Soldar componentes SMD

Introducción

El uso de componentes SMD tiene muchas ventajas industriales, entre las que se encuentran:

• Mayor miniaturzación.
• Coste significativamente menor que su versión en componentes de pines pasantes.
• Facilita enormemente la automatización del proceso de soldadura.
• Placas PCB más baratas.

El aficionado a la electrónica siempre empieza su inmersión en este mundo, intentando soldar los componentes con hilo de estaño, y comprueba que el proceso es terriblemente complicado, ya que los componentes son demasiado pequeños para sujetarlos con los dedos, y no dispones de la ayuda de unos pines pasantes.

Enseguida uno piensa el pegarlos a la placa PCB, y a continuación estañarlos. El problema es que esto es largo, y además dificulta las posteriores reparaciones.

Por todo eso, el proceso de soldadura artesanal de componentes SMD siempre empieza por la aplicación de la pasta de soldar. Un producto que es específico de este tipo de tecnología.

La pasta de soldar es muy espesa, lo que dificulta su aplicación, y requiere una cierta práctica adquirir la destreza necesaria para aplicarla correctamente.

Hay pastas de diferentes composiciones químicas, por lo que debemos buscar las características específicas del producto que vayamos a usar. A partir de su composición, podremos buscar la curva Temperatura-tiempo más adecuada para soldar con ese producto. De todas formas, normalmente el fabricante suele suministrar esa curva.

Plantilla o ‘stencil’.

La pasta de soldar se aplica mediante una plantilla o “stencil”. Esta plantilla puede encargarse a la empresa que nos fabrique la placa PCB, o se puede fresar con una máquina CNC, y un software que permita crear las plantillas, como CopperCAM.

El coste de una plantilla de acero inoxidable de 0,05 pulgadas de espesor, y de una superficie de 75mmx50mm, es de unos 60 €, mientras que para una PCB de 170mmx200mm es de unos 100€

Estas plantillas pueden generarse por ataque ácido (más barato, y se corresponde con los precios indicados como ejemplo), o mediante corte láser.

Como vemos en las imágenes, la lámina de acero es mucho mayor que la placa PCB. El objeto de esto es que se pueda añadir un marco a su parte inferior, de forma que encaje en la placa, y de esta forma no haya que centrarla, ni corramos el riesgo de que se

Aplicación de la pasta de soldar.

Una vez situada la plantilla sobre la placa PCB, y centrada en su posición, de forma que los “pad” queden alineados con sus correspondientes agujeros en la plantilla, podemos empezar a aplicarla.

Se usa una espátula, y hay que aplicar la menor cantidad que nos sea posible lograr. Si no es así, es muy probable que en las patillas de los circuitos integrados se produzcan uniones indeseadas debido al exceso de estaño.

También puede ocurrir que la pasta de soldar no se funda en su totalidad, quedando un mal acabado, que puede afectar incluso al funcionamiento del circuito.

Procedimiento de soldadura.

Una forma barata de soldar los componentes SMD es mediante un estañador de 14 vatios, y mucha paciencia. No es el procedimiento recomendable, pero la pasta de soldar, al ser tan densa, ayuda a mantener los componentes en su sitio. Aún así, continua siendo un trabajo ímprobo.

La siguiente mejora podría ser utilizar una máquina de soldadura por aire caliente. Si se tiene cuidado en utilizar un flujo de aire muy pequeño, los componentes SMD no saldrán despedidos fuera de la placa, y con una temperatura de 300ºC-350ºC estañaremos la placa con relativa rapidez.

Inevitablemente, algún componente se moverá de su sitio debido al flujo de aire, lo que nos producirá algunos retrasos. Además, un flujo de aire muy bajo somete a la máquina de soldadura a grandes esfuerzos térmicos, lo que reducirá la expectativa de vida de algunos de sus componentes, sobre todo del cabezal por el que sale el aire.

Horno de infrarrojos.

El procedimiento definitivo es adquirir un horno de infrarrojos, diseñado para esta tarea.

Uso del horno de infrarrojos.

Lo primero es identificar la curva de calentamiento indicada para nuestra pasta de soldar.

A continuación verificamos si el horno la lleva grabada en su firmware. En este caso no venía incluida, y hubo que introducirla por puntos, siguiendo el manual del aparato.

Aplicamos la pasta de soldar con la ayuda de la plantilla o 'stencil', y colocamos los componentes en su posición, con ayuda de unas pinzas.

Ya podemos colocar la placa PCB en la bandeja del horno.

Al conectar el horno, un regulador PID controlado por microprocesador, se encarga de que la temperatura siga la curva que hemos seleccionado. Para ello, primero suble la temperatura con unas resistencias que se ponen incandescentes, y cuando se llega a la temperatura máxima, el micro-controlador conecta un ventilador y regula su velocidad, para introducir aire desde el exterior e ir enfriando la placa.

Como puede observarse en las siguientes imágenes, el resultado es de gran calidad.

Desoldar componentes SMD

El proceso de desoldar componentes SMD requiere usar herramientas específicas, ya que incluso desoldar una resistencia se convierte en un problema, si pretendemos hcerlo con un estañador convencional.

En este vídeo se muestra cómo utilizar una placa calefactora específica para desoldar todos los componentes de una placa PCB. Estos aparatos no son demasiado caros (unos 100€) y permiten reducir los costes de prototipado, así como llevar a cabo reparaciones, de manera sencilla.