
La soldadura ( EE. UU .: / ˈ s ɒ d ər ɪ ŋ / ; Reino Unido : / ˈ s oʊ l d ər ɪ ŋ / ) une dos superficies metálicas mediante un metal de relleno llamado soldadura . Las superficies se calientan, fundiendo la soldadura, que luego se deja enfriar y solidificar, creando una unión fuerte y duradera.
La soldadura se utiliza comúnmente en la industria electrónica para la fabricación y reparación de placas de circuitos impresos (PCB) y otros componentes electrónicos. También se emplea en fontanería y metalurgia , así como en la fabricación de joyas y otros artículos decorativos.
Según la aplicación, se utilizan diversas aleaciones como soldadura. Las más comunes son la de estaño-plomo, la de estaño-plata y la de estaño-cobre. La soldadura sin plomo se ha vuelto más común debido a los riesgos para la salud y el medio ambiente que representa este metal .
La temperatura y el método de calentamiento desempeñan un papel crucial en la soldadura. Los distintos tipos de soldadura requieren diferentes temperaturas para fundirse, y el calentamiento debe controlarse cuidadosamente para evitar dañar los materiales que se unen o crear uniones débiles.
En la soldadura se utilizan diversos métodos de calentamiento, como soldadores, sopletes y pistolas de aire caliente . Cada método tiene sus ventajas y desventajas, y la elección depende de la aplicación y de los materiales que se van a unir.
La soldadura es una habilidad importante para muchas industrias y aficiones, y requiere una combinación de conocimientos técnicos y experiencia práctica para obtener buenos resultados.
Orígenes

La soldadura se empleaba aparentemente ya hace 5000 años en Mesopotamia. [ 1 ] La soldadura y la soldadura fuerte probablemente se originaron en los inicios de la metalurgia, probablemente antes del 4000 a. C. [ 2 ] Las espadas sumerias de alrededor del 3000 a . C. se ensamblaron mediante soldadura fuerte.
Históricamente, la soldadura se utilizaba para fabricar joyas, utensilios de cocina y herramientas culinarias, ensamblar vidrieras , entre otros usos.
Aplicaciones
La soldadura se utiliza en fontanería, electrónica y metalurgia, desde el sellado de juntas hasta la joyería y los instrumentos musicales.
Soldering provides reasonably permanent but reversible connections between copper pipes in plumbing systems as well as joints in sheet metal objects such as food cans, roof flashing, rain gutters and automobile radiators.
Jewelry components, machine tools and some refrigeration and plumbing components are often assembled and repaired by the higher temperature silver soldering process. Small mechanical parts are often soldered or brazed as well. Soldering is also used to join lead came and copper foil in stained glass work.
Electronic soldering connects electrical wiring to devices, and electronic components to printed circuit boards. Electronic connections may be hand-soldered with a soldering iron. Automated methods such as wave soldering or use of ovens can make many joints on a complex circuit board in one operation, vastly reducing production cost of electronic devices.
Musical instruments, especially brass and woodwind instruments, use a combination of soldering and brazing in their assembly. Brass bodies are often soldered together, while keywork and braces are most often brazed.
The USSR and Russian military used zinc coffins sealed with solder to transport the dead.[3]
Solderability
The solderability of a substrate is a measure of the ease with which a soldered joint can be made to that material.
Some metals are easier to solder than others. Copper, zinc, brass, silver and gold are easy. Iron, mild steel and nickel are next in difficulty. Because of their thin, strong oxide films, stainless steel and some aluminium alloys are even more difficult to solder. Titanium, magnesium, cast irons, some high-carbon steels, ceramics, and graphite can be soldered only with a process similar to joining carbides: they are first plated with a suitable metallic element that induces interfacial bonding.
Solders
Los materiales de relleno para soldadura están disponibles en diversas aleaciones para diferentes aplicaciones. En el ensamblaje de componentes electrónicos, la aleación eutéctica con un 63 % de estaño y un 37 % de plomo (o 60/40, que tiene un punto de fusión casi idéntico) ha sido la aleación preferida. Otras aleaciones se utilizan en fontanería, ensamblaje mecánico y otras aplicaciones. Algunos ejemplos de soldadura blanda son la aleación de estaño-plomo para uso general, la de estaño-zinc para unir aluminio , la de plomo-plata para resistencia a temperaturas superiores a la ambiente, la de cadmio-plata para resistencia a altas temperaturas, la de zinc-aluminio para aluminio y resistencia a la corrosión, y las aleaciones de estaño-plata y estaño-bismuto para electrónica.
Una formulación eutéctica presenta ventajas al aplicarse a la soldadura: las temperaturas de liquidus y solidus son iguales, por lo que no hay fase plástica, y tiene el punto de fusión más bajo posible. Un punto de fusión bajo minimiza el estrés térmico en los componentes electrónicos durante la soldadura. Además, la ausencia de fase plástica permite una humectación más rápida al calentarse la soldadura y un fraguado más rápido al enfriarse. Una formulación no eutéctica debe permanecer inmóvil a medida que la temperatura desciende por las temperaturas de liquidus y solidus. Cualquier movimiento durante la fase plástica puede provocar grietas, lo que resulta en una unión poco fiable.
A continuación se enumeran las formulaciones comunes de soldadura a base de estaño y plomo. La fracción representa el porcentaje de estaño primero, seguido del de plomo, hasta un total del 100%:
- 63/37: se funde a 183 °C (361 °F) (eutéctico: la única mezcla que se funde en un punto , en lugar de en un rango).
- 60/40: se funde entre 183 y 190 °C (361 y 374 °F)
- 50/50: se funde entre 183 y 215 °C (361–419 °F)
Por razones medioambientales y debido a la introducción de normativas como la directiva europea RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas ), las soldaduras sin plomo se utilizan cada vez más. También se recomiendan en lugares donde puedan entrar en contacto con niños pequeños (ya que es probable que se lleven objetos a la boca), o para uso en exteriores donde la lluvia y otras precipitaciones puedan arrastrar el plomo a las aguas subterráneas. Desafortunadamente, las soldaduras sin plomo comunes no son eutécticas, sino que se funden a unos 220 °C (428 °F) [ 4 ] , lo que dificulta la creación de uniones fiables con ellas.
Otras soldaduras comunes incluyen formulaciones de baja temperatura (que a menudo contienen bismuto ), que se utilizan frecuentemente para unir conjuntos previamente soldados sin desoldar conexiones anteriores, y formulaciones de alta temperatura (que generalmente contienen plata ), que se utilizan para operaciones a altas temperaturas o para el primer ensamblaje de piezas que no deben desoldarse durante operaciones posteriores. La aleación de plata con otros metales modifica el punto de fusión, la adhesión, las características de humectación y la resistencia a la tracción. De todas las aleaciones de soldadura fuerte, las soldaduras de plata presentan la mayor resistencia y las aplicaciones más amplias. [ 5 ] Existen aleaciones especiales con propiedades como mayor resistencia, capacidad para soldar aluminio, mejor conductividad eléctrica y mayor resistencia a la corrosión. [ 6 ]
Soldadura blanda frente a soldadura fuerte

Existen tres formas de soldadura, cada una de las cuales requiere temperaturas progresivamente más altas y produce una unión cada vez más resistente:
- soldadura blanda, que originalmente utilizaba una aleación de estaño y plomo como metal de relleno.
- soldadura de plata, que utiliza una aleación que contiene plata
- soldadura fuerte que utiliza una aleación de latón como material de aporte.
La aleación del metal de aporte para cada tipo de soldadura se puede ajustar para modificar la temperatura de fusión del mismo. La soldadura difiere significativamente del pegado en que los metales de aporte se unen directamente a las superficies de las piezas en la unión para formar una unión que es a la vez conductora de electricidad y hermética a gases y líquidos. [ 8 ]
La soldadura blanda se caracteriza por tener un punto de fusión del metal de aporte por debajo de aproximadamente 400 °C (752 °F) [ 9 ] , mientras que la soldadura de plata y la soldadura fuerte utilizan temperaturas más altas, que normalmente requieren una llama o un soplete de arco de carbono para lograr la fusión del aporte. Los metales de aporte de soldadura blanda suelen ser aleaciones (a menudo con plomo) que tienen temperaturas de liquidus por debajo de 350 °C (662 °F) .
En este proceso de soldadura, se aplica calor a las piezas que se van a unir, lo que provoca que la soldadura se funda y se adhiera a las piezas de trabajo mediante un proceso de aleación superficial llamado humectación . En el caso del cable trenzado, la soldadura asciende entre los hilos por acción capilar en un proceso llamado capilaridad. La acción capilar también se produce cuando las piezas de trabajo están muy cerca o en contacto. La resistencia a la tracción de la unión depende del metal de aporte utilizado; en la soldadura eléctrica, la soldadura añadida aporta poca resistencia a la tracción, por lo que se recomienda retorcer o doblar los cables antes de soldarlos para proporcionar cierta resistencia mecánica a la unión. Una buena soldadura produce una unión eléctricamente conductora, impermeable al agua y a los gases.
Cada tipo de soldadura ofrece ventajas y desventajas. La soldadura blanda se denomina así por el plomo blando que es su ingrediente principal. La soldadura blanda utiliza las temperaturas más bajas (y, por lo tanto, somete los componentes a la menor tensión térmica), pero no crea una unión fuerte y no es adecuada para aplicaciones de carga mecánica. Tampoco es adecuada para aplicaciones de alta temperatura, ya que pierde resistencia y finalmente se funde. La soldadura de plata, utilizada por joyeros, maquinistas y en algunas aplicaciones de fontanería, requiere el uso de un soplete u otra fuente de alta temperatura y es mucho más resistente que la soldadura blanda. La soldadura fuerte proporciona la unión no soldada más resistente, pero también requiere las temperaturas más altas para fundir el metal de aporte, lo que exige un soplete u otra fuente de alta temperatura y gafas oscuras para proteger los ojos de la luz brillante producida por el trabajo al rojo vivo. Se utiliza a menudo para reparar objetos de hierro fundido, muebles de hierro forjado, etc.
Las operaciones de soldadura pueden realizarse con herramientas manuales, una junta a la vez, o en masa en una línea de producción. La soldadura manual se realiza normalmente con un soldador , una pistola de soldar o un soplete, o en ocasiones con un lápiz de aire caliente. El trabajo con chapa metálica se realizaba tradicionalmente con "cobres de soldadura" calentados directamente por una llama, con suficiente calor almacenado en la masa del cobre de soldadura para completar una junta; los sopletes de gas (por ejemplo, butano o propano) o los soldadores eléctricos son más convenientes. Todas las juntas soldadas requieren los mismos elementos: limpieza de las piezas metálicas a unir, ajuste de la junta, calentamiento de las piezas, aplicación de fundente, aplicación del material de aporte, eliminación del calor y mantenimiento de la posición del conjunto hasta que el metal de aporte se haya solidificado por completo. Dependiendo de la naturaleza del material fundente utilizado y de la aplicación, puede ser necesario limpiar la junta después de que se haya enfriado.
Cada aleación de soldadura posee características que la hacen más adecuada para ciertas aplicaciones, especialmente en cuanto a resistencia y conductividad. Además, cada tipo de soldadura y aleación tiene diferentes temperaturas de fusión. El término soldadura de plata se refiere al tipo de soldadura que se utiliza. Algunas soldaduras blandas son aleaciones que contienen plata y se emplean para soldar artículos plateados. Las soldaduras con plomo no deben usarse en metales preciosos, ya que el plomo disuelve el metal y lo deforma.
La distinción entre soldadura blanda y soldadura fuerte se basa en la temperatura de fusión de la aleación de aporte. Generalmente, se utiliza una temperatura de 450 °C como límite práctico entre ambas. La soldadura blanda se puede realizar con un soldador caliente, mientras que los otros métodos suelen requerir un soplete de alta temperatura o un horno para fundir el metal de aporte.
Generalmente se requiere equipo diferente, ya que un soldador no puede alcanzar temperaturas lo suficientemente altas para la soldadura fuerte o la soldadura blanda. El metal de aporte para soldadura fuerte es más resistente que la soldadura de plata, que a su vez es más resistente que la soldadura blanda a base de plomo. Las soldaduras para soldadura fuerte están formuladas principalmente para ofrecer resistencia; la soldadura de plata la utilizan los joyeros para proteger el metal precioso, y los maquinistas y técnicos de refrigeración por su resistencia a la tracción, aunque tiene un punto de fusión más bajo que la soldadura fuerte. La principal ventaja de la soldadura blanda es la baja temperatura que se utiliza (para evitar daños por calor en los componentes electrónicos y el aislamiento).
Dado que la unión se produce utilizando un metal con un punto de fusión inferior al de la pieza de trabajo, la unión se debilitará a medida que la temperatura ambiente se aproxime al punto de fusión del metal de aportación. Por esta razón, los procesos a temperaturas más elevadas producen uniones que son eficaces a temperaturas más altas. Las uniones soldadas pueden ser tan resistentes o casi tan resistentes como las piezas que unen, [ 10 ] incluso a temperaturas elevadas. [ 11 ]
soldadura de plata

La soldadura fuerte o soldadura de plata se utiliza para unir metales preciosos y semipreciosos como oro, plata, latón y cobre. La soldadura se suele clasificar como fácil, media o dura según su punto de fusión, no según la resistencia de la unión. La soldadura extra fácil contiene un 56 % de plata y tiene un punto de fusión de 618 °C (1145 °F) . La soldadura extra dura contiene un 80 % de plata y se funde a 740 °C (1370 °F) . Si se necesitan varias uniones, el joyero comenzará con soldadura fuerte o extra dura y utilizará soldaduras de menor temperatura para las uniones posteriores.
La soldadura de plata es parcialmente absorbida por el metal circundante, lo que da como resultado una unión más resistente que el propio metal que se une. El metal a unir debe estar perfectamente alineado, ya que la soldadura de plata normalmente no se puede usar como material de relleno y no rellena huecos.
Otra diferencia entre la soldadura fuerte y la soldadura blanda radica en la forma de aplicar la soldadura. En la soldadura fuerte, generalmente se utilizan varillas que se tocan con la junta mientras se calientan. En la soldadura de plata, se colocan pequeños trozos de alambre de soldadura sobre el metal antes de calentarlo. Se utiliza un fundente, a menudo compuesto de ácido bórico y alcohol desnaturalizado, para mantener limpios el metal y la soldadura, y para evitar que esta se mueva antes de fundirse.
Cuando la soldadura de plata se funde, tiende a fluir hacia la zona de mayor calor. Los joyeros pueden controlar, hasta cierto punto, la dirección del movimiento de la soldadura guiándola con un soplete; incluso, en ocasiones, puede correr en línea recta a lo largo de una junta.
Soldadura mecánica y de aluminio
Para soldar aluminio y otras aleaciones, y en menor medida acero y zinc, se utilizan diversos materiales de soldadura, principalmente aleaciones de zinc. Este proceso de soldadura mecánica es similar a la soldadura fuerte a baja temperatura, ya que las características mecánicas de la unión son bastante buenas y puede emplearse para reparaciones estructurales de dichos materiales.
La Sociedad Estadounidense de Soldadura define la soldadura fuerte como el uso de metales de aporte con puntos de fusión superiores a 450 °C (842 °F) o, según la definición tradicional en los Estados Unidos, superiores a 800 °F (427 °C) . Las aleaciones de soldadura de aluminio generalmente tienen temperaturas de fusión alrededor de 730 °F (388 °C) . [ 12 ] Esta operación de soldadura fuerte puede utilizar una fuente de calor de soplete de propano. [ 13 ]
Estos materiales suelen anunciarse como "soldadura de aluminio", pero el proceso no implica fundir el metal base y, por lo tanto, no es propiamente una soldadura.
La especificación MIL-R-4208 del estándar militar estadounidense o MIL-SPEC define un estándar para estas aleaciones de soldadura fuerte/soldadura blanda a base de zinc. [ 14 ] Varios productos cumplen con esta especificación. [ 13 ] [ 15 ] [ 16 ] o con estándares de rendimiento muy similares. [ 12 ]
Flujo
El propósito del fundente es facilitar el proceso de soldadura. Uno de los obstáculos para una unión de soldadura exitosa es la presencia de impurezas en el punto de unión; por ejemplo, suciedad, aceite u oxidación . Las impurezas pueden eliminarse mediante limpieza mecánica o química, pero las altas temperaturas necesarias para fundir el metal de aporte (la soldadura) favorecen la reoxidación de la pieza de trabajo (y de la soldadura). Este efecto se acelera a medida que aumentan las temperaturas de soldadura y puede impedir por completo la unión de la soldadura a la pieza de trabajo. Una de las primeras formas de fundente fue el carbón vegetal , que actúa como agente reductor y ayuda a prevenir la oxidación durante el proceso de soldadura. Algunos fundentes van más allá de la simple prevención de la oxidación y también proporcionan algún tipo de limpieza química (corrosión). Muchos fundentes también actúan como agentes humectantes en el proceso de soldadura, [ 17 ] reduciendo la tensión superficial de la soldadura fundida y haciendo que fluya y humedezca las piezas de trabajo con mayor facilidad.
Durante muchos años, el tipo de fundente más común utilizado en electrónica (soldadura blanda) fue el de base de colofonia , obtenido de pinos seleccionados . Era casi ideal, ya que no era corrosivo ni conductor a temperaturas normales, pero se volvía ligeramente reactivo (corrosivo) a temperaturas elevadas de soldadura. En aplicaciones de fontanería y automoción, entre otras, se suele utilizar un fundente a base de ácido ( ácido clorhídrico ) que proporciona una limpieza bastante agresiva de la unión. Estos fundentes no se pueden utilizar en electrónica porque sus residuos son conductores, lo que provoca conexiones eléctricas no deseadas, y porque eventualmente disolverán los cables de pequeño diámetro. El ácido cítrico es un excelente fundente ácido soluble en agua para cobre y electrónica [ 18 ] , pero debe lavarse posteriormente.
Actualmente, los fundentes para soldadura blanda están disponibles en tres formulaciones básicas:
- Fundentes solubles en agua: fundentes de mayor actividad que se pueden eliminar con agua después de la soldadura (no se requieren compuestos orgánicos volátiles para su eliminación).
- Fundentes sin limpieza: lo suficientemente suaves como para no "requerir" eliminación debido a sus residuos no conductores y no corrosivos. [ 8 ] Estos fundentes se denominan "sin limpieza" porque el residuo que queda después de la operación de soldadura no es conductor y no causará cortocircuitos eléctricos; sin embargo, dejan un residuo blanco claramente visible. El residuo de fundente sin limpieza es aceptable en las 3 clases de PCB según lo definido por IPC-610 siempre que no impida la inspección visual, el acceso a los puntos de prueba o tenga un residuo húmedo, pegajoso o excesivo que pueda extenderse a otras áreas. Las superficies de acoplamiento de los conectores también deben estar libres de residuos de fundente. Las huellas dactilares en el residuo sin limpieza son un defecto de clase 3 [ 19 ]
- Fundentes de colofonia tradicionales : disponibles en formulaciones no activadas (R), ligeramente activadas (RMA) y activadas (RA). Los fundentes RA y RMA contienen colofonia combinada con un agente activador, generalmente un ácido, que aumenta la humectabilidad de los metales a los que se aplica al eliminar los óxidos existentes. El residuo resultante del uso del fundente RA es corrosivo y debe limpiarse. El fundente RMA está formulado para generar un residuo menos corrosivo, por lo que la limpieza es opcional, aunque generalmente se prefiere. El fundente R es aún menos activo y menos corrosivo.
La idoneidad del fundente depende del proceso de soldadura. Un fundente suave que no requiere limpieza puede ser adecuado para equipos de producción controlados, pero insuficiente para las condiciones más variables de la soldadura manual.
Métodos de calentamiento
Existen diferentes tipos de herramientas de soldadura para aplicaciones específicas. El calor necesario puede generarse mediante la combustión de combustible, un elemento calefactor eléctrico o haciendo pasar una corriente eléctrica a través del objeto a soldar. Otro método consiste en colocar soldadura y fundente en las uniones del objeto y calentarlo en un horno para fundir la soldadura. Los aficionados han utilizado hornos tostadores y lámparas infrarrojas portátiles para replicar procesos de soldadura de producción a menor escala. Un tercer método consiste en utilizar un crisol donde la pieza (con fundente) se sumerge en una pequeña taza de hierro caliente con soldadura líquida, o bien, una bomba en un baño de soldadura líquida produce una "ola" elevada de soldadura por la que se pasa rápidamente la pieza. La soldadura por ola utiliza la tensión superficial para evitar que la soldadura forme puentes entre los espacios aislantes de las líneas de cobre de las placas de circuito impreso recubiertas de fundente .
El soldador eléctrico se utiliza ampliamente para soldar a mano y consta de un elemento calefactor en contacto con el hierro (una masa metálica mayor, generalmente cobre), que a su vez está en contacto con la punta de trabajo, también de cobre. Normalmente, los soldadores pueden equiparse con una variedad de puntas, desde romas hasta muy finas, e incluso puntas de cincel para cortar plásticos en caliente en lugar de soldar. Las puntas de cobre puro son propensas a la erosión/disolución en la soldadura caliente, por lo que pueden estar recubiertas de hierro puro para evitarlo. Los soldadores más sencillos no tienen regulación de temperatura. Los soldadores pequeños se enfrían rápidamente al soldar, por ejemplo, a un chasis metálico, mientras que los soldadores grandes tienen puntas demasiado voluminosas para trabajar en placas de circuitos impresos (PCB) y trabajos de precisión similares. Un soldador de 25 vatios no proporciona suficiente calor para conectores eléctricos grandes, unir láminas de cobre para techos o vidrieras de gran tamaño. Por otro lado, un soldador de 100 vatios puede proporcionar demasiado calor para las PCB. Las planchas con control de temperatura tienen una reserva de potencia y pueden mantener la temperatura durante una amplia gama de trabajos.
Un soldador tipo pistola calienta rápidamente una punta de cobre de sección transversal reducida mediante la conducción de una gran corriente alterna a través de ella, utilizando un transformador de una sola vuelta de sección transversal grande. La punta de cobre transmite el calor a la pieza, al igual que otros soldadores. Debido al transformador incorporado, un soldador tipo pistola es más grande y pesado que un soldador con elemento calefactor de la misma potencia.
Para aplicaciones portátiles se utilizan soldadores a gas con punta catalítica para calentar ligeramente sin llama. Las pistolas y lápices de aire caliente permiten reparar componentes (como dispositivos de montaje superficial ) que no se pueden reparar fácilmente con soldadores y pistolas eléctricas.
Para aplicaciones no electrónicas, los sopletes de soldadura utilizan una llama en lugar de una punta de soldadura para calentar la soldadura. Los sopletes de soldadura suelen funcionar con butano [ 20 ] y están disponibles en tamaños que van desde unidades de butano/oxígeno muy pequeñas, adecuadas para trabajos de joyería muy finos pero a alta temperatura, hasta sopletes de oxicorte de tamaño completo, adecuados para trabajos mucho mayores, como tuberías de cobre. Los sopletes de propano multiusos comunes, del mismo tipo que se utiliza para decapar pintura y descongelar tuberías, pueden utilizarse para soldar tuberías y otros objetos de tamaño considerable, con o sin punta de soldadura; las tuberías generalmente se sueldan con un soplete aplicando directamente la llama.
Un soldador de cobre es una herramienta con una cabeza grande de cobre y un mango largo que se calienta con una pequeña llama directa y se utiliza para aplicar calor a láminas de metal, como acero estañado , para soldar. Los soldadores de cobre típicos tienen cabezas que pesan entre uno y cuatro libras. La cabeza proporciona una gran masa térmica para almacenar suficiente calor para soldar áreas grandes antes de necesitar recalentarla en el fuego; cuanto más grande sea la cabeza, mayor será el tiempo de trabajo. La superficie de cobre de la herramienta debe limpiarse y estañarse constantemente durante su uso. Históricamente, los soldadores de cobre eran herramientas estándar utilizadas en la reparación de carrocerías de automóviles, aunque la soldadura de carrocería ha sido reemplazada en gran medida por la soldadura por puntos para conexiones mecánicas y por rellenos no metálicos para el contorneado.
Durante la Segunda Guerra Mundial y durante algún tiempo después, las fuerzas del SOE utilizaron pequeñas uniones pirotécnicas auto-soldables para realizar conexiones para la detonación remota de explosivos de demolición y sabotaje. Estas consistían en un pequeño tubo de cobre parcialmente lleno de soldadura y una composición pirotécnica de combustión lenta que lo envolvía. Los cables que se iban a unir se insertaban en el tubo y una pequeña gota de compuesto de ignición permitía que el dispositivo se encendiera como una cerilla para encender la pirotecnia y calentar el tubo el tiempo suficiente para fundir la soldadura y realizar la unión.
soldadura láser
La soldadura láser es una técnica que utiliza un láser de 30 a 50 W para fundir y soldar una conexión eléctrica. Para ello se emplean sistemas láser de diodo basados en uniones semiconductoras. [ 21 ] Suzanne Jenniches patentó la soldadura láser en 1980. [ 22 ]
Las longitudes de onda suelen estar entre 808 nm y 980 nm. El haz se transmite a la pieza de trabajo mediante una fibra óptica con diámetros de 800 μm o menores. Dado que el haz que sale del extremo de la fibra diverge rápidamente, se utilizan lentes para crear un punto de tamaño adecuado en la pieza de trabajo a una distancia de trabajo apropiada. Se utiliza un alimentador de alambre para suministrar la soldadura. [ 23 ]
Se pueden soldar tanto materiales de plomo-estaño como de plata-estaño. Los procesos varían según la composición de la aleación. Para soldar encapsulados de 44 pines a una placa mediante preformas de soldadura, la potencia requerida fue de aproximadamente 10 vatios y el tiempo de soldadura de alrededor de 1 segundo. Una potencia baja puede provocar una humectación incompleta y la formación de huecos, lo que debilita la unión.
soldadura fotónica
La soldadura fotónica es un proceso relativamente nuevo que utiliza luz de banda ancha de lámparas de destello de pulso rápido para soldar componentes a una placa de circuito. [ 24 ] El consumo de energía es aproximadamente un 85 % menor que el de un horno de reflujo, mientras que el rendimiento es mayor y el espacio ocupado es menor. Es similar al curado fotónico , ya que los componentes a soldar se calientan mientras el sustrato permanece relativamente frío. [ 25 ] Esto permite el uso de soldaduras de alta temperatura, como SAC305 , incluso en sustratos térmicamente frágiles como PET, celulosa y telas. [ 26 ] Una placa de circuito completa puede procesarse en pocos segundos. En algunos casos, se utilizan máscaras, pero también puede realizarse sin registro, lo que permite velocidades de procesamiento muy altas.
Soldadura por inducción
La soldadura por inducción utiliza calentamiento por inducción mediante corriente alterna de alta frecuencia en una bobina de cobre circundante. Esto induce corrientes en la pieza que se está soldando, lo que genera calor debido a la mayor resistencia de la unión en comparación con el metal circundante ( calentamiento resistivo ). Estas bobinas de cobre se pueden moldear para que se ajusten con mayor precisión a la unión. Se coloca un metal de aporte (soldadura) entre las superficies de contacto, y esta soldadura se funde a una temperatura relativamente baja. En la soldadura por inducción se suelen utilizar fundentes. Esta técnica es especialmente adecuada para la soldadura continua, en cuyo caso estas bobinas se enrollan alrededor de un cilindro o un tubo que necesita soldarse.
Soldadura infrarroja de enfoque de fibra
La soldadura infrarroja por enfoque de fibra es una técnica en la que se conducen muchas fuentes infrarrojas a través de fibras y luego se enfocan en un único punto donde se realiza la soldadura. [ 27 ]
soldadura por resistencia
La soldadura por resistencia es un proceso en el que el calor necesario para fundir la soldadura se genera al hacer pasar una corriente eléctrica a través de las piezas que se van a soldar. Cuando una corriente eléctrica atraviesa un metal, se genera calor; al confinarse dicha corriente a una sección transversal menor, el calor producido en todo el circuito se concentra en la parte con la sección transversal reducida. La corriente que genera el calor se aplica mediante electrodos o puntas energizadas por una fuente de bajo voltaje (circuito abierto), generalmente de 2 a 7 voltios. Estos electrodos pueden tener forma de pinza para conexiones generales o formas especiales para hacer contacto con piezas muy próximas entre sí.
La soldadura por resistencia es diferente a la soldadura por conducción, donde el calor se produce dentro de un elemento y luego se transmite a través de una punta conductora térmicamente hacia la zona de unión. Un soldador frío requiere tiempo para alcanzar la temperatura de trabajo y debe mantenerse caliente entre cada unión de soldadura. La transferencia de calor puede verse inhibida si la punta no se mantiene correctamente humedecida durante su uso. Con la soldadura por resistencia, se puede generar un calor intenso rápidamente directamente en la zona de unión y de forma controlada. Esto permite un aumento más rápido de la temperatura de fusión de la soldadura y minimiza la propagación del calor fuera de la unión, lo que ayuda a minimizar el potencial de daños térmicos a los materiales o componentes circundantes. El calor solo se produce mientras se realiza cada unión, lo que hace que la soldadura por resistencia sea más eficiente energéticamente. Debido a estas ventajas, la soldadura por resistencia es común en industrias que sueldan en espacios reducidos, como conectores y terminales de cables , y donde se requiere alta potencia, como en la desoldadura de piezas de automóviles. [ 28 ]
A diferencia de los soldadores de conducción, los equipos de soldadura por resistencia se pueden utilizar para aplicaciones de soldadura y soldadura fuerte difíciles que requieren temperaturas significativamente más altas. Esto hace que la soldadura por resistencia sea comparable a la soldadura con llama en algunas situaciones, pero el calor de la resistencia es más localizado debido al contacto directo, mientras que la llama puede calentar un área mayor.
soldadura activa
Soldadura sin fundente con ayuda de un soldador convencional, un soldador ultrasónico o un crisol de soldadura especializado y soldadura activa que contiene un elemento activo, generalmente titanio, circonio o cromo . [ 29 ] Los elementos activos, debido a la activación mecánica, reaccionan con la superficie de los materiales generalmente considerados difíciles de soldar sin premetalización. Las soldaduras activas pueden protegerse contra la oxidación excesiva de su elemento activo mediante la adición de elementos de tierras raras con mayor afinidad por el oxígeno (típicamente cerio o lantano ). Otro aditivo común es el galio , generalmente introducido como promotor de humectación. La activación mecánica, necesaria para la soldadura activa, puede realizarse mediante cepillado (por ejemplo, con un cepillo de alambre de acero inoxidable o una espátula de acero) o vibración ultrasónica (20–60 kHz). Se ha demostrado que la soldadura activa une eficazmente cerámicas, [ 29 ] aluminio, titanio, silicio, [ 30 ] grafito y estructuras basadas en nanotubos de carbono [ 31 ] a temperaturas inferiores a 450 °C o mediante el uso de atmósfera protectora.
Soldadura de tuberías


Las tuberías de cobre, o "tubos", se unen comúnmente mediante soldadura. En el ámbito de la fontanería en Estados Unidos, a la soldadura se la suele denominar "soldadura por fricción" , y la conexión de tuberías realizada de esta manera se conoce como junta soldada .
Fuera de Estados Unidos, el término "soldadura" se refiere a la unión de superficies metálicas planas mediante un proceso de dos pasos en el que primero se aplica soldadura a una superficie, luego esta primera pieza se coloca contra la segunda superficie y ambas se recalientan para lograr la unión deseada.
Los tubos de cobre conducen el calor mucho más rápido que un soldador manual convencional, por lo que se suele usar un soplete de propano para proporcionar la potencia necesaria. Para tubos y accesorios de gran diámetro, se utiliza un soplete alimentado con MAPP , acetileno o propileno , con aire atmosférico como oxidante. Las mezclas de MAPP/oxígeno o acetileno/oxígeno rara vez se utilizan porque la temperatura de la llama es mucho mayor que el punto de fusión del cobre. Un calor excesivo destruye el temple de los tubos de cobre templado y puede quemar el fundente de la junta antes de añadir la soldadura, lo que resulta en una junta defectuosa. Para tubos de mayor diámetro, se emplea un soplete con boquillas intercambiables de varios tamaños para proporcionar la potencia de calentamiento necesaria. En manos de un técnico cualificado , la llama más caliente del acetileno, MAPP o propileno permite completar más juntas por hora sin dañar el temple del cobre.
Sin embargo, es posible utilizar una herramienta eléctrica para soldar juntas en tuberías de cobre de 8 a 22 mm ( 3/8 a 7/8 pulg . ) . Por ejemplo, se recomienda el Antex Pipemaster para su uso en espacios reducidos, cuando las llamas abiertas representan un peligro o para usuarios que realizan trabajos de bricolaje . Esta herramienta , similar a unos alicates , utiliza mordazas calentadas que rodean completamente la tubería, lo que permite fundir una junta en tan solo 10 segundos. [ 32 ]
Los racores de soldadura , también conocidos como racores capilares, se utilizan habitualmente para uniones de cobre. Estos racores son tramos cortos de tubo liso diseñados para deslizarse sobre la parte exterior del tubo correspondiente. Entre los racores más comunes se incluyen acoplamientos, reductores, codos y tes. Existen dos tipos de racores de soldadura: los racores de alimentación final, que no contienen soldadura, y los racores con anillo de soldadura (también conocidos como racores Yorkshire), que presentan un anillo de soldadura en un pequeño hueco circular en el interior del racor.
Como en todas las uniones soldadas, todas las piezas a unir deben estar limpias y libres de óxido. Existen cepillos de alambre internos y externos para los tamaños comunes de tuberías y accesorios; también se utilizan con frecuencia tela de esmeril y lana de acero, aunque no se recomienda el uso de lana metálica, ya que puede contener aceite, lo que contaminaría la unión.
Debido al tamaño de las piezas involucradas y a la alta actividad y tendencia contaminante de la llama, los fundentes para fontanería suelen ser mucho más reactivos químicamente, y a menudo más ácidos, que los fundentes electrónicos. Dado que las uniones de fontanería pueden realizarse en cualquier ángulo, incluso boca abajo, los fundentes para fontanería generalmente se formulan en forma de pasta, que se adhiere mejor que los líquidos. El fundente se aplica a todas las superficies de la unión, tanto internas como externas. Los residuos de fundente se eliminan una vez finalizada la unión para evitar la erosión y el fallo de la misma.
Existen numerosas formulaciones de soldadura para fontanería, con diferentes características, como temperaturas de fusión más altas o más bajas, según los requisitos específicos del trabajo. Actualmente, los códigos de construcción exigen casi universalmente el uso de soldadura sin plomo para las tuberías de agua potable (y también el fundente debe estar aprobado para aplicaciones de agua potable), aunque la soldadura tradicional de estaño-plomo todavía está disponible. Los estudios han demostrado que las tuberías soldadas con plomo pueden provocar niveles elevados de plomo en el agua potable. [ 33 ] [ 34 ]
Dado que la tubería de cobre conduce rápidamente el calor desde una junta, se debe tener mucho cuidado para asegurar que la junta se caliente correctamente para obtener una buena unión. Después de limpiar, aplicar fundente y ajustar la junta, se aplica la llama del soplete a la parte más gruesa de la junta, generalmente el accesorio con la tubería en su interior, y se aplica la soldadura en el espacio entre el tubo y el accesorio. Cuando todas las partes se calientan, la soldadura se funde y fluye hacia la junta por acción capilar. Puede ser necesario mover el soplete alrededor de la junta para asegurar que todas las áreas se humedezcan. Sin embargo, el instalador debe tener cuidado de no sobrecalentar las áreas que se están soldando. Si el tubo comienza a decolorarse, significa que se ha sobrecalentado y está comenzando a oxidarse, lo que detiene el flujo de soldadura e impide que la junta soldada selle correctamente. Antes de la oxidación, la soldadura fundida seguirá el calor del soplete alrededor de la junta. Cuando la junta se humedece correctamente, se retira la soldadura y luego el calor, y mientras la junta aún está muy caliente, generalmente se limpia con un trapo seco. Esto elimina el exceso de soldadura y los residuos de fundente antes de que se enfríe y endurezca. En una unión con anillo de soldadura, la junta se calienta hasta que se observa un anillo de soldadura fundida alrededor del borde de la pieza y se deja enfriar.
De los tres métodos para conectar tubos de cobre, las conexiones soldadas requieren la mayor habilidad, pero soldar cobre es un proceso muy fiable, siempre que se cumplan algunas condiciones básicas:
- Los tubos y las conexiones deben limpiarse hasta dejar el metal al descubierto, sin deslustre.
- Cualquier presión que se genere por el calentamiento de la tubería debe tener una salida.
- La junta debe estar seca (lo cual puede ser complicado al reparar tuberías de agua).
El cobre es solo uno de los materiales que se unen de esta manera. Los accesorios de latón se utilizan a menudo para válvulas o como conexión entre el cobre y otros metales. Las tuberías de latón se sueldan de esta forma en la fabricación de instrumentos de viento-metal y algunos instrumentos musicales de viento-madera (saxofón y flauta).
El cepillo de alambre , la lana de acero y la tela de esmeril se utilizan comúnmente para preparar las juntas de las tuberías antes de la conexión. Los cepillos de cerdas se suelen usar para aplicar el fundente de la pasta de fontanería. Un trapo grueso se usa generalmente para retirar el fundente de la junta antes de que se enfríe y endurezca. También se puede usar un cepillo de fibra de vidrio.
Al soldar tuberías conectadas estrechamente a válvulas, como en los sistemas de refrigeración, puede ser necesario proteger la válvula del calor que podría dañar los componentes de goma o plástico en su interior. En este caso, un paño húmedo envuelto alrededor de la válvula suele disipar suficiente calor mediante la ebullición del agua para protegerla.
Defectos de soldadura en tubos de cobre
En la unión de tubos de cobre, un calentamiento y llenado inadecuados de la junta pueden provocar la formación de un hueco. Esto suele deberse a una colocación incorrecta de la llama. Si el calor de la llama no se dirige hacia la parte posterior de la copa del accesorio y el alambre de soldadura se aplica en ángulos opuestos a la llama, la soldadura llenará rápidamente la abertura del accesorio, atrapando parte del fundente dentro de la junta. Esta burbuja de fundente atrapado es el hueco; un área dentro de la junta soldada donde la soldadura no puede llenar completamente la copa del accesorio, porque el fundente se ha sellado dentro de la junta, impidiendo que la soldadura ocupe ese espacio.
Soldadura de vidrieras
Históricamente, las puntas para soldar vidrieras eran de cobre, calentadas al colocarlas en un brasero de carbón . Se utilizaban varias puntas; cuando una se enfriaba, se volvía a colocar en el brasero de carbón y se usaba la siguiente. La soldadura empleada solía estar compuesta de plomo y estaño.
Más recientemente, se utilizan soldadores eléctricos. Estos se calientan mediante una resistencia o elemento calefactor cerámico en la punta. Existen diferentes potencias y la temperatura se puede controlar electrónicamente. Estas características permiten soldar cordones más largos sin interrumpir el trabajo para cambiar de punta. Los soldadores diseñados para uso electrónico suelen ser eficaces, aunque a veces resultan insuficientes para el cobre y el plomo gruesos que se utilizan en trabajos de vidrieras. El ácido oleico es el fundente clásico que se ha utilizado para mejorar la soldabilidad.
Las vidrieras tipo Tiffany se elaboran pegando láminas de cobre alrededor de los bordes de las piezas de vidrio y soldándolas entre sí. Este método permite crear vidrieras tridimensionales.
Soldadura electrónica
soldadura a mano

Para la fijación de componentes electrónicos a una PCB , la selección y el uso adecuados del fundente ayudan a prevenir la oxidación durante la soldadura; es esencial para una buena humectación y transferencia de calor. La punta del soldador debe estar limpia y preestañada con soldadura para asegurar una rápida transferencia de calor. [ 35 ]
Las uniones electrónicas suelen realizarse entre superficies estañadas y rara vez requieren limpieza mecánica, aunque los cables de los componentes y las pistas de cobre deslustradas con una capa oscura de pasivación de óxido (debido al envejecimiento), como en una placa de prototipos nueva que ha estado almacenada durante aproximadamente un año o más, pueden necesitar una limpieza mecánica.
Para simplificar la soldadura, se suele recomendar a los principiantes que apliquen el soldador y la soldadura por separado a la unión, en lugar de aplicar la soldadura directamente al soldador. Una vez aplicada la cantidad suficiente de soldadura, se retira el hilo de soldadura. Cuando las superficies estén suficientemente calientes, la soldadura fluirá alrededor de las piezas. Finalmente, se retira el soldador de la unión.
A menos que todas las superficies metálicas se hayan limpiado, tratado con fundente y calentado adecuadamente por encima del punto de fusión de la soldadura utilizada, el resultado puede ser una unión poco fiable (soldadura fría), aunque su apariencia indique lo contrario. Una unión poco fiable puede cumplir su función temporalmente, pero existe una alta probabilidad de que falle.
El exceso de soldadura, el fundente no consumido y los residuos a veces se limpian de la punta del soldador entre soldaduras. La punta (generalmente chapada en hierro para reducir la erosión) se mantiene humedecida con soldadura ("estañada") cuando está caliente para facilitar la soldadura y minimizar la oxidación y la corrosión de la propia punta.
Tras insertar un componente montado a través de un orificio pasante , se corta el exceso de cable, dejando una longitud aproximada del radio de la almohadilla.
Las técnicas de soldadura manual requieren mucha habilidad para soldar con precisión los encapsulados de chips de montaje superficial . En particular, los dispositivos BGA ( Ball Grid Array ) son notoriamente difíciles de reparar a mano.
Defectos
articulaciones frías


Durante el proceso de soldadura pueden surgir diversos problemas que dan lugar a uniones defectuosas, ya sea de forma inmediata o tras un periodo de uso.
El defecto más común al soldar a mano se produce cuando las piezas que se unen no alcanzan la temperatura de liquidus de la soldadura, lo que resulta en una soldadura fría. Esto suele ocurrir cuando se utiliza el soldador para calentar la soldadura directamente, en lugar de las piezas. Si se realiza correctamente, el soldador calienta las piezas que se van a conectar, lo que a su vez funde la soldadura, garantizando así un calor adecuado en las piezas unidas para una humectación completa. Si se utiliza hilo de soldadura con núcleo de fundente incorporado, calentar primero la soldadura puede provocar que el fundente se evapore antes de limpiar las superficies que se están soldando.
Una soldadura fría puede no conducir electricidad en absoluto o hacerlo solo de forma intermitente. Este tipo de soldadura también se produce en la producción en masa y es una causa común de que los equipos que superan las pruebas fallen tras años de funcionamiento.
articulaciones secas
Una soldadura seca se produce cuando se mueve la soldadura mientras se enfría. Dado que las aleaciones de soldadura no eutécticas tienen un rango plástico pequeño, la soldadura no debe moverse hasta que se haya enfriado por completo, alcanzando tanto la temperatura de liquidus como la de solidus. Las soldaduras secas suelen producirse porque la soldadura se mueve al retirar el soldador. Son mecánicamente débiles y malos conductores eléctricos.
Evitar el sobrecalentamiento de los componentes
Para soldar a mano, la herramienta de calentamiento se selecciona de manera que proporcione el calor adecuado para el tamaño de la unión que se va a realizar. Un soldador de 100 vatios puede generar demasiado calor para las placas de circuitos impresos (PCB), mientras que uno de 25 vatios no proporcionará suficiente calor para los conectores eléctricos grandes.
El uso de una herramienta con una temperatura demasiado alta puede dañar componentes sensibles, pero el calentamiento prolongado con una herramienta demasiado fría o con poca potencia también puede causar daños por calor. El calentamiento excesivo de una placa de circuito impreso (PCB) puede provocar deslaminación: las pistas de cobre pueden incluso desprenderse del sustrato, especialmente en PCB de una sola cara sin metalización de orificios pasantes .
Al soldar a mano, se puede utilizar un disipador de calor , como una pinza de cocodrilo, en los terminales de los componentes sensibles al calor para reducir la transferencia de calor a los componentes y evitar dañarlos. Esto es especialmente útil para las piezas de germanio .
El disipador de calor limita la temperatura del cuerpo del componente absorbiendo y disipando el calor, al reducir la resistencia térmica entre el componente y el aire. Mientras tanto, la resistencia térmica de los terminales mantiene la diferencia de temperatura entre la parte de los terminales que se está soldando y el cuerpo del componente. De esta manera, los terminales se calientan lo suficiente como para fundir la soldadura, mientras que el cuerpo del componente permanece más frío. El uso del disipador de calor implica un mayor aporte de calor para completar la unión, ya que el calor absorbido por el disipador no calienta las piezas de trabajo.
Los componentes que disipan grandes cantidades de calor durante su funcionamiento a veces se colocan por encima de la placa de circuito impreso (PCB) para evitar su sobrecalentamiento. En dispositivos grandes, se pueden utilizar clips o soportes de montaje de plástico o metal para facilitar la disipación del calor y reducir las tensiones en las uniones.
Inspección visual de las articulaciones
Al inspeccionarla visualmente, una buena soldadura se verá lisa, brillante y reluciente, con el contorno del cable soldado claramente visible. En general, una soldadura de buen aspecto es una buena soldadura.
Una superficie gris mate es un buen indicador de que la unión se movió durante la soldadura. Una unión seca presenta un aspecto opaco o granulado característico inmediatamente después de su realización. Este aspecto se debe a la cristalización de la soldadura líquida. Una cantidad insuficiente de soldadura dará como resultado una unión seca y poco fiable.
Las soldaduras frías presentan un aspecto opaco y, a veces, grietas o imperfecciones. Si la soldadura tiene grumos o bolitas, aunque el metal esté brillante, significa que no se ha humedecido correctamente. Un exceso de soldadura (lo que los principiantes suelen ver como una gota de soldadura) no es necesariamente un defecto, pero suele indicar una mala humectación.
Un filete cóncavo es ideal. En una buena unión, el límite entre la soldadura y la pieza de trabajo tendrá un ángulo bajo. Esto indica una buena humectación y un uso mínimo de soldadura, y por lo tanto, un calentamiento mínimo de los componentes sensibles al calor. Una unión puede ser buena, pero si se utiliza una gran cantidad de soldadura innecesaria, entonces es evidente que se requirió un calentamiento excesivo.
Las soldaduras sin plomo pueden adquirir una superficie opaca al enfriarse, incluso si la unión es correcta. La soldadura luce brillante mientras está fundida y se vuelve opaca repentinamente al solidificarse, aunque no haya sido manipulada durante el enfriamiento.
Uso de fundente y residuos
Un fundente mal seleccionado o aplicado puede provocar fallas en la junta. Sin fundente, la junta puede ensuciarla o oxidarse, lo que resulta en una junta defectuosa.
Para trabajos electrónicos, generalmente se utiliza hilo de soldadura con núcleo fundente, pero se puede usar fundente adicional con un lápiz aplicador o dispensarlo desde una pequeña botella con una aguja similar a la de una jeringa.
Algunos fundentes están diseñados para ser estables e inactivos en frío y no requieren limpieza, aunque pueden limpiarse si se desea. Si se utilizan estos fundentes, la limpieza puede ser simplemente una cuestión estética o para facilitar la inspección visual de las juntas en aplicaciones especializadas de misión crítica, como dispositivos médicos, aplicaciones militares y aeroespaciales. En el caso de los satélites, esto también reducirá el peso, aunque sea ligeramente, de forma útil. En ambientes de alta humedad, dado que incluso un fundente no corrosivo puede permanecer ligeramente activo, puede retirarse para reducir la corrosión con el tiempo.
Algunos fundentes son corrosivos y sus residuos deben eliminarse después de soldar. Si no se limpian correctamente, el fundente puede corroer la unión o la placa de circuito impreso. Para la limpieza, se suelen utilizar agua, alcohol, acetona u otros disolventes compatibles con el fundente y las piezas, junto con bastoncillos de algodón o cepillos de cerdas.
En algunas aplicaciones, la placa de circuito impreso también puede recubrirse con algún tipo de material protector, como una laca, para protegerla, así como las juntas de soldadura expuestas, del entorno.
Desoldadura y resoldadura

La soldadura usada contiene parte de los metales base disueltos y no es apta para su reutilización en la fabricación de nuevas uniones. Una vez que la soldadura alcanza su capacidad máxima para absorber el metal base, deja de adherirse correctamente a este, lo que suele dar como resultado una unión fría y quebradiza con apariencia cristalina.
Es recomendable retirar la soldadura de una unión antes de volver a soldar. Se pueden usar mallas desoldadoras (o mechas) o equipos de desoldadura por vacío ( aspiradoras ). Las mechas desoldadoras contienen abundante fundente, que elimina la oxidación de la pista de cobre y de los terminales de los componentes. Esto deja una unión limpia y brillante, lista para volver a soldar.
El bajo punto de fusión de la soldadura permite que se separe del metal base, dejándolo prácticamente intacto, aunque la capa exterior quedará estañada. El fundente permanecerá y se puede eliminar fácilmente mediante procesos abrasivos o químicos. Esta capa estañada permitirá que la soldadura fluya sobre una nueva unión, creando una nueva unión y facilitando su rápida y sencilla aplicación.
Soldadura por ola y soldadura por reflujo
Actualmente, las placas de circuitos impresos (PCB) de producción en masa se sueldan mayoritariamente por ola o por reflujo , aunque la soldadura manual de componentes electrónicos de producción todavía se utiliza ampliamente.
En la soldadura por ola, los componentes se preparan (se recortan o modifican) y se instalan en la placa de circuito impreso (PCB). A veces, para evitar que se muevan, se mantienen temporalmente en su lugar con pequeñas gotas de adhesivo o se fijan con un soporte. Luego, el conjunto se pasa sobre soldadura líquida en un recipiente. Este flujo de soldadura se fuerza para producir una onda estacionaria, de modo que la PCB no se sumerge por completo en la soldadura, sino que solo se toca. Como resultado, la soldadura se adhiere a los pines y las almohadillas, pero no a la PCB en sí.
La soldadura por reflujo es un proceso en el que se utiliza una pasta de soldadura (una mezcla de polvo de soldadura prealeado y un vehículo fundente que tiene una consistencia similar a la mantequilla de cacahuete [ 8 ] ) para pegar los componentes a sus almohadillas de fijación, después de lo cual el conjunto se calienta mediante una lámpara infrarroja, un lápiz de aire caliente o, más comúnmente, haciéndolo pasar por un horno cuidadosamente controlado.
Dado que los distintos componentes se ensamblan mejor con diferentes técnicas, es común utilizar dos o más procesos para una misma placa de circuito impreso (PCB). Por ejemplo, las piezas de montaje superficial pueden soldarse primero mediante reflujo, seguidas de un proceso de soldadura por ola para los componentes de montaje pasante, y las piezas más voluminosas se sueldan a mano al final.
Reflujo de barra caliente
La soldadura por reflujo con barra caliente es un proceso de soldadura selectiva en el que dos piezas pre-fluxadas y recubiertas de soldadura se calientan con un elemento calefactor (llamado termodo) a una temperatura suficiente para fundir la soldadura.
Se aplica presión durante todo el proceso (normalmente 15 segundos) para asegurar que los componentes permanezcan en su lugar durante el enfriamiento. El elemento calefactor se calienta y enfría para cada conexión. Se pueden utilizar hasta 4000 W en el elemento calefactor, lo que permite una soldadura rápida y buenos resultados con conexiones que requieren alta energía. [ 36 ]
Regulación ambiental y RoHS
La legislación medioambiental de muchos países ha propiciado un cambio en la formulación tanto de las soldaduras como de los fundentes.
Las directivas RoHS en la Comunidad Europea exigieron que muchas placas de circuitos electrónicos nuevas estuvieran libres de plomo a partir del 1 de julio de 2006, principalmente en la industria de bienes de consumo, pero también en otras. En Japón, los fabricantes eliminaron gradualmente el plomo antes de la entrada en vigor de la legislación debido al costo adicional que suponía el reciclaje de productos que lo contenían. [ 37 ]
Desde la década de 1980, se ha incrementado el uso de fundentes solubles en agua y sin resina, lo que permite limpiar las placas soldadas con agua o limpiadores a base de agua. Esto elimina los disolventes peligrosos del entorno de producción y de los efluentes de la fábrica.
Incluso sin la presencia de plomo, la soldadura puede liberar humos nocivos y/o tóxicos para los seres humanos. Se recomienda encarecidamente utilizar un dispositivo que pueda eliminar los humos del área de trabajo, ya sea ventilando al exterior o filtrando el aire. [ 38 ]
Sin plomo
La soldadura sin plomo requiere temperaturas de soldadura más altas que la soldadura de estaño-plomo. Por ejemplo, mientras que la soldadura eutéctica Sn Pb 63/37 se funde a183 °C , la soldadura de estaño-plata-cobre (SAC) sin plomo se funde a217–220 °C . Sin embargo, este esfuerzo ha planteado numerosos desafíos técnicos. Para reducir el punto de fusión de las aleaciones de soldadura a base de estaño, se han investigado diversas aleaciones nuevas, con aditivos de cobre, plata y bismuto como aditivos menores típicos para reducir el punto de fusión y controlar otras propiedades. Además, el estaño es un metal más corrosivo y puede provocar la falla de los baños de soldadura. [ 37 ]
La construcción sin plomo también se ha extendido a componentes, pines y conectores. La mayoría de estos pines utilizan marcos de cobre y acabados de plomo, estaño, oro u otros materiales. Los acabados de estaño son los más populares entre los acabados sin plomo. Sin embargo, esto plantea la cuestión de cómo abordar el problema de los filamentos de estaño . La tendencia actual lleva a la industria electrónica de vuelta a los problemas resueltos en la década de 1960 mediante la adición de plomo. JEDEC ha creado un sistema de clasificación para ayudar a los fabricantes de productos electrónicos sin plomo a decidir qué medidas tomar contra los filamentos de estaño, según su aplicación.
Véase también
Referencias
- ↑ Brady, George; et al. (1996). Manual de materiales . McGraw Hill. págs. 768–70 . ISBN 978-0-07-007084-4.
- ↑ "Historia de la soldadura" . weldinghistory.org . Archivado del original el 25 de abril de 2012. Consultado el 2 de mayo de 2018 .
- ↑ Zinky Boys: Voces soviéticas de la guerra de Afganistán. WW Norton 1992 (ISBN 0-393-03415-1), traducido por Julia y Robin Whitby
- ↑ "Soldaduras sin plomo" . hybridmetals.com . Consultado el 23 de noviembre de 2021 .
- ↑ White, Kent. "Soldadura fuerte versus soldadura blanda" . TM Technologies, Tools & Methods for Better Metalworking . Archivado del original el 23 de junio de 2017. Consultado el 2 de mayo de 2018 .
- ↑ Kapp Alloy & Wire, Inc. "Productos" . Kapp Alloy & Wire, Inc. Archivado del original el 16 de julio de 2013. Recuperado el 5 de marzo de 2013 .
- ↑ AWS A3.0:2001, Términos y definiciones estándar de soldadura, incluidos términos para unión adhesiva, soldadura fuerte, soldadura blanda, corte térmico y proyección térmica, American Welding Society (2001), pág. 118. ISBN 0-87171-624-0
- 1 2 3 "Indium Corporation Proveedor global de soldadura Materiales para ensamblaje electrónico" . Indium Corporation . Archivado del original el 25 de junio de 2012. Recuperado el 2 de mayo de 2018 .
- ↑ Rahn, Armin (1993). "1.1 Introducción". Fundamentos de la soldadura . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-58471-1.
- ↑ "Cuando la soldadura fuerte supera a la soldadura" . Diseño de máquinas . Consultado el 2 de septiembre de 2020 .
- ↑ Propiedades de las uniones soldadas de aleación de oro-níquel en materiales de alta temperatura , en Gold Bulletin , junio de 1974, volumen 7, número 2, págs. 42-49; por Jakob Colbus y Karl Friedrich Zimmermann; https://doi.org/10.1007/BF03215037
- 1 2 Alumaloy Archivado el 5 de marzo de 2009 en Wayback Machine , consultado el 3 de abril de 2009
- 1 2 Preguntas frecuentes de Alumiweld Archivado el 1 de mayo de 2009 en Wayback Machine , consultado el 3 de abril de 2009
- ↑ MIL-R-4208 Enlace obsoleto archivado el 4 de febrero de 2013 en archive.today , consultado el 3 de abril de 2009.
- ↑ Aladdin 3 en 1 Archivado el 7 de febrero de 2009 en Wayback Machine , consultado el 3 de abril de 2009.
- ↑ HTS-2000 Archivado el 13 de febrero de 2009 en Wayback Machine , consultado el 9 de marzo de 2009.
- ↑ "Productos fundentes y epoxi fabricados por Indium Corporation" . Indium Corporation . Archivado del original el 20 de agosto de 2012. Consultado el 2 de mayo de 2018 .
- ↑ "Una investigación sobre la química del ácido cítrico en aplicaciones de soldadura militar" (PDF) . 1995-06-19. Archivado (PDF) del original el 15 de marzo de 2020.
- ↑ IPC-A-610 revisión E sección 10.6.4
- ↑ "Equipos de capacitación en soldadura - Tooling U-SME" . www.toolingu.com . Archivado del original el 3 de diciembre de 2015. Consultado el 2 de mayo de 2018 .
- ↑ "Soluciones láser para soldadura" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 8 de julio de 2011.0204 www.coherent.com
- ↑ "SWE Women - Jenniches" . Sociedad de Mujeres Ingenieras. Archivado del original el 20 de mayo de 2014. Recuperado el 20 de mayo de 2014 .
- ↑ "Soldadura láser" . Archivado del original el 25/11/2010.070927 ma-info.de
- ↑ van den Ende, DA; Hendriks, R.; Cauchois, R.; Groen, WA (noviembre de 2014). "Soldadura fotónica flash de gran área de chips delgados en láminas flexibles para sistemas electrónicos flexibles: mediciones de temperatura in situ y modelado térmico" . Electronic Materials Letters . 10 (6): 1175– 1183. Bibcode : 2014EML....10.1175V . doi : 10.1007/s13391-014-4222-3 . ISSN 1738-8090 . S2CID 138511242 .
- ↑ Ho, Ming-jaan; Li, Yanlu; Liu, Likun; Li, Yang; Gao, Chunlan (mayo de 2021). "10-2: Estudio de una tecnología de soldadura fotónica ultrarrápida sin daños térmicos en el paquete del módulo de pantalla" . SID Symposium Digest of Technical Papers . 52 (1): 115– 118. doi : 10.1002/sdtp.14624 . ISSN 0097-966X . S2CID 238032976 .
- ↑ Ghosh, Rudy; Akhavan, Vahid; Chou, Harry; Turkani, Vikram; Farnsworth, Stan (febrero de 2021). "40.1: Artículo invitado: Uso de lámparas de destello para lograr soldadura y ensamblaje en desequilibrio utilizando aleaciones de soldadura convencionales" . SID Symposium Digest of Technical Papers . 52 (S1): 275. doi : 10.1002/sdtp.14457 . ISSN 0097-966X . S2CID 234069100 .
- ↑ "Nota de aplicación del LED de alta potencia a todo color NovaBrite RGB" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 24/03/2012.070927 vincenc.com.tw (mencionado como técnica)
- ↑ Alan Sherry (2 de mayo de 2022). "¿Por qué soldadura por resistencia en lugar de soldadura conductiva?" . Stellar Technical Products.
- 1 2 M. Provazník (julio de 2012). "Estudio de la soldadura activa de objetivos de pulverización catódica de Al2O3 sobre sustratos de cobre" (PDF) . Congreso Mundial de Ingeniería . 3. ISSN 2078-0966 . Archivado (PDF) del original el 1 de julio de 2016 .
- ↑ C. Peng (septiembre de 2010). "Unión de chips de silicio y otros materiales con soldadura activa". 11.ª Conferencia Internacional de 2010 sobre Tecnología de Empaquetado Electrónico y Empaquetado de Alta Densidad . Vol. 61. págs. 1736–1739 . doi : 10.1109/ICEPT.2010.5582418 . ISBN 978-1-4244-8140-8. ISSN 0569-5503 . S2CID 13045321 .
- ↑ M. Burda; et al. (agosto de 2015). "Soldadura de materiales de carbono utilizando aleaciones ricas en metales de transición". ACS Nano . 9 (8): 8099– 107. Bibcode : 2015ACSNa...9.8099B . doi : 10.1021/acsnano.5b02176 . PMID 26256042 .
- ↑ "Herramienta de soldadura Pipemaster" . Productos de plomería inteligentes . Productos para contratistas inteligentes. Archivado del original el 21/05/2014 . Consultado el 20/05/2014 .
- ↑ "Fundimentos y soldaduras" . Archivado del original el 18 de febrero de 2009. Consultado el 16 de septiembre de 2009 .
- ↑ "Intoxicación por plomo - Pregúntale al Dr. Sears" . askdrsears.com . Archivado del original el 10 de noviembre de 2009. Consultado el 2 de mayo de 2018 .
- ↑ Collin J. McKinney (2001). "TÉCNICAS DE SOLDADURA" (PDF) . UNC Physics & Astronomy .
{{cite web}}: CS1 mantenimiento: estado de la URL ( enlace ) - ↑ "Unitek Eapro: Productos de ensamblaje electrónico" . Archivado del original el 6 de mayo de 2008.
- 1 2 REALIDAD Y FICCIÓN EN LA SOLDADURA SIN PLOMO Archivado el 11/03/2011 en Wayback Machine desde www.dkmetals.co.uk
- ↑ "Los peligros de los humos de soldadura - Sentry Air Systems" . www.sentryair.com . Archivado del original el 25 de octubre de 2016. Consultado el 2 de mayo de 2018 .
Enlaces externos
- Un breve vídeo explicativo sobre cómo funciona la soldadura.
- Introducción a la soldadura (Archivado)
- Soldadura
- Fabricación de productos electrónicos
- Aplicaciones láser
- Metalurgia