Cómo soldar componentes SMD correctamente

Cómo soldar componentes SMD correctamente

Para soldar componentes SMD en una PCB, puedes usar diferentes equipos pero, dependiendo del componente a soldar, no se pueden usar todas las herramientas. Para cada equipo, se deben seguir algunas reglas para obtener el mejor resultado y evitar problemas futuros en los circuitos electrónicos.

Los principales equipos que se pueden utilizar para soldar componentes son soldadores individuales, estaciones de soldadura, estaciones de aire caliente, placas calefactoras y hornos de reflujo de soldadura. A continuación, se muestra una explicación de cómo usar cualquiera de ellos y se describen algunas ventajas y desventajas con respecto a otros.

Soldador

Es la forma más simple y económica de soldar componentes en una placa de circuito impreso. Por lo general, no tienen la posibilidad de cambiar las puntas o la temperatura, por lo que estos soldadores sólo pueden soldar de manera básica. Para una buena soldadura, se debe usar la temperatura y el tiempo correctos para no dañar la PCB, especialmente el dieléctrico, o el componente y para obtener una buena soldadura. Puedes tener diferentes soldadores con diferentes tamaños y temperaturas, pero para evitar estos problemas es mejor pasar a una estación de soldadura que generalmente permite seleccionar diferentes puntas y cambiar la temperatura.

Estación de soldadura

Como se ha comentado anteriormente, con una estación de soldadura es posible obtener un mejor resultado que con un lápiz de soldadura individual, porque es como tener múltiples lápices de soldadura. Las temperaturas típicas utilizadas son de 250 a 375ºC. Existe una relación entre la temperatura y el tamaño del lápiz para obtener buenos resultados, siempre con algunos márgenes. La temperatura y el tamaño de la punta dependerán de diferentes factores, como el tamaño del componente SMD, no es lo mismo el tamaño del pin requerido para un componente 0402 que para uno 1206. Por otro lado, es muy diferente soldar un componente entre dos líneas delgadas, que cuando se tiene que conectar un lado del elemento a una gran capa de masa en la que se extiende el calor. Para este caso, se requiere una temperatura más alta para poder calentar todo el cobre alrededor de donde colocarás el componente.

Para obtener una buena soldadura con un soldador, se deben seguir los siguientes pasos:

• Debes limpiar correctamente la punta del soldador y la PCB para evitar que los contaminantes puedan afectar la soldadura. Este paso debe seguirse independientemente del método utilizado para soldar.

• Se debe seleccionar la temperatura mínima que permite hacer la soldadura, encontrarás esta temperatura con la experiencia. Para los principiantes, se deben realizar diferentes pruebas en PCBs antiguas para verificar qué puntas/temperaturas son las mejores para cada componente y tipo de circuito.

• Tienes que colocar la punta sobre la parte que deseas soldar y precalentar la zona, a continuación, aplicar el hilo de soldar entre la punta y el elemento a soldar y cubrir la almohadilla/pin con la soldadura, evitando exceso de estaño. Luego debes quitar el cable y la punta y dejar que la soldadura se endurezca.

• Para una soldadura más fácil y mejor, puedes aplicar flux para mejorar la unión y eliminar los óxidos y contaminantes. También ayudará a evitar oxidaciones durante la soldadura. Ten en cuenta que los alambres de estaño actuales también contienen flux y en muchas aplicaciones no es necesario añadir más.

• Para una buena soldadura sin dañar la PCB y los componentes, el tiempo del proceso debería tomar entre 2 y 5 segundos cuando se usa estaño con plomo y alrededor de 5 segundos cuando se usa estaño sin plomo. Si necesitas tiempos más altos, necesitarás aumentar la temperatura del tamaño de la punta.

• Si necesitas volver a soldar cualquier componente, es mejor que en lugar de recalentar la soldadura, lo quites con una malla de desoldar, y repitas el proceso.

• Por último, si deseas quitar los componentes de la PCB, existen diferentes opciones: seguir el procedimiento de eliminación de soldadura como en el paso anterior o usar dos lápices (uno en cada lado del componente), utilizar pinzas de soldadura, o pinzas metálicas y una estación de aire caliente.

Este método de soldadura es bueno y fácil para montar componentes típicos como resistencias, inductores o condensadores, encapsulados TQFP o incluso componentes de frecuencia baja a media, con tamaños medio-grandes en los que es posible soldar correctamente sus pines, pero no es útil para componentes pequeños como encapsulados 0201 o 01005 en los que la punta es mucho más grande que los componentes o para encapsulados en los que los pines están debajo del componente. Para este tipo de componentes, se deben usar otros métodos/equipos.

Estación de trabajo de aire caliente

Las estaciones de aire caliente están compuestas por una pistola que expulsa aire caliente. La velocidad del aire es variable y también la temperatura, que puede alcanzar hasta 480ºC. Las estaciones de aire caliente pueden usarse para desoldar componentes o para soldar algunos componentes medianos/grandes cuando se usa pasta de soldadura. Este es un buen método para soldar empaquetados en los que las almohadillas están debajo y no es posible hacerlo con un lápiz de soldadura típico, como por ejemplo, encapsulados QFN o BGA. Debido al calor producido, se recomienda seguir este proceso sobre componentes que no tienen otros componentes alrededor, ya que es posible que se puedan desoldar o incluso dañar. Por otro lado, para no dañar la PCB ni el componente a soldar, se recomienda utilizar la mínima temperatura posible y mover la pistola en círculos para repartir el calor alrededor del componente que se va a colocar.

Los pasos principales son:

• Coloca la pasta de soldar en las almohadillas

• Coloca el componente sobre las almohadillas

• Presiona levemente el componente con unas pinzas y calienta alrededor del componente, pero no directamente, para derretir la pasta de soldar debajo del componente.

• Comienza con una temperatura baja y aumenta la temperatura/velocidad del aire hasta que el componente esté correctamente soldado.

Plato calefactor

Este método de soldar puede usarse para componentes individuales o para una PCB completa. A veces se usa sólo para componentes en los que las almohadillas están debajo del encapsulado y no se pueden soldar con lápices estándar, y el resto se monta con la metodología de soldadura típica.

Para soldar utilizando el plato calefactor, debes usar pasta de soldar en todas las almohadillas para montar los componentes. Para reducir el tiempo de colocar los componentes sobre la placa de circuito impreso, es necesario tener una plantilla que te permita aplicar la pasta de soldar sobre todas las almohadillas a la vez y una serigrafía sobre la PCB para saber dónde se colocarán todos los componentes. Los pasos principales son:

• Coloca la pasta de soldadura en todas las almohadillas donde se colocarán los componentes
• Coloca los componentes en su ubicación.
• Coloca la PCB sobre el plato calefactor. Asegúrate de que la PCB esté completamente plana sobre la placa para que la PCB completa esté en contacto con la placa.
• Precalienta a alrededor de 100ºC
• Cuando la pasta comience a cambiar el color, aumenta la temperatura a 200-220ºC hasta que todos los componentes estén soldados.

Esta es una metodología que ayuda a ahorrar tiempo con respecto a la soldadura típica, pero a veces es complicado de saber, hasta que tenga suficiente experiencia, si todos los componentes están adecuadamente soldados. Ésto sólo es válido cuando se está montando un lado de la PCB, pero si tienes componentes a ambos lados arriba y abajo, no será posible montar ambas capas con este método. Además, si tienes que resoldar cualquier cosa y estás usando ambas capas, no podrás volver a resoldar.

Precaución: es muy fácil quemar la PCB con este método por el calor de abajo.

Horno de reflujo de soldadura

Esta metodología y los pasos son muy similares a los anteriores, así que se deben seguir los pasos similares, con la ventaja de que también puedes montarlos de esta manera incluso si hay componentes en la capa superior e inferior. Por supuesto, tendrás que montar primero una de las capas, soldarla en el horno y luego repetirlo con la otra capa.

Otra ventaja de este método con respecto al anterior es que si compras un horno preparado para PCB, podrás cargar o generar un perfil con la temperatura/tiempo requerido y después de colocar la PCB en el horno y seleccionar el perfil y comenzar el proceso, puedes olvidarte, ya que el horno te avisará cuando el proceso haya terminado. Algunas desventajas con este método es que algunos componentes no se sueldan perfectamente si no se les está presionando. Después, si usas una pistola de aire caliente o un plato calefactor, pueden soldarse correctamente, pero no con el horno.