TÉCNICAS DE SOLDADURA BGA

Digital PCB Soldering Training

INTRODUCCIÓN La soldadura libre de plomo (PbF) es el más reciente cambio en la industria de la fabricación de tarjetas electrónicas.

Básicamente todas las tarjetas producidas por las compañías más

importantes en la industria de la electrónica electrónica en el mundo utilizan este tipo de soldadura.. Pero ¿Qué es la soldadura libre de plomo? Es un tipo de soldadura en el cual el plomo no es el componente principal. ¿Por qué es tan importante la soldadura sin plomo? El plomo es un elemento muy tóxico, el cual afecta a los seres vivos y el medio ambiente.

La soldadura libre de plomo fue introducida hace algunos años atrás como un estándar en la industria de la electrónica, y hoy en día está compuesta por principalmente por Plata (Ag) y Estaño (Sn). La mayor diferencia entre ambos tipos de soldadura (con o sin plomo) radica en el manejo de la misma. La razón es simple, la soldadura con plomo se derrite más fácilmente, por lo cual su manejo es mucho más fácil y no se necesita de equipo especial. Equipos especiales son utilizados para la soldadura libre de plomo, los cuales básicamente tienen que alcanzar niveles de temperatura bastante altos para lograr derretirse.

En una comparación breve, se

puede decir que la soldadura con plomo se derrite alrededor de los 180 grados centígrados, mientras que la soldadura libre de plomo necesita aproximadamente alrededor de 230 grados centígrados.

Con lo dicho anteriormente, podemos ya imaginar la gran importancia que tiene el conocer las técnicas de este tipo de soldadura en la industria electrónica actual. actual. Una vez terminado este seminario, usted será capaz de soldar y de-soldar componentes de superficie utilizados en los más avanzados equipos digitales.

La mayoría de estos productos digitales utilizan circuitos

integrados tipo BGA (Ball Grid Array). También se tratarán en este seminario los circuitos integrados tipo SMD (Surface Mount Devices), los cuales se trabajan de forma más manual que los BGA.

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I. CONCEPTOS BÁSICOS DE TÉCNICAS DE SOLDADURA BGA Como se mencionó anteriormente, la soldadura libre de plomo no es muy fácil de manejar. Básicamente, la temperatura es un parámetro crítico a la hora de soldar integrados tipo BGA ó CSP en una tarjeta.

Por esta razón, la soldadura libre de plomo utiliza perfiles de temperatura

para asegurar que el componente es soldado con la temperatura correcta en la tarjeta. El procedimiento para este proceso tiene varios pasos y son explicados a continuación:

1- Pre-calentamiento, Calentamiento, Proceso de Enfriamiento. En Pre-calentamiento, toda el área del PCB es calentada. En Calentamiento, sólo un área específica es calentada. En el proceso de enfriamiento, el PCB es enfriado.

2- El tiempo y la temperatura son muy importantes en la estaba de calentamiento. Si la temperatura o el tiempo que se le aplica a un determinado IC es muy alto, el integrado puede dañarse. Por esto es estrictamente necesario seguir los perfiles de temperatura para el integrado que se desee soldar o desoldar. La siguiente figura es una representación gráfica de un perfil para un IC BGA:

260

MAX MA X

Cool down

Melting Point: 230 C

220

170 150 START

60sec MAX 60~120sec STEP 1: Pre Heating

STEP 2: Main Heating

STEP 3: Cool Down

Tempurature Tempurature Profile Profi le (Total Time) Time)

2


II. HERRAMIENTAS NECESARIAS PARA PARA SOLDADURA LIBRE DE PLOMO. PLOMO. La soldadura libre de plomo requiere herramientas especiales porque se necesita una alta temperatura para derretirla.

En la siguiente figura se muestran las

herramientas básicas

necesarias para realizar este tipo de trabajos:

1_SMD Rework Station: FR-803

2_Preheater: Hakko853P

3_Stand for rework Station:RFKZ030

D iscont scon tinuan ce 4/E

4 _S _St an an d o f P CB CB f ix ix tu tu re re : R FK FKZ 02 02 29 29

5 _P _P CB CB Fi xt xt ur ur e: e: RF KZ KZ0 26 26 4

:A1125B,A1126B,A1127B,A1203B ,A1203B 7_Solder Iron for lead free: FX-951 6 _N _N oz oz zl zle A1125B,A1126B,A1127B

8_Electrical Polisher

9_Vacuum type Tweezers: 394-01

10_Rack for Rework Station

11_Temperature meter with 8 ch

12_Microscope

NOTE: Supply from Japan through SPC

1- La Estación de soldadura SMD es la herramienta principal y es la que se encarga de proveer el aire caliente necesario para al integrado y la tarjeta durante la etapa de precalentamiento y calentamiento.

3

Digital PCB Soldering Training 2- El pre-calentador, es el encargado de proveer aire caliente por la parte inferior de la tarjeta. 3- La base para la estación de re-trabajo es usada para sostener la boquilla (nozzle) en un lugar fijo y para configurar las alturas necesarias hacia la tarjeta. 4- El stand para la estación de re-trabajo se utiliza para fijar el PCB a una altura adecuada del pre-calentador. 5- El sostenedor de PCB es una herramienta ajustable necesaria para sostener el PCB. 6- Las boquillas son una herramienta importante y son las encargadas de dirigir el aire caliente hacia una superficie determinada.

Las mismas vienen en varios tamaños y

dependen del integrado. 7- Las puntas de soldadura están hechas de un metal especial que facilita la transferencia de calor rápidamente para asegurar que la temperatura adecuada es entregada mientras se trabaja en IC’s tipo SMD o para la limpieza de la tarjeta. 8- Las otras herramientas mencionadas se tratarán más adelante en este documento.

III. COMO CONSEGUIR LA TEMPERATURA Y EL TIEMPO ADECUADO. Para asegurarse de que el perfil de temperatura es el correcto y que va a funcionar, se debe seguir los procedimientos descritos a continuación:

a. Configuración de la Temperatura: Para asegurarse de que la temperatura correcta es aplicada a la parte inferior del PCB, necesitamos primero ajustar el dispositivo pre-calentador.

Básicamente, este equipo es un

generador de aire caliente utilizado para calentar la parte inferior del PCB para mantener una temperatura similar a la proporcionada en la parte superior. Si la temperatura es muy diferente entre la parte superior o inferior de la placa, las capas del PCB se pueden separar. El pre-calentador debe ser colocado exactamente debajo de la tarjeta y su temperatura debe ser regulada acorde al perfil entregado para cada integrado a reemplazar. Para verificar que la temperatura otorgada por el pre-calentador es la adecuada, debemos asegurarnos tomando la medición con un termómetro externo y ajustando la temperatura al mismo tiempo, hasta conseguir el nivel de calor deseado. La siguiente figura muestra la posición del pre-calentador pre-calent ador

4

Digital PCB Soldering Training en la tarjeta.

Básicamente el precalentador debe estar unos 40 mm debajo de la tarjeta,

posicionando el mismo en centro del integrado que se desea reemplazar o colocar.

Una vez el pre-calentador ha sido colocado y calibrado, necesitamos configurar la máquina que provee el aire caliente en la parte superior. Este aparato difiere del anterior en que los niveles de temperatura que alcanza son mucho más elevados. El ajuste de esta máquina consiste en: 1- Ajustar el tiempo de pre-calentamiento, calentamiento y enfriamiento. 2- Ajustar la temperatura de pre-calentamiento, calentamiento y enfriamiento. 3- Ajustar el flujo de aire caliente aplicado a la tarjeta.

Estación de soldadura Hakko.

Una ves hecho el ajuste general de la máquina, este debe ser comprobado con un termómetro y una termocupla.

La temperatura debe ser medida en los 4 extremos de la boquilla de forma

separada, tal como muestra la siguiente figura:

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En la figura anterior se indica que la termocupla debe colocarse aproximadamente a 1 mm del lado de la boquilla que se quiere verificar. La temperatura del aire puede variar de un lado al otro pero lo que nos interesa es que todos los lados alcancen la temperatura deseada. Si la temperatura es muy alta o muy baja, se debe ajustar el calentador principal (y luego debe verificarse la calibración del mismo).

b. Configuración de las alturas: Otra parte crítica para asegurarse que la temperatura correcta es entregada se refiere de las alturas de calentamiento y pre-calentamiento con respecto al PCB a calentar. Si la boquilla se coloca muy cerca de la placa, ésta o el componente pueden verse afectados. Si la boquilla se coloca muy alta de la placa, puede que el calor aplicado a la misma no sea suficiente para derretir la soldadura.

Para ajustar estas alturas, la boquilla se coloca sobre una base ajustable.

La

siguiente figura muestra como ajustar la base dependiendo de la altura requerida:

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1. Set a PCB on PCB Stand C/D. Distance between PCB and top of Pre-heater is 40mm. ( D can adjust height.)

40mm

C D

2. Set nozzle at a level of PCB and set scale to o mm at level of F. * When turning lever A, B goes down. A

B

The tip of nozzle is placed on the PCB F

3. Set A lever to scale 4 mm at level of F. And set dial G to fixing point G A B

4mm

F

4. Set A lever to scale 30 mm at level of F. And set dial H to fixing point A B

F

30

H

30mm

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Una vez la altura es ajustada, ya estamos listos para proceder a remover o instalar nuestro IC. A continuación presentamos un ejemplo para remover un IC de una tarjeta Digital de PDP.

Ejemplo de programación y ajuste de la máquina para reemplazo de BGA de un PDP. Utilizaremos el siguiente perfil de temperatura:

Pre-Calentamiento Altura: 40 mm Temperatura: 440 grados.

Calentamiento Altura: 4 mm Temperatura: 440 grados. Flujo de Aire: 22 L/min

Paso # 1. Posicione la tarjeta a reemplazar en la base ajustable, tal como se muestra en la siguiente figura.

Paso # 2. Confirme el tamaño de la boquilla a utilizar midiéndola sobre el IC. (los perfiles de temperatura de los BGA mencionan el número de la boquilla).

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Paso # 3. Ajuste de las alturas. En este paso lo primero que tenemos que hacer es configurar un punto de referencia “0”. Para esto debemos alinear el borde de la boquilla con el borde de la tarjeta donde se va a trabajar.

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Luego es necesario ajustar la regla con el borde de la base, tal como se muestra en la siguiente figura.

Una ves alineado el nivel “0”, procedemos a ajustar los 40mm para la etapa de pre-calentamiento y los 4 mm para la estaba de calentamiento, fijando la regla con los tornillos superior e inferior.

40MM

4MM

Paso # 4. Configuración de la máquina de BGA Hakko. Este paso consiste en configurar la temperatura de pre-calentamiento y calentamiento, demás del flujo de aire aplicado. El equipo Hakko puede programarse en 4 pasos, de los cuales para

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Digital PCB Soldering Training nuestro proceder sólo se necesitarán 2 (pre-calentamiento y calentamiento).

Al realizar el

proceso de remoción del IC, automáticamente la máquina entrará en un cuarto estado: el enfriamiento.

En este ejemplo estamos utilizando el equipo Hakko FR-802. A continuación los pasos a seguir: 1- Encienda la unidad presionando el botón de encendido localizado en la parte de atrás del equipo.

2- Presione y deje presionado el botón “ * ” por un segundo ó mas.

Al realizar esto

aparecerá parpadeando el número que aparece a la izquierda (ver figura siguiente). Este número indica el perfil que se está programando (o que se desea programar). En este equipo pueden programarse un máximo de 3 perfiles.

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Con los botones UP y DOWN, cambie el perfil que desea programar (1, 2 ó 3). Para introducir el valor deseado, presione “ * “ (el * es similar a el ENTER en una computadora).

3- Una vez salvado el paso anterior, aparecerá el en display los siguientes caracteres:

INSTALL - INSTALAR

REMOVE - REMOVER

Mueva con

UP y DOWN para cambiar entre Instalar o Remover. La diferencia entre ambas, es

que al configurar “remover”, el succionador se activará automáticamente faltando 10 segundos antes que termine el tiempo de calentamiento (el succionador ó vaccum puede accionarse manualmente en cualquiera de los dos modos).

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Digital PCB Soldering Training Para nuestro ejemplo procederemos a colocar “Remover”. Luego presionar “ * “.

A continuación aparecerá parpadeando el primer LED rojo de la escalera de etapas (ver figura siguiente):

En este paso vamos a configurar la temperatura y el tiempo en la etapa de pre-calentamiento. Luego presionar “ * “.

4-

A continuación aparecerá en el display tres números, de los cuales el primero estará

parpadeando. Este número representa el valor de la temperatura en la etapa 1 (para nuestro caso es la etapa de pre-calentameniento).

Presione UP y DOWN para ajustar el primer número.

Luego presione “ * “ para pasar al siguiente número, y así hasta terminar de configurar la temperatura.

En nuestro caso estamos configurando la temperatura a 440 grados (Nota: la

temperatura a veces viene en grados Fahrenheit, para cambiar a la escala Celsius es necesario realizar un ajuste, el cual se explica más adelante).

5- Luego de ajustada la temperatura, al presionar “ * “ ocurrirá lo mismo que para el paso anterior, pero ahora estaremos ajustando el tiempo de la etapa 1. El tiempo viene por defecto en

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Digital PCB Soldering Training minutos, pero se puede aplicar una programación para cambiar a segundos (la misma se explica más adelante en este documento).

6- Luego de configurar la temperatura, al presionar “ * “ empezará a parpadear el LED del primer escalón. Esto significa que la etapa 1 está programada y podemos pasar a configurar el siguiente nivel. Para pasar a la segunda etapa presionamos UP.

Al realizar esto estaremos pasando al siguiente nivel en el escalón, lo cual significa que configuraremos la segunda etapa. Se encenderá en color amarillo el LED del segundo escalón. Luego de presionado “ * “ volvemos a repetir desde el paso 4. Debido a que este paso no se usará en nuestro perfil, programaremos el tiempo a 0. De esta forma nos aseguramos de que luego de la etapa de pre-calentamiento automáticamente se pasará a la etapa de calentamiento (tercera etapa). 7- Luego de presionado “ * “, el led amarillo del tercer escalón empezará a parpadear. Esto significa que ya podemos iniciar la configuración de nuestra tercera etapa. Presionar “ * “ para empezar a configurar la temperatura y seguir los pasos desde el punto 4. Aquí configuraremos la misma temperatura, pero colocaremos un tiempo de 60 segundos.

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Digital PCB Soldering Training 8- Luego de configurar los 3 pasos (de los cuales el tiempo del segundo fue colocado a 0), presionamos “ * “. A continuación aparecerá una “Y” (de YES).

Si se desea salvar todos los cambios realizados al perfil, presionar “ * “ para salvar (si la “Y” es mostrada, de lo contrario no se salvarán los cambios realizados). A continuación aparecerá la palabra

SET, que significa que los cambios fueron hechos con éxito. Luego de esto ya podemos

empezar a reemplazar nuestro IC tipo BGA.

9-

Otros ajustes e indicadores.

a- Flujo de Aire: se puede cambiar el flujo de aire en L/min, moviendo la perilla marcada como “Air Control”. Para el ejemplo anterior el flujo de aire debe ser configurado a 22 L/min.

Debe ajustarse el flujo de aire alineando el centro de la esfera que se encuentra dentro del indicador con el número deseado (en L/min). b- LED frontal de AUTO y MANUAL: estos dos LED son de color rojo e indican el modo seleccionado. Puede cambiarse de un modo a otro presionando el botón de MODE. Si se escoge AUTO, se contará con el modo de INSTALL y REMOVE, mencionado anteriormente en este

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Digital PCB Soldering Training documento.

En el modo MANUAL, el succionador o vaccum sólo podrá ser accionado

manualmente. Ya sea en el modo MANUAL o AUTO, se puede iniciar o cancelar el flujo de aire y/o el succionador desde la pistola de calor. Para esto es necesario presionar el botón de HOT AIR (para empezar a distribuir flujo de aire) y VACUUM (para empezar a succionar).

c- LED indicador de VACCUM: este LED se ilumina una ves sea accionado el succionador (manual o automáticamente). d- Configuración de parámetros (cambio de escala de temperatura, tiempo, etc). Para poder entrar al modo de cambio de parámetros hay que seguir el siguiente procedimiento: -

Apagar la unidad.

-

Presionar los botones de UP y DOWN al mismo tiempo, luego encender la unidad (dejando presionado los botones UP y DOWN).

-

Luego de realizar lo anterior, se desplegará en el display la letra C, que significa que la temperatura está en grados Celsius.

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Digital PCB Soldering Training La siguiente tabla muestra los valores que se pueden configurar en este modo y el valor predeterminado de fábrica:

FR-803 PARÀMETRO

OPCIONES

CONFIGURACI N

COMENTARIO

POR DEFECTO Cambiar °C/°F

°C ó °F

°C

Cambia

de

Centígrados

a

Fahrenheit Tiempo de apagado

De 30 a 60 minutos o

automático

desactivad

30 minutos

Cambia el tiempo en minutos a los cuales se apagará la máquina mientras

no

sea

utilizada. Tiempo

Segundos ó minutos

Minutos (n)

Cambia la escala de tiempo a minutos o segundos.

Modo de Conteo

Tiempo

Abierto

ó

Tiempo Abierto

Refiérase a la gráfica

Tiempo Cerrado

del equipo,

manual página

adjunto

en

del 7, este

documento. Control de la llave

1o2

1

(normal,

activada)

llave

Con 2, la llave está desactivada.

Paso # 5. Una vez configurada la estación de BGA, nuestro siguiente paso es colocar la tarjeta sobre la base y alinear la boquilla de la pistola de calor con el IC que se desea reemplazar. Igualmente hay que alinear la salida de aire del pre-calentador con el centro del IC. Este paso es muy importante, ya que si no se alinea correctamente puede que no se distribuya uniformemente el flujo de aire hacia el IC.

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Digital PCB Soldering Training Una ves alineado, hay que configurar la temperatura que sale del pre-calentador (en nuestro ejemplo usaremos 250 grados Centígrados). Este equipo cuenta con dos interruptores, uno es el interruptor de encendido principal y el otro es el interruptor para cambiar de modo de calentamiento al modo de enfriamiento. En los nuevos modelos de Hakko, el estado de este interruptor es indicado por medio de un LED color rojo. Cuando el LED se encuentra fijo, el modo de enfriamiento se encuentra activado.

Cuando el LED está parpadeando, el pre-

calentador está accionado.

Para ajustar la temperatura en el pre- calentador, gire la perilla rotulada como “TEMP”, a 250 grados centígrados. Una observación importante es que, una ves finalizado el proceso, no se debe apagar el pre-calentador sin antes pasar por la etapa de enfriamiento. Es necesario activar el interruptor de enfriamiento a la posición de “COOL” y dejarlo por aproximadamente 1 minuto. Luego se procede a apagar el equipo. El no realizar esto de esta forma puede causar daños en el pre-calentador. Luego de la alineación correspondiente, podemos empezar a hacer fluir aire caliente a la placa y al IC BGA a reemplazar. Debe encenderse el precalentador y la pistola de aire caliente al mismo tiempo.

En la máquina Hakko FR-803, al finalizar la etapa de pre-calentamiento,

automáticamente se escuchará un “beep”, el cual indica que la etapa de calentamiento ha empezado. En este punto el contador decrece desde el tiempo configurado con anterioridad para la etapa de calentamiento (en nuestro caso 60 segundos).

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Digital PCB Soldering Training Pre-Calentamiento

Calentamiento

Bajar Ventosa

Activar Enfriamiento

Remover IC

Levantar IC

Debido a que escogimos “REMOVER” en la configuración inicial de la máquina Hakko, al faltar 10 segundos antes que finalice la etapa de calentamiento, se accionará automáticamente el succionador. Al faltar 5 segundos debemos bajar la ventosa (succionador) para luego remover el IC.

Es muy importante al finalizar el proceso, transferir el pre-calentador a modo de

enfriamiento, ya que a diferencia de la estación FR-803, este equipo no realiza esta función automáticamente. Algo importante al remover un IC tipo BGA es probar si el perfil de temperatura utilizado es el correcto o no. Básicamente, cuando el IC es removido, podemos verificar la condición de la

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Digital PCB Soldering Training soldadura y asegurarnos que no hubo falta o exceso de calor. La siguiente figura muestra el comportamiento de la soldadura dependiendo de la temperatura aplicada.

Explicando un poco mejor esta figura, podemos indicar: 1- Si la temperatura es de 220 a 225 grados, el IC no puede ser removido porque las esferas de soldadura no se han derretido. 2- Si la temperatura es de 230 a 235 grados, el IC puede ser removido pero las esferas de soldadura no se han derretido por completo. 3- Si la temperatura es de 235 a 240 grados, el IC puede ser removido y las esferas de soldadura se han derretido por completo. Esta es la mejor condición. 4- Si la temperatura es de 240 a 260 grados, el IC puede ser removido pero debido al exceso de calor , es posible que el IC se haya dañado.

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Paso # 6. Limpieza de la placa. Una ves removido el IC, debemos entonces colocar un nuevo integrado en la placa. En este caso debemos limpiar el área para asegurar que no haya residuos de soldadura y el nuevo IC pueda ser colocado sin problemas. A continuación los pasos a seguir para este proceso: 1- Aplicar flux para luego aplicar la soldadura de baja temperatura.

2- Aplicar un poco de soldadura de baja temperatura sobre la tarjeta. 3- Mezclar la soldadura de baja temperatura con los residuos de soldadura convencional (ir aplicando de forma que se forme una bola de soldadura, luego ir moviendo esta “bola” por toda el área a limpiar).

4- Remueva la soldadura con la malla removedora..

Es importante que la superficie quede

completamente plana, para que el IC nuevo quede posicionado correctamente en la placa. 5- Limpie los residuos de flux sobre la placa con el removedor de flux (o contact cleaner).

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Paso # 7. Instalación del IC BGA. Una ves limpia la placa , podemos proceder a la instalación del nuevo IC. Para esto siga los siguientes pasos: 1- Aplique flux sobre la placa. 2- Aplique flux sobre el IC.

3- Coloque el IC sobre la placa, posicionándolo dentro de las marcas. Es preferible que este ajuste se lleve a cabo con un microscopio.

4- Una ves puesto el IC, verifique si el mismo queda fijo y no se mueve con facilidad. 5- Para la instalación del IC, la máquina de BGA se programa de igual forma que en la parte de remoción, a diferencia que se coloca en modo INSTALL en ves de REMOVE. 6- Siga los mismos pasos vistos anteriormente para remover un IC.

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IV. TÉCNICAS DE SOLDADURA SMD Materiales: Debido al auge de los productos digitales y la necesidad de conservación del medio ambiente, la producción de tarjetas digitales se realiza en las de Panasonic fábricas utilizando soldadura libre de plomo o Lead Free. Por lo que es necesario utilizar este tipo de soldadura para garantizar el funcionamiento apropiado del producto en el momento de realizar una reparación. Para facilitar el trabajo de reparación, será necesario contar con las herramientas adecuadas para mejorar la calidad de las reparaciones.

¿Cuál es la diferencia entre la soldadura Libre de Plomo y la soldadura regular? La soldadura Libre de plomo no contiene Plomo y derrite a mayor temperatura que la soldadura popularmente usada 63Sn37Pb (63% estaño, 37% Plomo) y la 60sn40pb (60% estaño, 40% Plomo) Algunas de las aleaciones más comunes para la soldadura Libre de Plomo son: Sn-Ag (Estaño y plata; ~98-96% contenido de Estaño) Sn-Cu (Estaño y cobre; ~96% contenido de Estaño) Sn-Ag-Cu (Estaño, plata, y cobre; ~93-96% contenido de Estaño) Sn-Ag-Bi (Estaño, plata, bismuto; ~90.5-94% contenido de Estaño) Sn-Ag-Bi-Cu (Estaño, plata, bismuto y cobre; ~90-94% contenido de Estaño)

La soldadura tipo 63Sn37Pb derrite a 361ºF (183ºC). Nota: La soldadura Sn63 no tiene rango plástico (el rango de temperatura entre estado líquido y sólido). La soldadura Sn63 se solidifica casi al instante. La soldadura 60Sn40Pb derrite a 374ºF (191ºC) y se solidifica a 361ºF (183ºC). Nota: La soldadura Sn60 tiene un rango plástico de 13º (la temperatura requerida para enfriar antes de llegar a su estado sólido).

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Digital PCB Soldering Training La soldadura Libre de Plomo se derrite en rangos desde 423ºF (217ºC) hasta 439ºF (226ºC) Existe una gama de herramientas que deben emplearse para trabajar con tarjetas que contengan soldadura libre de plomo. Presentamos a continuación el listado de herramientas:

I.

Proceso de Remoción de Integrado tipo SMD.

Herramientas Los integrados SMD son comunes en cualquier categoría de producto electrónico. En las tarjetas digitales, se encuentran integrados tipo SMD realizando diferentes funciones ya sea como drivers para motores, manejo de circuitería de alimentación, procesos de audio y video, etc. Es muy importante, perfeccionar la técnica de trabajo con estos integrados, ya que son la base para trabajar con componentes más complejos como BGA (Ball Grid Array) o SMD (Surface mounted device).

• La punta del cautin programa automáticamente la temperatura en la punta simplemente al insértenla en el puerto de proceso.

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• La punta del cautín está registrada en la fábrica y tiene un código de barra no-magnético en la punta, que lee automáticamente por la estación cuando se inserta el puerto de proceso.

Punta de Cautín La mayoría de las aleaciones Libre de Plomo en el Mercado actual son ricas en estaño, por ende se debe verificar el estado de la punta del cautín para confirmar si existe corrosión o erosión.

Las puntas de soldar comúnmente consisten de una capa de cobre, revestida de hierro y protegida en cromo. El estaño forma compuesto Inter metálicos con el hierro, debido a que ambos son metales relativamente activos y las reacciones químicas son más activas a altas temperaturas. Los siguientes sencillos pasos le pueden ayudar a mantener la longevidad de las puntas del cautín: 1. Use la menor temperatura de desoldar posible (360ºC o menor) 2. Limpie la punta durante el uso con un buen limpiador. 3. Aplicar con frecuencia nueva soldadura a la punta antes de colocar el cautín de vuelta al sujetador. 4. Apague la estación de soldar cuando no la use por un período de 5 minutos o más.

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Hakko 599B – Limpiador El limpiador Hakko 599B limpia la punta del cautín sin requerir agua. Las mallas metálicas están impregnadas de flux, que puede eliminar óxido de la superficie de la punta y prevenir que se oxide la superficie al dejar alguna leve capa de soldadura. Adicionalmente, debido a que no se utiliza agua, la punta se limpia sin reducir la temperatura de la punta. a. Flux (RFKZ0328) La función del Flux es la de facilitar el paso de la soldadura a través de la placa digital al aplicársele calor a la soldadura con un cautín de temperatura regulable.

Ingredientes

Resina (30%) y alcohol (70%)

Contenido de Clorina

0.26%

Gravedad Específica

0.87 (at 20%)

b. Soldadura de Baja Temperatura (RFKZ0316) Su función principal es de adherirse a la soldadura Libre de Plomo para reducir la temperatura necesaria para remover la soldadura.

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c. Soldadura Libre de Plomo 0.3mm y 0.6mm Utilizada en tarjetas digitales para realizar el proceso de soldadura. Existen dos tamaños disponibles: 0.3 mm (RFKZ03D01K) y la de 0.6 mm (RFKZ06D01K). El tamaño recomendado depende del componente a soldar y de la destreza del personal técnico a cargo de la soldadura.

d. Malla Removedora Se utiliza para remover los restos de soldadura en la tarjeta digital. Se puede adquirir localmente.

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PROCESO 1. Aplicar Flux a los lados del IC que contengan Pines. Usted puede emplear el Flux Applicator o el Pincel, dependiendo del tipo de IC y la cantidad y precisión con la requiera aplicar el Flux.

2. Aplicar soldadura de baja temperatura. Colocar el cautín de forma que pueda correr la soldadura de baja temperatura. Si no tiene suficiente flux, la soldadura de baja temperatura no correrá y por ende, no puede adherirse a los pines de integrado.

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3. Aplicar el cautín y correrlo a través de la superficie del integrado para poder derretir la soldadura de baja temperatura.

4. Una ves que se los 4 lados tienen la soldadura puesta, podemos hacer uso de la estación de BGA para aplicar calor y remover el integrado. Para esto podemos programar un perfil sencillo (no se necesita la acción del pre-calentador). Por ejemplo, 390 grados de temperatura por 90 segundos, con un flujo de aire de 17 L/min. Es importante ir tocando la soldadura con una punta fina, para verificar cuando la misma esté derretida. Una vez derretida, se procede a activar el succionador y retirar el IC.

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5. Limpieza de la placa: una parte importante en el proceso es la limpieza de la placa. Hay que remover todos los restos de soldadura para poder colocar el nuevo IC. Para esto, aplique flux sobre la placa y sobre la maya removedora, luego desplace lentamente el cautín sobre la placa (sin ejercer presión). La soldadura se va adhiriendo a la placa. Por último verifique el estado de la placa con un microscopio.

6. Puesta del nuevo IC: Coloque flux en la placa y luego posicione el IC a colocar. Agregue un poco de soldadura en una de las patas del IC, para sujetar. Luego aplique flux suficiente en cada extremo del IC y luego aplique la soldadura. El último paso es verificar si no existe corto entre las patas o si hay faltante de soldadura (verificación con la ayuda de un microscopio).

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Consideraciones Especiales Retirar cualquier residuo de humo de flux, ya sea de soldadura Libre de Plomo o de soldadura regular no es bueno para su sistema respiratorio y se debe evitar. Aunque un flux más acídico es un método popular usado en fabricantes para aumentar la capacidad de las aleaciones de soldadura Libre de Plomo, en muchos casos el flux utilizado es igual al usado en soldadura basada en estaño. Sin embargo, si usted está trabajando con soldadura Libre de Plomo, un sistema eficiente de extracción de humo debe utilizarse.

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V. MANTENIMIENTO DEL EQUIPO HAKKO. 1. Estación de BGA - FR-803 a. Elemento resistivo o sensor roto. Para verificar si se ha roto el elemento resistivo, proceda como sigue: Desarme la pistola de calor removiendo los tres tornillos tal como se muestra a continuación. Mida la resistencia del Sensor: debe ser 0 omhios. Luego mida la resistencia del elemento resistivo: debe estar entre 33 omhios ±10% (para 120 Vac). Si el elemento resistivo está roto o abierto, proceda a solicitar la parte A1523 (120 Vac).

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b. Fusible abierto. Desconecte el cable de alimentación AC. Remueva el sostenedor del fusible y mídalo. Si está abierto, reemplace el número de parte B2468 (modelo 120 Vac).

c.

Mensajes de Error. Hay dos mensajes de error posibles que se pueden visualizar en la máquina.

-

Error de Sensor (S-E): Este error ocurre casi siempre cuando el sensor o el circuito asociado tiene alguna falla.

-

Error de calentador (H-E): Este error ocurre cuando la temperatura de aire caliente no es la adecuada aún cuando la pistola de aire esté encendida.

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Referente a reparaciones eléctricas, el único componente eléctrico reemplazable en esta unidad es el TRIAC mostrado en el diagrama eléctrico siguiente:

La tarjeta principal P.W.B. no puede ser reparada. Debe reemplazarse completamente. Para mayor información refiérase al manual de operación incluido en este documento.

2- Estación de Soldadura FM-203. a- Mantenimiento de las puntas de soldar. Para incrementar la vida útil de las puntas de soldar hakko es recomendable lo siguiente: - Apague la unidad cuando no la esté utilizando. Es recomendable que si no va a utilizar el soldador al menos por 5 minutos, la máquina sea apagada. - Siempre deje la punta de soldadura con estaño, antes de ser apagada. Esto ayuda a prevenir la oxidación del mental. - Mantenga en todo momento la punta limpia.

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Diferencia entre una punta desgastada y una en buen estado.

b- Mensajes de Error. - Error de Sensor (S-E): este error ocurre cuando hay algún problema con el sensor o el elemento resistivo. Igualmente puede ocurrir cuando la punta no esté fijada correctamente.

-

Error de baja temperatura (H-E): Este error ocurre cuando hay una diferencia entre la temperatura obtenida y la baja temperatura configurada como alarma. Cuando este error aparece se escuchará una alarma audible.

Cuando la temperatura alcance el valor

correcto, la alarma audible se detendrá.

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-

Error de cortocircuito en el terminal del calentador (HSE): Ocurre cuando la punta de soldar se inserta incorrectamente (o se inserta una punta no compatible), o algún objeto externo se encuentre en la vía del conector. Cuando este error ocurre, una alarma audible se presentará continuamente.

-

Error de soldadura de hierro (C-E): este error es mostrado si el cable del conector no está sujeto correctamente a la estación o si se introdujo una punta de hierro equivocada.

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Error de detección (d-E): Aparece cuando se enciende la estación con una punta caliente (modelos FM-2022/2023).

Este no es un error propiamente dicho.

Después de 10

segundos este error desaparecerá.

c- Procedimientos generales de diagnóstico. Básicamente los problemas en este equipo se dan por conexiones eléctricas flojas o ausentes. A continuación algunos datos para verificación de daños: -

Verificación de sensor o calentador roto: Verifique el estado del sensor o calentador. Mida la resistencia del calentador a una temperatura ambiente entre 15 y 25 grados centígrados. La resistencia debe ser 8 ohmios ± 10%. Si la resistencia excede este valor, reemplace la punta.

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Verificación de la línea de tierra: Desconecte el cable de conexión hacia la estación. Mida la resistencia entre el pin 2 y la punta. El valor no debe exceder de 2 ohmios. De lo contrario, verifique si el cable está roto.

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Reemplazo del fusible: desconecte el cable de alimentación AC. Remueva el sostenedor del fusible, mídalo y reemplace si está defectuoso.

Reemplazo del fusible de entrada.

Para mayor información refiérase al manual de instrucciones de la FM-203 adjunto en este documento.

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ANEXOS

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PERFILES DE TEMPERATURA

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MANUALES DE OPERACIÓN

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TÉCNICAS DE SOLDADURA BGA

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