Perfil de reflujo compatible con soldadura con plomo y sin plomo juntas,

perfil de reflujo compatible con soldadura con plomo y sin plomo juntas

Con la composición eutectica de plomo y estaño uno podría irse por la vía fácil manteniendo la temperatura máxima entre 190 y 225 grados centigrados, con una diferencia de 35 grados y aun así obtener buenos resultados en las uniones de soldadura después del horno de reflujo.

Esta ventana del proceso del reflujo debe reducirse 15 grados centigrados con las soldaduras libres de plomo ya que esta soldadura debe refluir entre 230 y 245 grados centigrados, con esta ventana de proceso mas estricta y la necesidad de utilizar un perfil especifico del producto se vuelve critica.

Para desarrollar este perfil de temperatura para horno de reflujo necesita una tarjeta de circuito impreso (PCB) con 8 termopares soldados en componentes grandes y pequeños que sean los mas críticos, en el caso de los BGAs los termopares deben estar unidos a las filas internas y externas de las bolas de soldadura.

Existen paquetes comerciales de hardware y software como el kick o el data paq que hacen el desarrollo del perfil térmico sea fácil, sin embargo muchas empresas no lo realizan y dejan a la suerte la configuración del horno que puede funcionar.

Esto no seria tan malo si regresaran a revisar los perfiles usando algunas tarjetas defectuosas, en estas compañías encuentran el origen de las fallas en las PCBs pero siguen soldando con los mismos perfiles  térmicos que generan los defectos y prefieren culpar a los proveedores y diseñadores de su incompetencia.

El problema empeora cuando un componente lead free necesita colocarse en una placa de estaño/plomo, en este caso el perfil debe adaptarse a los requerimientos del paquete de plomo y estaño.

En el escenario de compatibilidad de soldadura con plomo y sin plomo juntas no es un problema grave cuando se usan componentes con plomo como SOIC, PLCC, o paso fino con acabado de superficie sin plomo en una placa de estaño plomo, el verdadero problema surge cuando se utiliza un BGA lead free en una placa de estaño/plomo ya que si se utiliza el perfil térmico de estaño/plomo con una temperatura máxima de 220 grados centigrados las bolas del bga no refluirán en lo absoluto o refluirán parcialmente creando una seria desconfianza en la uniones del bga.

en este escenario esta usando soldadura de estaño/plomo por que la mayoría de los componentes de la PCB la usan, esta pasta no soporta temperaturas pico mas altas y puede provocar uniones de soldadura húmedas y abiertas si se utilizan, los componentes de estaño/plomo tampoco las resisten.

La practica común y solución final que mencione al principio del articulo es: 

Usar una temperatura máxima de alrededor de 230 grados centigrados de 45 a 60 segundos por encima del liquidus o TAL de 217 grados centigrados para permitir el reflujo necesario y la micro  estructura deseada de BGA sin plomo sin dañar todos los componentes de estaño - plomo en la misma PCB.

seleccionar un perfil de reflujo correcto para la compatibilidad de soldaduras con plomo y sin plomo juntas es un delicado equilibrio entre la temperatura pico y TAL, la importancia del perfil único especifico de producto y flujo para cada producto no puede minimizarse ya que tiene un gran impacto en el rendimiento y confiabilidad del producto.