¿Soldadura en pasta?

En más de una ocasión me han preguntado si es mejor utilizar el estaño en pasta para soldar los componentes SMD. Está claro que para un fabricante la respuesta sería muy clara, porque la soldadura en pasta permite abaratar los costes de producción, y además es posible reducir el tamaño de los dispositivos electrónicos al máximo.

Arrastre de soldadura

Para las reparaciones y pequeños montajes, yo nunca he utilizado el estaño en pasta. En todas las reparaciones que se puedan hacer a mano, siempre he utilizado estaño en hilo y un soldador resistivo convencional. Lo más importante es elegir la punta del soldador, y el estaño más adecuados a la soldadura que se tenga que realizar. Con esto me refiero al diámetro y aleación del estaño, el tamaño de la punta del soldador, su temperatura, y el uso de flux en en algunos casos.

Soldando SMD-TQFP

Plancha de calor para soldar

Para hacer una prueba práctica, soldé un chip TQFP de 44 pines junto con 3 componentes SMD, en un PCB nuevo. Utilicé pasta de soldadura especial para utilizar con máscara (muy densa para dosificar con una jeringuilla), y una placa de calor de 400W.

Plancha de calor para soldar

La temperatura de esta placa es suficiente para fundir el estaño en pasta, y la temperatura máxima que pude medir en la superficie del circuito integrado fue de 210ºC.

Máscara (Stencil) con CNC

Como es muy complicado aplicar la pasta de soldar en un chip de 44 pines, con la ayuda de la CNC hice una máscara (Stencil). Como material utilicé una plancha de cobre de 0,2 mm de espesor, y para los otros 3 componentes SMD apliqué la pasta de soldar a mano.

Máscara TQFP44 con CNC

Para hacer las perforaciones en la máscara con la CNC, tomé todas las medidas del Datasheet del fabricante del chip, y las dibujé en el software SketchUp. Los cortes en la CNC los hice con una punta de grabado de 0,3mm., tamaño ligeramente inferior a las perforaciones de 0,4 mm.

Máscara TQFP44 en SketchUp

Resultado final

El funcionamiento de la plancha de calor fué bastante bueno, pero el exceso de pasta provocó que apareciesen bolas de estaño encima de los pines del circuito integrado… quizás tendría que haber reducido el ancho de las perforaciones de la máscara TQFP44 que hice con la CNC. El exceso de estaño lo tuve que retirar al final con un soldador convencional,  malla de desoldar y flux en gel.

Soldadura en pasta

También había un exceso de pasta en los demás componentes en los que apliqué la pasta de soldar con una pequeña espátula. Al ser una pasta bastante densa, no se puede utilizar una jeringilla, y es bastante complicado dosificar la pasta con una espátula.

Exceso de soldadura en pasta

Aunque resutado final de la soldadura con pasta es bueno, sigo pensando que me habría costado menos tiempo soldar todo a mano.

¿Necesitas fabricar un PCB?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos (PCB), pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay.

Logo: PCBWay

Ahora también puedes encargar trabajos 3D, mecanizados con CNC y fabricación de cajas metálicas o de plástico inyectado.

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Soldando SMD-TQFP

Soldando SMD-TQFP: proceso a seguir para soldar un circuito integrado con encapsulado TQFP (Thin Quad Flat Package) de 64 pines. La separación entre pines del chip a soldar es de 0,5 mm y el hueco libre entre ellos es de 0,2 mm.

A pesar de que los componentes de tipo SMD están pensados para ser soldados a máquina en las cadenas de montaje, en todas las reparaciones o prototipos se suelen montar a mano. La tarea de soldar un componente SMD puede ser fácil o muy difícil, dependiendo de la destreza que se tenga con el soldador… aunque lo más importante es disponer de las herramientas y útiles necesarios: pinzas, soldador, estaño, flux, lupa o microscopio, etc.

Herramientas SMD

Arrastre de soldadura  (Drag soldering)

El método más rápido para soldar un circuito integrado de tipo SMD, es utilizando el método de arrastre de soldadura (Drag soldering), en el cual es muy importante disponer de Flux en gel y malla de desoldar. En un componente SMD es muy importante la calidad de las soldaduras, con el fin de evitar posibles averías mecánicas, debido a una posible caída o golpe del dispositivo. El tiempo de reparación junto con el coste del componente, siempre será superior al gasto del Flux y exceso de estaño que se emplee en la soldadura. En este montaje empleo más estaño y Flux del necesario, pero lo hago así para mostrar lo fácil que es soldar un componente SMD, aunque se hagan cortocircuitos entre los pines del componente. Siempre es mejor pasarse con el estaño, que quedarse corto y dejar las soldaduras defectuosas o frágiles.

Preparación antes de soldar

Antes de comenzar a soldar un circuito integrado SMD, es conveniente disponer de un soporte para mantener sujeta la placa. Calentar el circuito impreso antes de soldar y sujetar el componente con algún adhesivo, facilitará mucho la soldadura. El adhesivo debe ser fácil de eliminar, para facilitar una futura reparación. Utilizando un trozo de cinta adhesiva de doble cara sería suficiente.

Adhesivo SMD

Es muy importante alinear todos los pines del circuito integrado. En caso de que alguno de sus terminales esté doblado, podemos alinearlo con la ayuda de las pinzas y el filo de un cutter.

Alinear el chip

Soldadura SMD

Para evitar que se mueva el circuito integrado cuando se suelde, a pesar de que esté sujeto con cinta adhesiva, es conveniente soldar al menos un pin de cada cara del circuito integrado. De esta manera nos aseguramos que la alineación de todos los pines es correcta, y evitamos posibles cortocircuitos difíciles de eliminar cuando soldemos.

Soldar los extremos del chip

Antes de utilizar el soldador de punta ancha, tenemos que aplicar un cordón de Flux en gel en todos los pines del circuito integrado. Los terminales deben estar sumergidos en el Flux… ahorrar en Flux no es una buena idea.

Flux en gel

A continuación, con un soldador de punta ancha, aplicaremos estaño en la punta del soldador y lo arrastraremos por encima de todos los pines del circuito integrado. Cuando se arrastre el soldador, no tenemos que presionar sobre los terminales del circuito integrado. Los terminales los presionaremos después, desde el interior del circuito integrado hacia el exterior. De esta manera nos aseguramos que todos los terminales se queden apoyados en el circuito impreso y correctamente soldados.

Soldando chip SMD

Aplicando más Flux podemos eliminar los posibles cortocircuitos que hayan quedado. Si el volumen de estaño extra es mucho, aproximando la malla de desoldar se elimina con facilidad.

Malla para retirar estaño

Una vez que hayamos soldado todos los terminales del circuito integrado, haremos una revisión de las soldaduras con la ayuda de una lupa, buscando posibles defectos en las soldaduras y cortocircuitos. Cuando veamos que todo está bien, limpiaremos todos los restos del Flux con la ayuda de alcohol de limpieza, un cepillo, papel, etc.

Revisar soldaduras

La revisión final la podemos hacer aplicando luz en la cara inferior del circuito impreso, observando los posibles defectos de soldadura desde la cara superior.

En el siguiente video se muestran todos los detalles del proceso a seguir.

 

Crisol para electrónica

Posibles usos de un crisol en la electrónica. Este crisol de origen chino ZTX-11A, dispone de una cubeta metálica de pequeñas dimensiones, va conectado a la red eléctrica y se calienta mediante una resistencia de 150W.

Crisol 150W

Ajuste de temperatura

El crisol ZTX-11A va conectado a la red eléctrica, y su temperatura se regula mediante un potenciómetro de ajuste (no es un termostato). En su interior lleva montado un circuito regulador de tensión con TRIAC (VARIAC electrónico).

Ajuste con regulador de tensión

Temperatura máxima

Aunque el fabricante indica que este crisol puede alcanzar temperaturas hasta 550ºC, las medidas hechas muestran que no permite superar los 350ºC.

Temperatura máxima

Como podemos comprobar en la tabla de las temperaturas de fusión de los metales (figura siguiente), este crisol sólo sería válido para fundir estaño o plomo.

Punto de fusión de los metales

Estañado de cables

Este crisol es muy útil para el estañado cables. Cuando se realizan montajes en cadena, el uso del crisol agiliza mucho el tiempo del montaje y permite un gran ahorro de estaño. Lo único que hay que tener en cuenta al estañar cables, es que antes de sumergirlos en el estaño es necesario aplicarles FLUX (decapante), de otra manera el estañado de los cables sería muy irregular.

Estañar cables

Reciclado de componentes electrónicos

Dependiendo del tamaño de la cubeta de estaño, es posible desoldar todos los componentes electrónicos de una placa electrónica (PCB) con rapidez. Al entrar en contacto las soldaduras del PCB con el baño de estaño, es posible extraer con unas pinzas todos sus componentes. La única precaución que se debería tomar para no dañar los componentes, es no exponer demasiado tiempo la placa dentro del estaño, y extraer sus componentes más delicados al principio. Para desoldar los componentes electrónicos de una placa, no es necesario subir la temperatura del crisol por encima de 200ºC, ni mantener la placa sumergida en el estaño de forma permanente.

Reciclar componentes electrónicos

Piezas de estaño o plomo

Fundir plomo

Con este crisol podemos fabricar piezas de estaño o plomo. Sólo necesitamos hacer un molde cerámico o de chapa y verter el estaño/plomo en estado líquido. Se pueden realizar contrapesos de diferentes tamaños y formas, plomos para pesca, etc.

Piezas de plomo

Videos

A continuación se muestra el primer video, en el cuál se describe el funcionamiento y características de este crisol.

En la segunda parte se comprueba el funcionamiento del regulador de temperatura del crisol, y se realizan algunas pruebas intentando fundir otros metales.