CONSEJOS SOBRE APLICACIONES

Contents:  

También disponemos de mayor información sobre aplicaciones como la configuración del perfil del reflujo, eliminación de huecos, desprendimiento parcial de componentes («tombstoning») y formación de microgotas de soldadura («beading»), compatibilidad entre la formación de escorias de la soldadura en barras y la conformación del recubrimiento del fundente:  Ver Artículos Técnicos
 
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Proceso de Impresión con Pantalla

La impresión con pantalla es el primer paso, y hasta podría decirse el más crítico, en el proceso de montaje superficial moderno.  A continuación encontrará algunas recomendaciones sencillas sobre los ajustes y procedimientos para desarrollar o corregir su proceso de impresión. La mayoría de las impresoras, ya sean totalmente manuales o completamente automatizadas, tienen alguna forma de ajuste para los parámetros indicados más adelante.
 
Muchos de los problemas asociados con la impresión, el montaje de los componentes y el flujo de soldadura en pasta se originan en los métodos inadecuados que se emplean para manejar y aplicar la pasta. Por otra parte, las condiciones del entorno en el cual se imprime y fluye la pasta son esenciales para su buen desempeño. Los defectos de la soldadura en pasta pueden reducirse considerablemente, o incluso eliminarse, utilizando unos pocos procedimientos sencillos de manipulación y aplicación.
 
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Distancia de Impresión («Snap Off»)

 
Recomendación
 
0,00" (método de impresión de contacto)
 
Definición
 
Es la distancia o separación entre la cara superior del sustrato a imprimir (la placa de circuitos) y la cara inferior de la pantalla o el esténcil. Esta distancia de impresión se utiliza por dos razones fundamentales: facilita la distribución de la soldadura en pasta desde las aberturas del esténcil y ayuda a depositar una mayor cantidad de pasta en el sustrato.
 
Cómo funciona
 
Durante el ciclo de impresión, la presión ejercida por la hoja de la espátula escurridora empuja la pantalla o el esténcil hacia abajo (contra el sustrato) para sellar el área inmediata a imprimir. A medida que la espátula se desplaza, la pantalla o el esténcil vuelven a su posición original, es decir, vuelve a la distancia de impresión predefinida; en teoría, la pantalla o el esténcil se «desprenden» de la pasta dejándola sobre el sustrato impreso.
 
Inconvenientes relacionados con la distancia de impresión
 
Este método de reproducción viene de los días en que se imprimía mediante pantallas o bastidores. Es sin duda una alternativa viable para facilitar el uso de un esténcil mal cortado y quizá podría ser necesario para ciertos equipos o aplicaciones específicas; sin embargo, no es un proceso repetible y no funciona en todos los casos.
 
El uso de la técnica «snap-off» elimina todo efecto de «junta» (es decir, el sellado del área de contacto imprimible por el esténcil), deseable para aquellas aplicaciones con paso («pitch») más reducido. Esto puede ocasionar que la soldadura en pasta fluya y se desparrame por debajo del esténcil durante el ciclo de impresión, produciendo un puente continuo de pasta sobre áreas de contacto adyacentes de los componentes.
 
Además, el uso de este método puede producir picos en el depósito de soldadura, falta de uniformidad en la deposición de la pasta y, por consiguiente, una impresión irregular.
 
Beneficios relacionados con la impresión de contacto
 
Los beneficios fundamentales de la impresión de contacto son simples. Este proceso produce un efecto de sellado completo de las áreas de contacto de los componentes durante el ciclo de impresión y evita que la pasta fluya y produzca puentes (es decir, evita cortocircuitar áreas de contacto), aún con componentes UFP.
 
La impresión de contacto también ofrece una deposición más uniforme y una altura más consistente de la pasta.
 
Ajuste
 
Para definir una distancia de impresión de 0,00" para el empleo del método de impresión de contacto, siga los pasos que se indican a continuación:
  1. Seleccione un sustrato bien plano.
  2. Coloque el sustrato que va a imprimir debajo del esténcil.
  3. Baje el esténcil, o levante la placa de circuitos hasta la altura de impresión.
  4. Corte el suministro de vacío que sostiene la placa, es decir, apáguelo por completo, ya que no siempre es suficiente con cerrar las compuertas de vacío.
  5. Regule la distancia de impresión («snap-off») del esténcil de forma que haya una separación bien definida entre la cara inferior del esténcil y la cara superior del sustrato en toda su superficie.
  6. Empuje con su dedo la superficie del esténcil hacia el sustrato, reduciendo lentamente la distancia de impresión hasta que el esténcil haga contacto justo con la superficie de la placa en toda el área imprimible.
  7. En impresoras manuales, trabe el esténcil en su lugar para que no se modifique la altura y ponga en 0,00" los indicadores de dial; en impresoras automáticas, registre la nueva distancia de impresión («snap-off»), guarde los cambios y repita los pasos 2, 3, y 6 para verificar la regulación.
Nota
 
Es importante tener en cuenta que en algunos equipos controlados por PC, ajustar la distancia de impresión simplemente al valor que aparece en el menú de configuración no es suficiente. La distancia de impresión en estas máquinas depende de cómo se ejecuta la calibración del eje que la controla. Verifique siempre sus ajustes.
 
Cuando regule la distancia de impresión, recuerde inspeccionar continuamente toda el área de la placa de circuitos. A menudo ocurre que los bordes exteriores de la placa harán contacto con el esténcil antes que lo haga el área imprimible. Si ello ocurre, revise el soporte de la placa o el alojamiento de ésta, o verifique que la placa que está usando no esté alabeada. El problema consiste en que es posible que el esténcil presione demasiado hacia abajo, creando una distancia de impresión falsa e irregular.
 
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PROCESO DE SEPARACIÓN DE LA PLACA DE CIRCUITOS IMPRESOS

 
Recomendación
 
0,010" a 0,050" (0,254 a 1,27 mm) - El valor dependerá de los valores ajustados para el espesor de la placa, la distancia de impresión y el tope inferior.
 
Definición
 
Es la distancia que la torreta Z o el soporte de la placa recorrerá hacia abajo (a velocidad controlada) para desprender la pasta del esténcil antes de volver a su posición inicial.
 
Cómo funciona
 
La distancia de separación es un parámetro cuyo objeto consiste en ayudar a que la pasta se desprenda de las aberturas del esténcil. Algunos soportes de placa vibran a medida que bajan (producida por una baja velocidad de rotación del motor paso a paso o del servomotor), para ayudar a que la soldadura en pasta se libere del esténcil.
 
Tras completar el ciclo de impresión, la torreta Z que sostiene al sustrato recién impreso bajará a una velocidad predefinida (normalmente baja, media o alta), hasta un valor predefinido de distancia de separación. Una vez alcanzada esta distancia, la torreta Z bajará a toda velocidad hasta su posición inicial.
 
Inconvenientes relacionados con la distancia de separación
 
El mayor inconveniente de usar distancias de separación es que hará más lento todo el ciclo de impresión. Es muy difícil que esto se evidencie con ajustes menores; sin embargo, cuando se estén alcanzado límites mayores, se notará un drástico incremento del tiempo del ciclo.
 
Beneficios relacionados con la distancia de separación
 
El beneficio fundamental de la utilización de la distancia de separación es que casi siempre mejora la liberación de pasta de las aberturas del esténcil. El método también mejora la uniformidad de los depósitos de pasta y minimiza la formación de picos.
 
Ajuste
 
Para establecer una distancia de separación óptima, comience por regular la distancia de separación en el menú de configuración a un valor de 5 milésimas de pulgada (0,127 mm) mayor que el espesor del material del esténcil que está utilizando; seguidamente, ejecute los siguientes pasos. Por ejemplo: si el espesor del esténcil es de 0,006" (0,152 mm), la distancia de separación inicial deberá ser de 0,011" (0,279 mm).
 
  1. Seleccione un sustrato bien plano.
  2. Coloque el sustrato que va a imprimir debajo del esténcil.
  3. Baje el esténcil, o levante la placa de circuitos hasta la altura de impresión.
  4. Corte el suministro de vacío que sostiene la placa, es decir, apáguelo por completo, ya que no siempre es suficiente con cerrar las compuertas de vacío.
  5. Regule la distancia de impresión («snap-off») del esténcil de forma que haya una separación bien definida entre la cara inferior del esténcil y la cara superior del sustrato en toda su superficie.
  6. Empuje con su dedo la superficie del esténcil hacia el sustrato, reduciendo lentamente la distancia de impresión hasta que el esténcil haga contacto justo con la superficie de la placa en toda el área imprimible.
  7. En impresoras manuales, trabe el esténcil en su lugar para que no se modifique la altura y ponga en 0,00" los indicadores de dial; en impresoras automáticas, registre la nueva distancia de impresión («snap-off»), guarde los cambios y repita los pasos 2, 3, y 6 para verificar la regulación.
Nota
 
Es importante tener en cuenta que en algunos equipos controlados por PC, ajustar la distancia de impresión simplemente al valor que aparece en el menú de configuración no es suficiente. La distancia de impresión en estas máquinas depende de cómo se ejecuta la calibración del eje que la controla. Verifique siempre sus ajustes.
 
Cuando regule la distancia de impresión, recuerde inspeccionar continuamente toda el área de la placa de circuitos. A menudo ocurre que los bordes exteriores de la placa harán contacto con el esténcil antes que lo haga el área imprimible. Si ello ocurre, revise el soporte de la placa o el alojamiento de ésta, o verifique que la placa que está usando no esté alabeada. El problema consiste en que es posible que el esténcil presione demasiado hacia abajo, creando una distancia de impresión falsa e irregular.
 
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Velocidad de Impresión

 
Recomendación
 
Menos de 1 a 12 pulgadas (25 a 305 mm) por segundo (el valor dependerá de la formulación y la viscosidad)
 
Definición
 
La velocidad de impresión, también conocida como velocidad del ciclo de la espátula escurridora, es la velocidad de desplazamiento de dicha espátula durante el ciclo de impresión.
 
Cómo funciona
 
La velocidad de impresión trabaja junto con muchos otros parámetros, entre ellos la presión de la espátula, el tipo de material de ésta, la formulación química de la pasta o su viscosidad, el tamaño de las aberturas del esténcil y su orientación, etc. Por ejemplo, para trabajar con una soldadura en pasta de gran viscosidad a una velocidad de impresión mayor, será normalmente necesario aumentar la presión de la espátula con el objeto de obtener una buena acción limpiadora sobre la superficie del esténcil durante el ciclo de impresión.
 
Inconvenientes de la impresión de alta velocidad
 
Es importante entender cómo reacciona la formulación de su soldadura en pasta con la variación de la velocidad de impresión. Las soldaduras en pasta experimentan un fenómeno conocido como fluidificación por cizalla. La fluidificación por cizalla puede confundirse con el desprendimiento, pero la causa es completamente diferente. La fluidificación por cizalla ocurre por un incremento de la temperatura en el punto donde el material de la espátula se encuentra con el esténcil. Este incremento de la temperatura es un resultado directo de la mayor velocidad del ciclo de la espátula y el aumento en la presión que esta necesita para realizar una impresión de alta velocidad. La mayor diferencia entre una soldadura en pasta afectada por el desprendimiento y una afectada por la fluidificación por cizalla es que una vez que se ha detenido el ciclo de impresión, una pasta de buena reología normalmente recupera su solidez al haber cesado la fluidificación por cizalla. Por otra parte, el desprendimiento es una clase de derretimiento de la reología de la soldadura en pasta causada por temperaturas elevadas y una baja carga de metal o una baja viscosidad de la formulación.
 
Los defectos habituales ocasionados por la impresión de alta velocidad varían desde una cobertura insuficiente del área de contacto hasta el cortocircuito entre áreas de contacto. La cobertura insuficiente del área de contacto en la impresión de alta velocidad es causada comúnmente por una formulación incorrecta de la pasta, una mala selección de la viscosidad, o por que la abertura del esténcil es demasiado estrecha. Los cortocircuitos entre áreas de contacto son normalmente el resultado de la fluidificación por cizalla. En ambos casos, a grandes velocidades de la espátula, la soldadura en pasta no tiene tiempo suficiente para llenar adecuadamente las aberturas del esténcil antes de que pase la espátula. La menor cantidad de pasta depositada en el área de contacto del componente a menudo origina defectos por soldadura insuficiente o por juntura abierta después del reflujo.
 
Además, la presión adicional y los ajustes de velocidad requeridos para la impresión de alta velocidad tienen graves efectos sobre los transductores, servomotores, hojas de la espátula y la duración del esténcil; también necesitan más mantenimiento del habitual.
 
Beneficios de la impresión de alta velocidad
 
Gran tasa de producción.
 
Ajuste
 
Generalmente se denomina impresión de alta velocidad al proceso en el que la velocidad alcanza entre 4 y 8 pulgadas (102 a 203 mm) por segundo. En caso de duda, comuníquese con su proveedor de pasta para obtener más información respecto a su aplicación específica.
 
Nota
 
Lo ideal sería que la velocidad de impresión esté configurada lo suficientemente rápido como para que la impresora no ralentice al resto de su línea. Como regla general, la impresión de alta velocidad no brinda beneficio alguno a menos que no haya otra alternativa para su proceso. Cuando configure un proceso de impresión de alta velocidad, ajuste los ciclos de impresión a una velocidad de ciclo de acuerdo a la demanda, donde la impresora está aguardando el menor tiempo posible entre ciclos de impresión. Ello le permitirá optimizar los tiempos de impresión y su soldadura en pasta podrá mantener una reología más estable.
 
Si su única opción es la impresión de alta velocidad, deberá asegurarse de utilizar una soldadura en pasta diseñada para soportar este proceso. También será necesario instalar un soporte para placas de circuito de mejor calidad, construido expresamente para el producto que desea imprimir. En caso de duda, comuníquese con su proveedor de pasta para obtener más información respecto a su aplicación específica.
 
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Presión de la Espátula

 
Recomendación
 
Lo normal es utilizar una presión de 1 a 1,5 libras (450 a 680 gramos) por pulgada lineal de la hoja de la espátula. Vea el ajuste a continuación.
 
Definición
 
Es la presión hacia abajo, medida en PSI (libras por pulgada cuadrada), ejercida por la hoja de la espátula contra la superficie del esténcil durante el ciclo de impresión.
 
Cómo funciona
 
Durante el ciclo de impresión es necesario aplicar una presión controlada, distribuida uniformemente en todo el largo de la hoja de la espátula. El propósito de ello es proporcionar la fuerza necesaria para empujar la soldadura en pasta en todo el ancho del área imprimible, llenando todas las aberturas, al tiempo que se limpia la superficie del esténcil, dejando ver luego de su paso una capa de pasta muy delgada.
 
Inconvenientes relacionados con la presión de la espátula
 
Por lo general, las hojas de las espátulas de caucho, o materiales poliméricos (de menor dureza), requieren de una presión mayor hacia abajo para lograr la acción limpiante deseada en la superficie del esténcil. Aquí radica el problema, ya que a mayor presión ejercida por la hoja de la espátula, mayor será el ranurado u ondulación de la soldadura en pasta que fluye de las aberturas del esténcil. Hay dos formas básicas de solucionar este inconveniente: puede tratar de imprimir a una menor velocidad, lo cual le permitirá reducir la presión total de la espátula, o puede reemplazar la hoja por una de un material de mayor dureza. Para el ensamblaje de placas de circuitos estándar, un valor de dureza de alrededor de 80 a 100 grados Shore es lo normal.
 
Un problema menos visible con algunos tipos de hojas de espátula de polímero es que el aumento de la presión aplicada sobre la hoja la flexiona mucho más que en el caso de una espátula de metal. Este efecto cambia el ángulo de ataque de la hoja sobre la superficie del esténcil. Esto puede causar problemas con el rodillo de pasta que se forma en el sentido de avance de la espátula o con el llenado de las aberturas, y la pasta fluirá fuera del esténcil.
 
Otro problema típico con el uso de hojas de polímero es su rápido desgaste, que aumenta el nivel de defectos a medida que se deterioran.
 
Una espátula con hoja metálica (o de un material más duro) necesitará una menor presión que una hoja de polímero y, además, facilitará el control de la deposición de la pasta a lo largo de la hoja. Una espátula con hoja metálica no formará ranuras ni ondulaciones en la soldadura que fluye de las aberturas del esténcil, permitirá un mejor control del volumen y obtendrá una deposición de pasta más definida.
 
Beneficios relacionados con la presión de la espátula
 
Los beneficios más importantes de usar una presión adecuada en la espátula son una altura de la pasta más consistente, un control de deposición uniforme y un reducido desgaste de la hoja y del esténcil.
 
Ajuste
 
Para establecer la presión de la espátula adecuada para su proceso, suponiendo que las hojas de espátula están bien instaladas y ajustadas, observe los pasos indicados a continuación.
 
  1. Seleccione un sustrato bien plano.
  2. Coloque el sustrato que va a imprimir debajo del esténcil.
  3. Regule la presión de la espátula de forma que el exceso de soldadura se mantenga a lo largo de toda la superficie del esténcil después de un ciclo de impresión.
  4. Ejecute un ciclo de impresión con la soldadura en pasta aplicada al esténcil.
  5. Observe la cantidad de pasta que queda en la superficie del esténcil.
  6. Aumente un poco la presión de la espátula y ejecute otro ciclo de impresión.
  7. Observe nuevamente la cantidad de pasta que queda en la superficie del esténcil. Debería ser algo menor que la que quedó en la primera pasada.
  8. Repita los pasos 6 y 7 hasta que toda la pasta visible en la superficie del esténcil sea sólo una capa de soldadura muy delgada.
Nota
 
Si usa una espátula con hojas de polímero para procesos estándar, es muy importante que éstas sean de un material cuya dureza sea lo suficientemente elevada como para minimizar los defectos. Mantenga siempre el borde de la hoja de polímero recto y filoso.
 
Algunos fabricantes de máquinas disponen de juegos de adecuación que permiten reemplazar las hojas de polímero de las espátulas por metálicas.
 
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Transporte de la Soldadura en Pasta

 
  • La soldadura en pasta debe enviarse por transporte de un día para otro a fin de reducir su exposición a las condiciones medioambientales. Se deberá utilizar, dentro de lo posible, transporte terrestre o por aire. Esto es especialmente importante con tiempo cálido o húmedo.
  • Los embarques internacionales de pasta deben llevarse a cabo de la forma más expeditiva posible. El tiempo en tránsito deberá restringirse, preferiblemente, a no más de dos o tres días. Nunca debe utilizarse transporte marítimo para la soldadura en pasta.
  • En ciertas situaciones, se deberá garantizar la inclusión de hielo u otros materiales de embalaje especiales, es decir, cuando se transporte pasta durante un tiempo de mucho calor, o en embarques internacionales, o cuando la composición de la pasta sea extremadamente sensible.
 
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Almacenamiento de la Soldadura en Pasta

 
  • La soldadura en pasta no debe dejarse en el muelle o en la plataforma de descarga después de su recepción. La pasta debe transferirse inmediatamente a un lugar de almacenamiento adecuado.
  • Habitualmente, las soldaduras en pasta tienen una vida útil de entre tres y seis meses cuando están almacenadas a temperatura ambiente (22 °C). No obstante, los envases sin abrir deberán refrigerarse (4 °C) cada vez que sea posible. La refrigeración duplicará la vida útil de la pasta, al tiempo que la protege de los niveles variables de calor y humedad que a menudo se encuentran en almacenes y oficinas.
  • No almacene soldadura en pasta nueva y usada en el mismo contenedor. Esto podría degradar a la pasta nueva.
  • Una vez roto el sello del envase, la pasta no debe refrigerarse nuevamente. Cualquier material abierto deberá ser sellado de nuevo y almacenado a temperatura ambiente cuando no se use. Si es posible, la pasta deberá embalarse en cantidades no mayores que la del consumo diario total.
 
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Preparación de la Soldadura en Pasta Para su Uso

 
  • La soldadura en pasta no debe usarse fría.
  • La soldadura en pasta debe alcanzar la temperatura ambiente de forma natural y completa antes de romper el sello de su envase. NO ACELERE EL CALENTAMIENTO DE LA PASTA.
  • El envase de pasta debe dejarse reposar a la temperatura de la habitación durante unas 6 a 8 horas para que alcance la temperatura ambiente. Para obtener los mejores resultados, se recomiendan ocho horas (de un día para otro).
  • Una vez que la pasta haya alcanzado la temperatura ambiente, podrá romperse el sello del envase. Antes de su aplicación, deberá revolverse ligeramente toda la pasta durante uno a cuatro minutos. La pasta debe revolverse en un sentido, ya sea con una espátula (para envases) o con una varilla de mezclado (para cartuchos), de acuerdo a las instrucciones. Al revolver la pasta se asegura una distribución uniforme de todo el material (fundente y metal) que pueda haberse separado como resultado del almacenamiento.
 
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Aplicación de Pasta en el Esténcil

 
  • Deberá aplicarse una cantidad de pasta suficiente (a mano o mediante un dispensador automático) para obtener un rodillo suave y uniforme en la espátula durante el ciclo de impresión. La formación de un rodillo de 3/8 a 1/2 pulgada (10 a 13 mm) de diámetro (el tamaño de una moneda de 10 centavos de dólar) es normalmente suficiente para el trabajo del esténcil. Habitualmente, la cantidad de pasta aplicada para la impresión inicial deberá ser dos o tres veces el diámetro del rodillo deseado. Esto hará que la hoja de la espátula se «cargue» y permite que la pasta fluya en toda la longitud de la hoja.
  • La longitud del rodillo deberá corresponder a la longitud de la hoja de la espátula, la cual debe ser algo más larga (1/2 pulgada [13 mm] de cada lado) que el ancho de la placa de circuitos.
  • Se deberán aplicar pequeñas cantidades de soldadura en pasta fresca en el esténcil a intervalos frecuentes y controlados. Esto ayudará a preservar la formulación química de la pasta y sus propiedades para el trabajo. La mejor forma de preservar la formulación de la pasta consiste en agregar pequeñas cantidades de pasta a intervalos frecuentes en lugar de agregar grandes cantidades con menor frecuencia.
  • Tras la impresión, el proceso de montaje superficial deberá continuar oportunamente para evitar que la pasta se reseque en la placa de circuitos y aparezcan otros problemas relacionados con el tiempo.
 
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Condiciones del Entorno

 
  • Para lograr los mejores resultados posibles, deben mantenerse en niveles estables la temperatura y la humedad en las áreas donde se llevan a cabo las tareas de impresión, montaje de componentes y reflujo. Lo óptimo es lograr una temperatura estable de 22° - 26°C (72° - 80°C) con un 45% ± 5% de humedad relativa. Con estas condiciones se han logrado tiempos de exposición y de adherencia de 24 horas y más. Además, se ha observado que estos tiempos aumentan a 48 horas cuando la pasta impresa ha sido almacenada en atmósfera de nitrógeno.
  • Por otro lado, si las condiciones de temperatura y humedad no se mantienen en los niveles óptimos, el tiempo que la pasta podría quedar expuesta al entorno y su funcionalidad se reducirían notablemente. La soldadura en pasta también es susceptible a producir defectos como desprendimientos, formación de gotas y cambios en la viscosidad cuando se aplica en entornos con temperatura y humedad excesivas.
  • Por lo general, la mayor cantidad de tiempo en que la soldadura en pasta se mantiene funcional entre la impresión y el montaje de componentes y entre ésta operación y el reflujo se logra cuando la humedad y la temperatura están bien controladas. Cuando la temperatura y la humedad no están controladas se reduce notoriamente el tiempo en que la pasta conserva su funcionalidad.