Si realiza algún trabajo en electrónica o diferentes pasatiempos, lo más probable es que esté familiarizado con la soldadura. La soldadura por ola es uno de los procesos a gran escala más populares cuando se trata de acabados electrónicos. La pregunta es, ¿qué es exactamente la soldadura por ola y cómo es beneficiosa?
La soldadura por ola se utiliza en la creación de placas de circuito impreso. A menudo se usa como una forma de crear tableros en cantidades masivas en una pequeña cantidad de tiempo. Además de ser rápida, la soldadura por ola también es una forma eficaz y estable de aplicar componentes a una placa de circuito impreso.
Para aquellos que buscan procesos de soldadura que sean rápidos y eficientes, es difícil encontrar uno mejor que el proceso de soldadura por ola. Hablemos más sobre qué es la soldadura por ola, para qué es mejor y las complicaciones que puede encontrar.
¿Qué es exactamente la soldadura por ola?
Una de las formas más comunes de soldadura a granel es la soldadura por ola. La soldadura por ola es una forma rápida y efectiva de unir diferentes partes eléctricas a una PCB, una placa de circuito impreso. Esto se hace a menudo con aleaciones de estaño.
Estos son los cuatro pasos necesarios para un proceso de soldadura por ola eficaz:
- Flux, un agente de limpieza químico, se aplica a la parte inferior de la placa de circuito impreso.
- Luego, la placa de circuito impreso se precalienta antes de la soldadura por ola.
- La placa se pasa a través de una ola o cascada de soldadura fundida.
- El agua fría y el aire ayudan a enfriar la placa antes de limpiar el exceso de material.
La soldadura por ola recibe su nombre de las ondas de soldadura fundida reales que se utilizan para unir las piezas a las placas. Las piezas deben viajar virtualmente a través de la soldadura para unirse a la placa. Este proceso también puede parecer una cascada. La soldadura se mantiene en un tanque para completar el proceso.
La soldadura por ola se utiliza tanto para el montaje en superficie como para los conjuntos de placa de circuito de orificio pasante. Según el método que utilice, es posible que deba usar algún tipo de pegamento o adhesivo para unir los componentes antes de continuar con la soldadura por ola.
¿Cuáles son los pasos de la soldadura por ola?
Al igual que con la mayoría de los procesos de soldadura, la soldadura por ola tiene una serie distinta de pasos que la hacen tan fácil y rápida. Si bien cuatro pasos pueden parecer un proceso largo, la soldadura por ola es uno de los procesos de soldadura más rápidos que puede utilizar.
Este es el proceso de cuatro pasos de la soldadura por ola.
Fluxing con Agentes Químicos
El primer paso para la soldadura por ola es asegurarse de que está limpiando su placa de circuito impreso. El fundente se realiza mediante el uso de un agente de limpieza químico en la placa de circuito impreso que está tratando de soldar. La flexión ayuda a eliminar cualquier acumulación de productos químicos, oxidación o incluso residuos generales que puedan estar en su tabla.
Hay dos tipos de flujo:
- Flux de espuma: mejor para áreas generales que necesitan aplicar fundente.
- Spray Flux: ideal para áreas pequeñas o un rociado más controlado.
Si está buscando una unión sólida entre sus materiales, este es un paso que no puede omitir. Ayuda a limpiar cualquier suciedad o escombros que pueda haber en su placa de circuito impreso. También debe tener en cuenta que el fundente también puede encargarse de la oxidación de las placas de circuito.
Precalentamiento de la placa
En una máquina de soldadura por ola, debe haber una opción de precalentamiento. La placa se pasa a través de un área con aire tibio para activar el limpiador de fundente para limpiar la placa y llevar la placa a una temperatura más alta para reducir el daño potencial.
Hay dos tipos de opciones de precalentamiento para la mayoría de las máquinas de soldadura por ola:
- Infrarrojo: utiliza un calor más alto que puede ser aleatorio.
- Convección: Tiene un calor más bajo pero es más uniforme.
Si su limpiador de olas no tiene un túnel de calentamiento o utiliza un método alternativo, asegúrese de calentar su tabla a no menos de 65 grados centígrados y no más de 120 grados centígrados. El precalentamiento también ayuda a garantizar la fijación adecuada de cualquier componente electrónico que esté adhiriendo a su PCB.
El propio proceso de soldadura por ola
En este paso, es hora de aplicar la soldadura a la placa de circuito. En las máquinas de soldadura por ola, la soldadura es en realidad una pasta hasta que comienza a calentarse. Una vez que se calienta, actúa como una ola o cascada por debajo de la cual pasará la placa de circuito.
Con la mayoría de las máquinas de soldadura por ola, hay dos tipos de patrones de onda:
- Ondas laminares: Las ondas son suaves y tienen una apariencia similar a una cascada. Estos son el tipo más popular de patrón de onda.
- Ondas turbulentas: una onda de alta presión se usa principalmente para la soldadura por ola de orificio pasante. También se usa para materiales densos y puede ayudar a eliminar el exceso de soldadura.
La soldadura utilizada en la soldadura por ola suele ser una combinación de plomo, estaño y antimonio. Como alternativa sin plomo, cada vez más instalaciones de producción utilizan mezclas de aleación de estaño-plata-cobre o estaño-cobre-níquel.
Enfriando la placa nuevamente
Aunque el enfriamiento es el paso final en el proceso de soldadura por ola, sigue siendo esencial. Permitir que su placa de circuito se enfríe lentamente puede garantizar que sus componentes estén sellados correctamente y que su placa esté en excelentes condiciones. Forzar la placa a que se enfríe demasiado rápido puede provocar daños. Incluso demasiado lento puede ser una receta para el desastre.
La forma ideal de enfriar su placa de circuito recién soldada es usando una botella rociadora con agua fría o aire frío. Desea enfriar su placa de circuito a un ritmo constante, y el uso de estos métodos le permitirá controlar el proceso de enfriamiento.
¿Cuáles son los factores importantes de la soldadura por ola?
Ahora que conoce el proceso necesario de soldadura por ola, hay algunos factores que pueden ayudar a garantizar que sus placas de circuito salgan perfectas. Cualquiera de estos puede resultar en un error en su producto si no están ajustados a su proyecto actual.
Aquí hay tres factores que debe tener en cuenta.
La temperatura es crucial en la soldadura por ola
El factor más crucial con la soldadura por ola es la temperatura. Dependiendo del tipo de materiales que esté utilizando, hay dos temperaturas que debe recordar. La primera temperatura es de 280 grados centígrados, que es la temperatura ideal para materiales más pesados; la segunda es de 230 grados centígrados para materiales más ligeros.
La temperatura también es importante para asegurarse de que el método de flujo que utilizó se haya activado. De lo contrario, su soldadura no podrá adherirse a la placa de circuito y puede encontrarse con componentes, sin unión u otros problemas graves que pueden arruinar la placa por completo.
La altura de la ola de soldadura
Incluso la altura de la ola de soldadura es esencial para obtener el resultado perfecto. Cuando su placa pasa por debajo de la ola, la cantidad ideal de tiempo que la soldadura debe estar en contacto con su placa es de dos a cuatro segundos.
Dependiendo de la máquina de soldadura por ola con la que esté trabajando, tres configuraciones pueden controlarlos:
- Velocidad del transportador
- Altura de las olas
- Velocidad de la bomba
Si descubre que tiene problemas de contacto, intente usar un elemento aleatorio para ayudar a comprender qué ajustes deben realizarse sin arruinar ningún material o tablero. La mayoría de las veces, la gente prefiere usar vidrio templado para ayudar a hacer estos ajustes.
Cómo aumentar la eficacia de su proceso de soldadura por ola
Cuando se trata de perfeccionar su proceso de soldadura, hay algunos factores que debe tener en cuenta. Estas son partes vitales del proceso de soldadura por ola en su conjunto, pero examinémoslas más a fondo.
Las tres formas de aumentar la efectividad de su resultado de soldadura por ola son:
- Incluso la aplicación de flujo
- Calentamiento adecuado
- Conozca su soldadura
El fundente es el primer paso en el proceso de soldadura por ola y juega un papel crucial en el resultado de su placa de circuito. Ya sabes cuál es el propósito de la flexión, pero saber cómo controlar la flexión es esencial. La uniformidad con la que se aplica el fundente y la densidad de fundente que está utilizando pueden marcar la diferencia en los resultados.
La calefacción es otra área en la que muchos creadores pueden equivocarse. No calentar o sobrecalentar la placa puede causar problemas con la activación del flujo. En algunos casos, incluso puede terminar quemando su fundente o dañando su tablero sin posibilidad de reparación. El calentamiento se puede controlar en su máquina y es algo que debe ajustar a su gusto.
Por último, la soldadura que está utilizando y cómo la trata son factores cruciales. La mayoría de las veces, su máquina controlará la temperatura de su soldadura, pero hay herramientas adicionales que puede usar para asegurarse de que esté a una temperatura de trabajo. El tiempo de contacto de la soldadura con la placa y la rapidez con la que sale también son variables importantes.
¿Qué tan cara es la soldadura por ola?
Para muchas personas, el costo es uno de los factores clave que les interesan. Teniendo en cuenta que la soldadura por ola se realiza con una máquina grande de varios pasos, será más una inversión que un soldador de aficionado.
Hay cinco aspectos que debe considerar al estimar el costo de la soldadura por ola:
- Costo inicial de la máquina
- Tarifa de soldadura
- costo de flujo
- Mantenimiento
- Electricidad
Teniendo en cuenta que su máquina de soldadura por ola estándar puede costar entre $ 10,000 y $ 20,000, es un costo significativo para absorber, especialmente si está comenzando. La mayoría de las máquinas de soldadura por ola pertenecen a empresas que operan en el procesamiento a granel para garantizar que el costo de la máquina valga la pena.
Un aspecto menos obvio que debe tener en cuenta si está pensando en comprar una máquina de soldadura por ola es la mano de obra. ¿Le costará menos crear placas de circuito impreso a granel que soldarlas a mano? Si es así, una máquina de soldadura por ola puede ser una sabia decisión.
¿Cuánto cuesta el flujo?
El fundente es uno de los componentes principales de una máquina de soldadura por ola. No solo ayuda a que la soldadura se adhiera a la placa, sino que también ayuda a mantener su producto en la mejor forma posible mientras se fabrica. Flex es uno de los costos adicionales que debe tener en cuenta al comprar una máquina de soldadura por ola.
Factores que afectan el costo de su fundente:
- Qué tipo de soldadura está haciendo, comercial o personal.
- El tipo de máquina que ha elegido y lo que es compatible.
- La formulación de su fundente.
Es difícil estimar cuánto costará el fundente sin saber qué vas a elegir. En promedio, puede esperar gastar alrededor de $ 2,000 dependiendo de lo que elija y de la frecuencia con la que use su máquina de soldadura por ola. Si no está seguro de qué elegir, comuníquese con el creador de su máquina para obtener sus recomendaciones.
¿Cuánto cuesta la soldadura?
La soldadura será uno de los costos más altos para su máquina de soldadura por ola, como es de esperar. La mayoría de las veces, la soldadura que comprará para su máquina puede costarle tanto como la máquina misma. Viene en forma sólida que se derrite en la máquina o en forma de pasta con algunos métodos.
Los costos de soldadura pueden superar los $ 25,000 por un año de uso regular, y los costos de nitrógeno y electricidad también pueden llegar a superar los $ 20,000. Con un costo de uso anual potencial de $ 50,000, debe producir muchas placas de circuito para obtener algún tipo de retorno de su inversión.
Si usa soldadura por ola selectiva, entonces en realidad estará usando una soldadura en pasta. La soldadura en pasta no solo incluye la soldadura que necesitará para su proyecto, sino que también contiene fundente. Este es un excelente método para aquellos que buscan obtener resultados similares sin gastar una fortuna.
¿Qué puede salir mal con la soldadura por ola?
Aunque la soldadura por ola es bastante sencilla y sencilla de entender, todavía hay cosas que pueden salir mal. Muchos de los posibles errores que puede cometer en la soldadura por ola tienen que ver con la temperatura, la velocidad e incluso con el diseño de su placa o máquina. Estos son algunos de los errores de soldadura por ola más comunes.
Puente entre componentes
Uno de los problemas más comunes que puede encontrar con la soldadura por ola es cuando la ola realmente conecta diferentes componentes. Si bien esto puede no ser un gran problema en algunos casos, la soldadura puede crear una conexión no deseada.
Estas son algunas de las causas de la formación de puentes:
- Una o más de sus configuraciones están desactivadas.
- No hay suficiente fundente o podría haberse quemado.
- Su tabla no se precalentó lo suficiente.
Para reducir la formación de puentes, coloque máscaras en el área entre sus conexiones. Esto ayudará a crear un límite y reducirá la continuación de la soldadura. También puede usar un soldador manual para derretir el exceso de soldadura. Si esto continúa siendo un problema, puede valer la pena hacer ajustes a su máquina.
Soldadura insuficiente para juntas
Si no realiza los cambios necesarios en su máquina cuando nota que ocurre un error, es posible que se encuentre con soldadura insuficiente. Es posible que no tenga suficiente soldadura para cubrir la placa en la que está trabajando o que tenga un problema con el fundente.
Estas son las razones principales por las que puede experimentar una soldadura ineficiente.
- La velocidad del transportador es demasiado lenta.
- La temperatura de la soldadura era demasiado baja o ha comenzado a enfriarse.
- La altura de la ola era demasiado baja.
Antes de comenzar su proceso de soldadura por ola, es posible que desee verificar sus niveles de soldadura. Sobre todo si hace tiempo que no las revisas o has estado soldando más de lo habitual. Sería mejor si también hiciera controles regulares en diferentes partes de su máquina para asegurarse de que las boquillas estén limpias y que todo funcione correctamente.
Bolas de soldadura y salpicaduras
Mientras suelda, puede notar que su soldadura en realidad se está formando una bola. También pueden adherirse a diferentes áreas de su tablero y pueden provocar diferentes problemas, como acumulaciones, puentes o incluso arruinar su tablero por completo.
Aquí hay un par de cosas a tener en cuenta si trabaja con bolas de soldadura a menudo:
- La velocidad es demasiado lenta o rápida.
- Ha aplicado demasiado fundente.
- La temperatura de la placa no es lo suficientemente alta.
Para la mayoría de las personas, el fundente es el mayor problema que causan las bolas de soldadura. Asegúrese de que su fundente sea reactivo y que se aplique uniformemente antes del proceso de calentamiento. Si esto se convierte en un problema recurrente, es posible que desee verificar la temperatura interna de su placa justo antes de que se dirija al área de soldadura por ola de la máquina.
Componentes que se mueven durante la soldadura
Esto es más común cuando usa el montaje en superficie, pero también puede funcionar con un orificio pasante si no asegura los diferentes componentes en su placa de circuito con algún tipo de adhesivo antes de la soldadura por ola.
Aquí hay algunas razones adicionales por las que sus componentes pueden moverse durante la soldadura por ola:
- La velocidad de su soldadura por ola puede ser demasiado rápida.
- Su placa puede estar expuesta a la soldadura por mucho tiempo.
- Hay un problema con la longitud de su ventaja.
La mejor manera de asegurarse de que sus componentes permanezcan en su lugar durante el proceso de soldadura por ola es asegurarse de que su placa esté limpia antes de aplicar el fundente. Esto crea una mejor superficie para la conexión. También debe usar algún tipo de adhesivo apto para soldaduras para ayudar a que sus componentes permanezcan en todas las etapas de este proceso.
Soldadura inundando el tablero
La inundación es posible con la soldadura por ola es que puede inundar accidentalmente su placa. Esto sucede cuando aplica demasiado producto en un área en la que está trabajando, y es extremadamente fácil de hacer si está utilizando el método de onda selectiva.
Aquí hay algunas razones adicionales por las que puede experimentar inundaciones:
- El tablero puede estar deformado o dañado de alguna manera.
- La altura de tu ola puede ser demasiado alta.
- Puede haber un problema en la configuración de su transportador.
La inundación es fácil de hacer con la soldadura por ola, especialmente si no tiene la configuración correcta en su máquina. Si bien en algunos casos puede estar bien, buscar hacer una soldadura de onda parcial o selectiva puede arruinarse si su boquilla aplica demasiada soldadura o si su placa está deformada o desequilibrada en el transportador.
La soldadura se salta una sección completa de la placa
Aunque no sucede todo el tiempo, la omisión de soldadura no solo es frustrante, sino que también puede ser una señal de un problema mayor en su máquina de soldadura por ola. El salto de soldadura ocurre cuando una parte de su placa se pierde o básicamente se salta.
Estas son las razones más comunes por las que puede haber saltos de soldadura:
- La velocidad de su transportador es demasiado rápida.
- No se aplicó suficiente fundente o no se aplicó correctamente.
- La altura de las olas es demasiado baja.
Siempre debe verificar todos los puntos de conexión después de que su placa de circuito salga de la máquina de soldadura por ola. No solo es necesario asegurarse de que sus tableros funcionen correctamente, sino que también puede causarle más trabajo en el futuro. Asegúrese de mantener un registro de las configuraciones adecuadas y siempre compárelas antes de soldar.
¿Es posible crear su propia máquina de soldadura por ola?
Con el costo extremo de la soldadura por ola, muchos creadores de pasatiempos tienden a preguntarse si pueden crear su propio tipo de máquina de soldadura por ola en casa. La soldadura por ola es principalmente un proceso de soldadura a granel que se utiliza para crear múltiples placas de circuito en el hogar.
Algunas personas han creado exitosas máquinas de soldadura por ola en el hogar utilizando sartenes e incluso hornos tostadores. La verdad es que el hecho de que estos métodos hayan funcionado para alguien no significa que sea seguro hacerlo en su propia casa. También tendrá que comprar fundente y soldadura todavía.
La mejor opción si está buscando una opción de soldadura por ola a pequeña escala es usar un método de ola selectiva o hacer un método de soldadura más tradicional. Aunque puede tomar más tiempo del que desea, le ahorrará esfuerzo y dinero a largo plazo.
¿Existen diferentes procesos de soldadura que sean similares a la soldadura por ola?
Cuando observa la soldadura por ola, también puede ver mucha información sobre la soldadura por reflujo. Si bien la soldadura por ola es un método popular para trabajar en placas de circuito impreso, también hay algunos métodos con los que se confunde la soldadura por ola.
Un par de procesos similares a la soldadura por ola incluyen:
- Soldadura por reflujo
- Soldadura Selectiva
Soldadura por reflujo: soldadura por ola sin fundente
La soldadura por reflujo es bastante similar a la soldadura por ola, excepto que no utiliza fundente. Se utiliza principalmente en el aspecto de montaje en superficie de la soldadura. La soldadura por reflujo también se realiza en una máquina diferente a la soldadura por ola, lo que significa que necesita equipo adicional.
La soldadura por reflujo también tiene un proceso de cuatro pasos:
- Precalentamiento
- Baño termal
- Soldadura por reflujo
- Período de enfriamiento
La soldadura por reflujo a veces combina la soldadura y el fundente en una pasta que se aplica a la placa de circuito. Los componentes se unen a la placa utilizando pasta de soldadura para adherirse temporalmente a los componentes eléctricos.
La soldadura por reflujo se usa a menudo para reducir los materiales de desecho si está trabajando en proyectos más pequeños o en áreas seleccionadas. Dado que no está cubriendo completamente la placa con la soldadura, también hay menos posibilidades de que surjan problemas comunes con la soldadura por ola. Dicho esto, todavía hay problemas específicos con la soldadura por reflujo.
- El uso de pasta vieja puede hacer que sus piezas no se adhieran.
- Si no se usa, su flujo puede separarse.
Soldadura por ola selectiva: soldadura por ola parcial
Según el proyecto en el que esté trabajando, es posible que no pueda realizar una soldadura por ola completa. Aquí es donde entra en juego la soldadura por ola selectiva. Es ideal si desea obtener el mismo resultado que una soldadura por ola normal, pero solo en ciertas áreas.
Hay cuatro diferencias críticas con la soldadura por ola selectiva:
- El fundente debe aplicarse a mano.
- La placa de circuito debe ensamblarse antes de soldar.
- El precalentamiento debe hacerse a mano fuera de la máquina.
- Se utiliza una boquilla específica del sitio en lugar de la ola tradicional.
Uno de los principales beneficios de la soldadura por ola selectiva es que cuesta menos que la soldadura por ola tradicional. Las máquinas no solo son más pequeñas, sino que también requieren menos materiales en general. También reduce la limpieza y la posibilidad de que las cosas salgan mal. Dicho esto, todavía hay muchos que pueden dañar sus placas de circuito.
- Las altas temperaturas pueden disolver el acolchado.
- Se pueden formar bolas si el polímero de cobre se calienta demasiado.
- Puede crear puntos de conexión adicionales debido al exceso de soldadura.
- El exceso de soldadura puede caer en diferentes áreas durante la soldadura.
Pensamientos finales
Para aquellos que trabajan en placas de circuito impreso a granel, la soldadura por ola es realmente la mejor opción para maximizar los resultados y mantener los costos lo más bajos posible. La soldadura por ola utiliza cuatro pasos diferentes para crear el proceso de soldadura por ola.
Los cuatro pasos de la soldadura por ola son:
- Aplicación de fundente
- Precalentamiento
- Aplicación de soldadura
- Refrigeración por aire o agua
La soldadura por ola utiliza una combinación de fundente, calor y soldadura para ayudar a combinar los componentes eléctricos mediante el montaje en superficie y el montaje en orificio pasante. Todo el proceso de soldadura por ola se realiza a través de una máquina que reduce el desorden pero tiene un aumento masivo en términos de espacio utilizado.
A menos que esté trabajando con productos a granel, la soldadura por ola puede no ser la mejor opción para usted. La soldadura selectiva y la soldadura por reflujo pueden ayudarlo a obtener efectos similares sin los costos adicionales y los materiales grandes.
Fuentes:
https://www.7pcb.com/blog/defectos-ola-soldadura.php
https://www.7pcb.com/blog/selective-solder-vs-wave-solder.php
https://www.ourpcb.com/ola-soldar.html
https://www.techbriefs.com/component/content/article/tb/pub/features/articles/28337
https://en.wikipedia.org/wiki/Wave_soldering
https://www.ddmnovastar.com/smt-quick-tips-selecting-a-wave-soldering-system
https://www.pcbunlimited.com/t/thru-hole-equipment/wave-solder
https://www.circuitnet.com/experts/78617.html
https://www.quick-pcba.com/pcb-news/reflow-soldering.html
https://smtnet.com/library/files/upload/Simple-Effective-Process-Control-in-Wave-Soldering.pdf