Puentes de soldadura, tombstoning, soldaduras frías – entender las causas y prevenirlos.
¿Por qué se producen defectos de soldadura?
A pesar de la fabricación automatizada, pueden producirse defectos de soldadura. Las causas suelen encontrarse en una o varias de estas áreas:
- Pasta de soldadura: Cantidad incorrecta, viscosidad incorrecta o material caducado
- Perfil de reflujo: Temperatura demasiado alta/baja o tiempo de rampa incorrecto
- Layout: Pads asimétricos, thermal reliefs ausentes
- Componentes: Componentes sensibles a la humedad almacenados incorrectamente
Puentes de soldadura (Solder Bridges)
Síntoma: Conexión no deseada entre dos pads o pines adyacentes.
Causas:
- Exceso de pasta de soldadura (apertura del stencil demasiado grande)
- Espaciado insuficiente entre pads
- Temperatura de reflujo incorrecta
Solución: Optimizar el diseño del stencil, verificar los espaciados de los pads (mín. 0,2mm para fine-pitch), implementar inspección SPI tras la aplicación de la pasta de soldadura.
Tombstoning (efecto lápida)
Síntoma: Un pequeño componente pasivo (0402, 0603) se levanta verticalmente sobre un pad – como una lápida.
Causas:
- Fuerzas de mojado desiguales durante la soldadura
- Ruteo asimétrico de las pistas hacia los pads
- Diferente superficie de cobre bajo los pads
Solución: Layout simétrico, mismo ancho de pista hacia ambos pads, thermal reliefs en los planos de masa.
Soldaduras frías (Cold Joints)
Síntoma: Superficie mate y granulosa de la unión de soldadura en lugar de brillante. Conexión eléctrica deficiente o inexistente.
Causas:
- Temperatura de reflujo demasiado baja
- Tiempo demasiado corto por encima de la temperatura de liquidus
- Disipación de calor por grandes superficies de cobre (thermal reliefs ausentes)
- Pads o terminales de componentes oxidados
Solución: Optimizar el perfil de reflujo, prever thermal reliefs en el layout, almacenar correctamente la pasta de soldadura y los componentes.
Formación de voids (cavidades)
Síntoma: Cavidades (voids) en la unión de soldadura, especialmente bajo componentes BGA y QFN.
Causas:
- Desgasificación de la pasta de soldadura o del material de la placa
- Perfil de reflujo incorrecto (calentamiento demasiado rápido)
- Absorción de humedad por la placa de circuito impreso
Solución: Soldadura por reflujo en vacío, optimizar el perfil de precalentamiento, almacenar las placas en seco, utilizar atmósfera de nitrógeno en el horno.
Aseguramiento de calidad: AOI y rayos X
Los proveedores EMS modernos utilizan varios métodos de inspección:
- SPI (Solder Paste Inspection): Comprueba la aplicación de la pasta de soldadura ANTES de colocar los componentes
- 3D-AOI (Automated Optical Inspection): Un sistema de cámaras verifica las uniones de soldadura, la posición y la polaridad de los componentes
- Inspección por rayos X: Para uniones de soldadura ocultas (BGA, QFN) – ve lo que el ojo no puede
- ICT (In-Circuit Test): Prueba eléctrica de todas las conexiones
En SMTEC AG, la inspección 3D-AOI es estándar en cada ensamblaje – para la máxima calidad y fiabilidad.
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