Soldadura

SoldaduraSoldaduraSoldadura

I.E.S. Albert EinsteinC.F.G.M. Equipos Electrónicos de Consumo

Curso 2005/06

I.E.S. I.E.S. AlbertAlbert EinsteinEinsteinC.F.G.M. Equipos Electrónicos de Consumo

Curso 2005/06

Soldadura: Definición

• Soldar, tecnológicamente hablando, es unir sólidamente dos piezas metálicas, fundiendo su material en el punto de unión, o mediante alguna sustancia igual o parecida a ellas.

• Las soldaduras pueden ser:

– Duras: eléctrica por arco, por puntos, oxiacetilénica, etc.

– Blandas: soldadura con estaño, empleada en electrónica, se trabaja a temperatura inferior a 200º

Soldadura con estaño

• La soldadura con estaño consiste en unir dos fragmentos de metal (habitualmente cobre, latón o hierro) por medio de un metal de aportación (estaño) con el fin de procurar una continuidad eléctrica entre los metales que se van a unir.

• Esta unión debe ofrecer la menor resistencia posible al paso de la corriente eléctrica; para ello, la soldadura debe cumplir una serie de normas con el fin de conseguir una unión eléctrica óptima, con una resistencia mecánica importante.

• Una de las causas más frecuente de fallos en los sistemas electrónicos es la existencia de soldaduras defectuosas que con el paso del tiempo provocan averías.

Soldadura con estaño

• Para realización de una soldadura blanda se necesitan los siguientes elementos:

– Soldador.

– Metal de aportación ( estaño ).

– Flux, desoxidante, decapante ( a veces ).

– Soporte de soldador

El Soldador• Herramienta que aporta el calor necesario para poder realizar la soldadura, existen diferentes tipos, entre los que destacamos los siguientes:

– Tipo martillo• De gran potencia, para soldar chapas, tubos, grandes terminales, chasis, etc. ( 60 a 300 W )

– Instantáneo o pistola• Uso general, normalmente empleado en reparación fuera del taller o laboratorio. Potencia media ( aprox. 50 W )

– Tipo lápiz• Llamado así por su forma, es el más usado en electrónica, van desde baja potencia a media potencia ( 14 a 40 W).

• Se componen de mango, calefactor y punta.

Soldadores de martillo

• Tamaño grande

• Elemento calefactor de gran potencia

• Punta grande y poco precisa

• No se usa en electrónica

• Uso industrial

• 100 Watios a 300 Watios

Soldadores de pistola

• Tamaño medio y forma de pistola

• Calentamiento instantáneo (pulsador)

• Reparaciones fuera del laboratorio

• Potencia media ( ~50 W )

• Punta mediana poco precisa

Soldadores tipo lápiz

• Son los mas usados en electrónica por:

– Potencia / temperatura adecuadas

– Gran variedad de puntas

– Precisión adecuada

– Manejabilidad


• Potencia / temperatura:

– Entre 20 y 40 W: La potencia nos indica la cantidad de calor que puede aportar el soldador.

– A mayor tamaño de componentes, soldaduras más grandes, con más estaño, por lo tanto se necesita más cantidad de calor.

– El exceso de calor puede dañar los componentes electrónicos activos ( chips, etc.)

– Un exceso de potencia (calor) se puede compensar con experiencia, con una soldadura más rápida.

– En los soldadores que lo permitan, ajustar una temperatura de 260º aproximadamente y si es necesario aumentar.

– Acercando estaño a la punta del soldador, verificaremos que la temperatura es la adecuada para comenzar a soldar.


Punta de larga duraciónPunta de larga duración

Elemento calefactorElemento calefactor

MangoMango

Punta de cobre revestida con metales resistentes a la corrosión por estaño (hierro, níquel y cromo) y zona preestañada. Gran variedad de modelos.

Calefactor constituido por una resistencia eléctrica de potencia adecuada. En algunos casos con posibilidad de regulación de temperatura.

Mango con suficiente superficie para ser cómodo y aislar al usuario del calor.

Soldador: Punta lápiz

• PUNTAS LARGA DURACIÓN

– 1. Base de cobre

– 2. Capa de hierro

– 3. Capa de níquel

– 4. Capa de cromo

– 5. Pre-estañado

– Todas estas capas de protección evitan que el estaño entre en contacto con la base de cobre y produzca su deterioro, con lo que se consigue una duración de 10 a 20 veces superior a una punta de cobre convencional, conservando su forma inicial sin deformación por el desgaste.

– Para evitar dañar estas capas NUNCA SE LIMARÁ O RASPARÁ.

Soldador: Punta lápiz

• Cuidados del soldador

– Para evitar quemaduras, daños a objetos y al mismo tiempo proteger el soldador, se usan soportes adecuados. Algunos suelen incluir una esponja húmeda para limpieza de la punta.

– Siempre que no esté en uso,el soldador deberá estar en susoporte.

– La esponja se mantendrá húmeda, no mojada para queno se queme al limpiar lapunta del soldador.

– No se dará al soldador otrosusos ( pegar plásticos, fundirmateriales, etc.)

El estaño• El ‘estaño’ es el metal de aportación en la soldadura.

• En realidad el ‘estaño’ no es solo estaño, sino que hay más materiales, aunque coloquialmente le llamemos ‘estaño’.

• Es una aleación de plomo y estaño. En electrónica, la proporción normal es del 60 % de estaño y el 40 %de plomo.

• Para facilitar la soldadura incluyeotros materiales resinosos en suinterior.

El estaño: Composición

• Se busca una aleación con:– Una temperatura de fusión baja.– Buena conductora de la electricidad.– Resistencia mecánica adecuada.– Que pase de sólido a líquido sin estado ‘plástico’

63% de estaño37% de plomo

• Incluye componentes que facilitan la soldadura– Resina natural (3%) en pequeños tubos internos.– A veces se le añaden activadores químicos.– Facilita el flujo del estaño.

El estaño: Composición

• Una proporción de ‘mitad y mitad’ (50/50) de estaño y plomo, comienza a fundir a 183º y no acaba de fundir hasta llegar a los 216º, en ese tramo (183º a 216º) la aleación es como una ‘pasta’. Eso no es bueno en soldadura, sobre todo si al enfriarse y pasar por el estado de ‘pasta’ se mueven las piezas a soldar, ya que la soldadura queda mal.

• La mezcla ideal del 63% y 37% consigue que se pase de sólido a líquido a los 183º sin ese estado de ‘pasta’.

• Como solución práctica también se usa la proporción 60/40 que tiene una zona de temperaturas de 183º a 191º para fusión

• En electrónica no se usarán otras aleaciones que no sean las de 60/40 y 63/37.

El estaño: Reciclado y ecología

• La basura electrónica y su reciclado• De la ‘basura electrónica’ que se recicla, del 50% al 80% se envía a Asia (China, India, Pakistan).

• Hay paises industrializados sin control sobre sus resíduoselectrónicos.


• La basura electrónica está creciendo en todo el mundo (PCs, móviles, TVs, etc.)

• El plomo es un componente peligroso por su toxicidad en vertederos, ríos, mares, etc.

• Se está eliminando en productos del sector electrónico igual que se hizo en la gasolina, etc.


• Directiva 2002/95/EC Parlamento Europeo 27/1/2003

• Ya existen normativas que regulan la fabricación en muchos países y muchas empresas fabrican ya con estaño sin plomo:


• ¿ Como es el estaño sin plomo ?

– Lo más común es añadirle al estaño (Sn):• Plata (Ag), en proporciones aprox. del 3%• Cobre (Cu), en proporciones del 0.5 %

– La composición se expresa con los símbolos químicos, siendo la mayoría del material estaño (96,5% ) y el resto plata y cobre:

Sn / 3Ag / 0.5Cu

– La temperatura de fusión sube a 217º

Técnicas de soldadura

• Disponer de un sitio estable para trabajar

– Lugar para apoyar o sujetar los elementos a soldar.

– Iluminación adecuada.

– Herramientas necesarias según soldadura:

• Soldador con su soporte y medio de limpieza• Estaño• Pinzas• Alicates• Flux• etc.


• Las piezas a soldar deben estar totalmente limpias y a ser posible preestañadas. Para ello se utilizará un limpia metales, lija muy fina, una lima pequeña o las tijeras, dependiendo del tipo y tamaño del material que se vaya a soldar.

• También se limpiará la punta del soldador, una vez que tenga la temperatura adecuada.


• El preestañado consiste en aplicar una capa de estaño a las piezas que vamos a soldar, una vez limpias.

• El preestañado facilita la soldadura.


• Colocar las piezas como deben quedar soldadas


• Aportar calor con la punta del soldador a los elementos a soldar – precalentado de elementos.

• Si la superficie del soldador en contacto con los componentes es pequeña, el precalentamiento será malo


• Una vez que calientes las piezas, se aplicará el estaño en la zona de contacto de piezas y soldador:

• Sin quitar el soldador, el estaño líquido se extenderá en la superficie a soldar de forma uniforme.

• Después se retirará el soldador sin mover las piezas soldadas hasta que la soldadura se enfríe.


• Uso del flux

– El ‘flux’ es un líquido o una pasta que favorece que el estaño se difunda correctamente por la soldadura.

– Aporta agentes limpiadores y activadores que limpian las zonas a soldar.

– Deja algunos restos no deseados en electrónica

– Se usará para facilitar soldaduras complejas


• Soldadura correcta

– El estaño está distribuido y envuelve el terminal del componente y cubre el cobre del circuito impreso.

– La soldadura se ve brillante y uniforme.


• Soldaduras correctas


• Soldadura incorrecta: Seca

• Se llama soldadura seca a la que no tiene el estaño extendido y cubriendo a los elementos a soldar.


• Otros defectos en soldaduras

– Exceso de estaño

– Cortocircuitos

– Soldaduras frías

• Al mover los elementos soldados durante el proceso de enfriado, se produce la soldadura fría, con mal contacto eléctrico y poca resistencia mecánica.

• Se distingue por carecer de brillo


• Diferentes soldaduras:

– 1: Correcta

– 2: Falta estaño

– 3: Fría

– 4: Seca

– 5: Exceso estaño

• Se puede observar que la soldadura fría apenas tiene brillo


• Soldaduras defectuosas


Resumen de procesos

– Preparar piezas a soldar / unión• Limpiar elementos a soldar y soldador• Estañar cables, terminales, etc. si es necesario• Unir los elementos a soldar

– Soldar• Aplicar calor a las partes a unir• Aplicar estaño suficiente para cubrir la unión

– Limpiar posibles restos

– Inspeccionar la soldadura

Soldadura

• Otros tipos de soldadura usados en electrónica

– Soldadura por ola

– Soldadura en hornos por reflujo

Ambos tipos de soldadura se usan para fabricación, para abaratar costes de producción en procesos automáticos.

Soldadura

... ¿ y si algo va mal ?

... hay que reparar un circuito

... retirar una soldadura defectuosa

Usaremos técnicas de desoldadura

Desoldadura

• Consiste en calentar la soldadura a eliminar y retirar el estaño fundido por algún medio.

¡ Muy Importante !

• Si se trata de un circuito impreso, tener cuidado de no dañar las pistas de cobre con tirones de componentes.

• No sobrecalentar las pistas o se despegaran de la base.

Desoldadura

• Los medios más usados para retirar el estaño son:

– Succión• Bombín• Perilla• Bomba de vacio

– Capilaridad• Cinta de cobre

Desoldadura: succión

• Calentar soldadura hasta fundir estaño

• Aplicar bomba succión y liberar

Desoldadura: capilaridad

• Aplicar la cinta de desoldadura a la soldadura

• Retirar componente al quedar libres los vástagos

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I.E.S. Albert EinsteinSeminario de Electrónica

Curso 2005/06

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