Con onda o sin onda: ventajas y desventajas de las soldaduras por onda

Una noche, cuando no había ningún buen partido en la tele, mi novia me convenció para ir a ver una obra de teatro. Fue escrito por un fulano famoso, y fui a regañadientes. La parte que me impresionó fue cuando un joven, el protagonista, se pregunta “Ser o no ser…” Aparentemente, estaba indeciso y se preguntaba qué pasaría después de tomar acción.

Esto me impulsó a considerar si puedo ser un mejor diseñador de placas de circuito impreso si supiera más sobre lo que ocurre después de terminar mi diseño y enviarlo a ser fabricado. A la final, me di cuenta de que, con un mayor conocimiento de cómo mi placa de circuito impreso se hace realidad, desde un diseño fantasmagórico hasta una placa completa, podría diseñar teniendo más en cuenta los desafíos de fabricación y ensamblaje, sobre todo en mis selecciones para la soldadura.

Procesos de fabricación de placas de circuito impreso

La fabricación de placas de circuito impreso consiste de dos procesos principales: fabricación y ensamblaje. Cada proceso consiste en varios pasos importantes:

Pasos de fabricación de placas de circuito impreso:

  1. La imagen de la placa es creada mediante un láser o sobre una lámina.

  2. Si existen capas múltiples, se realiza el decapado de la capa interior para descubrir los trazos de cobre.

  3. Se apilan y adhieren las capas.

  4. Las vías y orificios de montaje son taladrados.

  5. Se realiza el decapado de las capas externas.

  6. Donde es necesario, se realiza el metalizado de los orificios para brindar caminos conductivos para la corriente entre las capas.

  7. Se aplica una máscara de soldadura para proteger las superficies y aislar los trazos.

  8. Se realiza la serigrafía, que indica los datos de identificación, símbolos o texto.

  9. Para proteger la placa, se aplica un acabado metálico.

Pasos de ensamblaje de la placa de circuito impreso:

  1. Se aplica sobre la placa una capa inicial de soldadura.  

  2. Son colocados sobre la placa los dispositivos de montaje en superficie (SMD, por sus siglas en inglés), si estas están incluidas.  

  3. Con el fin de asegurar los SMD, se realiza la soldadura por refusión donde se calienta la soldadura para formar conexiones.

  4. Se inspeccionan las conexiones y, si es necesario, se realizan retoques y fijaciones manuales.

  5. Son montados los orificios pasantes, si están incluidos.

  6. Para fijar los componentes de orificios pasantes, se realiza la soldadura por onda.

  7. Se realiza otra inspección y es posible que se aplique otra etapa de soldadura; es necesario cerciorarse de que todas las conexiones están seguras.

  8. Se lavan las placas para eliminar cualquier escombro restante y para la protección.  

  9. Para la producción de múltiples placas de circuito impreso, que es lo más común, las placas son separadas en unidades individuales.

El resultado del proceso de fabricación es una placa de circuito impreso con trazos, pads y gráficos lista para la instalación de los componentes electrónicos. El método fundamental de instalar o fijar los componentes electrónicos a la placa es la soldadura. Los fabricantes de placas de circuito impreso utilizan la refusión para los SMD, la soldadura por onda para los componentes de orificio pasante o ambos para el ensamblaje de placas en gran escala. Los métodos más adecuados dependen del diseño de la placa de circuito impreso. Mediante la examinación de las ventajas y desventajas de la soldadura por onda, podemos determinar si es mejor con onda o sin onda.

Many thumbs up on green background

Saber cuándo se debe utilizar la soldadura por onda de hecho le ganará un visto bueno.

¿Cuáles son las ventajas de la soldadura por onda?

La soldadura por onda ha existido por bastante tiempo y fue el método principal para soldar los componentes a las placas de circuito impreso cuando estas tenían mayor tamaño, casi todas los componentes eran de orificio pasante y estaban colocadas escasamente sobre la placa. La soldadura en onda ofrecía una manera automatizada para producir rápidamente un gran número de placas.

Hoy, la mayoría de los diseños de placas de circuito impreso se concentran en minimizar el espacio, lo que reduce la separación entre los componentes y hace más atractivo el uso de los SMD y las vías. Estos atributos de diseño no apoyan la utilización de soldadura por onda para la placa entera y el costo adicional no se puede balancear contra su velocidad.  

La soldadura selectiva, que es un tipo de soldadura por onda que se enfoca sobre componentes o regiones particulares de la placa, es la solución para placas más pequeñas con componentes congestionados o combinados (de orificio pasante y SMD). Este proceso de soldadura por onda tiene ventajas claras sobre la soldadura por onda de la placa entera, incluso:

  • No requiere de adhesivo para fijar los componentes durante la soldadura de refusión.

  • No se tiene que enmascarar las áreas de la placa que no requieren de soldadura.

  • Las máquinas de soldadura selectiva son generalmente más económicas de operar.

  • Los parámetros para cada uno son variables y se pueden controlar más finamente.

  • Permite la aplicación de soldadura por onda sobre las placas con SMD y vías.

¿Cuáles son las desventajas de la soldadura por onda?

La soldadura por onda para la placa entera tiene desventajas en comparación con la soldadura selectiva, incluso:

Author-made graph of full board wave soldering versus selective wave soldering

MIentras que las comparaciones y los atributos pueden ser difíciles de entender, es importante saber los puntos fuertes de los procesos distintos.

La utilización de dispositivos de montaje en superficie (SMD) y placas de capa múltiple ha aumentado la utilización de la soldadura de refusión. Si su placa está compuesta sólo por SMD, la refusión es el método preferido de soldadura. No obstante, si el diseño de su placa de circuito impreso también incluye, o utiliza exclusivamente, componentes de orificios pasantes, entonces es más probable que se utilice alguna forma de soldadura por onda. El número de componentes, su espaciado sobre la tabla y el tamaño de la producción de su placa de circuito impreso son factores que van a influenciar cuál proceso de soldadura por onda es utilizado. Todo esto es determinado por su diseño.

Al igual que todo diseño de placa de circuito impreso, se debe aplicar el buen diseño de fabricación (DFM, por sus siglas en inglés). Esto incluye la selección del tipo de componente (orificio pasante o SMD) y el espaciado sobre la placa. La utilización de un paquete de diseño de software para placas de circuito impreso unificado para placas de circuito impreso, como Altium Designer, PDNA le ofrece todas las herramientas que usted necesita para diseñar sus placas y responder a la pregunta ¿con onda o sin onda?

Para más información sobre la onda u otros métodos de soldadura y cómo diseñar su placa de circuito impreso, comuníquese con un experto en diseño de placas de circuito impreso de Altium.

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