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SOLDADURAS SDM LA BARRITA MÁGICA CAPITULO 2 TRABAJANDO CON CIs DE 96 PATAS Y FABRICACIÓN DE FLUX CASERO por ING. PICERNO 
2.1 INTRODUCCIÓN Me llegaron muchas preguntas sobre el procedimiento de desoldadura y soldadura de un circuito integrado que es importante responder antes de avanzar en el tema. El primero es una confusión que existe con referencia a las aleaciones de baja temperatura de fusión. Si uno dice "baja" puede ser prácticamente cualquier temperatura. Y en el mercado se están vendiendo "estaño de baja punto de fusión o "Sn ABPF" que no es lo que nosotros estamos estudiando. Esta soldadura es una aleación de estaño y plata que funde a unos 220 ºC en lugar de los 232ºC del estaño puro (de más está decir que en electronica de entretenimiento se usa estaño puro por su bajo costo; total el que paga los platos rotos es el usuario). La aleación con plata se utiliza en la industria aeronáutica y aeroespacial porque la plata mejora mucho la maleabilidad del estaño puro y las soldaduras soportan mucho mejor las vibraciones. A propósito: esto es lo que genera la gran cantidad de fallas por soldadura en los equipos actuales. Una pata puede estar muy bien soldada pero el estaño es quebradizo y por eso las soldaduras se fisuran. Para colmo una gran cantidad de circuitos integrados son del tipo BGA y las soldadura con forma de bolita no se ven y no se saben si están fisuradas. La ABPF que nosotros bautizamos barrita mágica, es una aleación cuaternaria quebradiza que funde a los 95ºC y que por supuesto no sirve como soldadura y que además contiene una pequeña cantidad de plomo por lo que no estaría autorizada por el MCU. 2.2 EL FUNDENTE En la parte 1 mostramos que para usar la barrita mágica había que utilizar un liquido pastoso, que llamamos flux sin dar mayores explicaciones y dijimos que se podía comprar o fabricar. Ahora vamos a explicar para que sirve el flux y luego indicaremos como se fabrica. El proceso de soldadura de dos metales siempre requiere 3 elementos. Los metales a soldar, el material fusible o soldadura y el fundente o flux. Si se coloca soldadura en la punta del soldador y se apoya sobre una superficie de cobre limpia se observa que la soldadura no fluye por el cobre. Se queda sobre la punta del soldador. Se dice que el material fusible "no moja" al cobre.
Fig.2.2.1 Acción del flux
Ahora tenemos visualmente clara la acción del fundente pero ¿porque actúa de ese modo? Porque modifica las capas externas de los átomos metálicos permitiendo la difusión de los electrones periféricos. Es decir que permite un contacto más intimo entre el metal a soldar (patita del componente y circuito impreso) y el metal fusible o aleación de soldadura. ¿Y dónde está el flux? En el alambre de soldadura. Ya sea esta una aleación Sn/Pb o Sn solamente tiene un canal central llamado alma que contiene al flux que termina aplicándose automáticamente al soldar a medida que se funde el alambre. Como propiedad secundaria, pero muy importante, el flux se encarga de transmitir el calor de la punta, realizando un precaldeo del material de la patita del circuito integrado. En estos casos hay que colocar el flux en forma exterior sobre los componentes a soldar. ¿Y porque agregamos flux al realizar una soldadura o una desoldadura? Porque el alma de fundente que tiene el alambre es pequeña sobre todo en las soldadura en alambre que se debe usar en la actualidad que es de 0,35 mm. ¿Y porque tan finito? Porque el paso de un circuito integrado SMD actual es de 0,5 mm o menos. El exceso de flux puede provocar algún daño. No, y es conveniente ponerlo en gran cantidad, para mejorar el acoplamiento térmico. Solo se producen más residuos pero da lo mismo limpiar mucho o poco flux que siempre se quita con alcohol isopropílico y un cepillo de dientes viejo. Cuantos tipos diferentes de flux hay. Comerciales hay miles y muchos de ellos son extremadamente costosos. Yo particularmente prefiero el que preparo en forma casera porque le puedo dar diferentes grados de densidad adecuados para cada proceso. Por ejemplo, para un reballing lo preparo con una densidad tal que se seque en unos 10 minutos. Para la desoldadura lo preparo más líquido, para aplicarlo con una jeringa hipodérmica. ¿Porque es tan importante el tiempo de secado? Porque el flux es una mezcla de resina colofónica (en México es conocida aparentemente como alquitrán) y alcohol isopropílico. Si al momento de soldar, el alcohol no se evaporó hierve al calentarlo con el soldador y la soldadura tiene hoyos circulares muy pequeños que le quitan el brillo y reducen la fortaleza de la soldadura. Por lo tanto hay que aplicar el flux casero, esperar que se seque y luego soldar. La resina es transparente por lo que este método no entorpece el proceso de soldadura. Actualmente es muy común el flux en gel. Un gel tiene la propiedad de no secarse nunca por lo que es ideal para la fabricación industrial porque no se vence en el comercio. Pero para el uso casero yo preparo solo el flux que voy a usar en el momento, con la densidad requerida e inclusive puedo aumentar la densidad dejando reposar, o hacerlo más liquido con el agregado de alcohol isopropílico. A continuación va un detalle de cómo fabricar el flux. Lista de materiales: Piedras de resina colofónica Alcohol isopropílico El procedimiento es más simple de apreciar en un video en donde prepararemos flux para soldar SMD.
Fig.2.2.2. Video de la preparación del flux casero ¿Dónde se compran la piedras de resina colofonica? Por lo general en droguerías o en casas especializadas en material para soldadura electrónica. Por ejemplo en Argentina se consiguen en Electrotools Argentina. Agradeceremos a los alumnos de otros países que nos indiquen otras direcciones locales. El flux es muy fácil de fabricar ya que consiste de solo dos componentes. Las piedras de resina colofónica y el alcohol isopropílico. Paso 1) Tome las piedras de resina colofónica y colóquelas en un sobre de cartas. Golpee el sobre con un martillo hasta que las piedras queden totalmente hechas polvo. Paso 2) Coloque una cucharadita de café a ras de polvo de resina en un recipiente de boca ancha. Paso 3) Coloque una cucharadita a ras de alcohol isopropílico en el recipiente y mezcle hasta que la resina se halla disuelto totalmente y no tenga grumos. El resultado es un liquido espeso que puede ser aplicado con un pincel y que demora unos 15 minutos en secar y una hora en volverse realmente un sólido cuando el alcohol se haya evaporado por completo. Nota1: esta mezcla es muy volátil por lo que no es aconsejable preparar mucha cantidad. Con una cucharadita suele ser suficiente para todas las necesidades de un par de días si el recipiente está tapado. Para aumentar la densidad deje reposar sin tapar y para reducirla agregue polvo de resina. Nota 2: el nombre de piedras de alquitrán fue propuestos por lectores de Méjico y sorpendió a los lectores de otros países en donde el alquitrán es un derivado del petróleo, utilizado en la actividad civil y vial, en tanto que la resina colofónica es un producto de la corteza de los arboles, generada cuando se lastima a la misma. 2.3 LA DESOLDADURA DE GRANDES CIRCUITOS INTEGRADOS SMD Ya tenemos experiencia en la desoldadura de circuitos integrados de 8 patas. El procedimiento para circuitos integrados más grandes es similar y tiene el mismo problema que el de 8 patas; lograr que una fila de patas siga fundida al fundir la otra. El peor caso ocurre con los encapsulados cuadrados o rectangulares con patas en los cuatro lados. Debemos calentar las 4 filas de patas para mantener la soldadura líquida en todas las filas. El mejor método es tener los trocitos de barrita mágica pegados sobre la 4 filas de patas con una buena cantidad de flux y dejarlos secar. Luego se comienza a fundir por la punta de un trocito y se continúa hasta cubrir el cuadrado y si hace falta se da una segunda vuelta. Todo esto se puede observar en los videos de la figura 2.3.1 y 2.3.2.
Fig.2.3.1 Colocación de las barritas mágicas
Fig.2.3.2 Video de la desoldadura de un circuito integrado de 96 patas. Recomendamos una limpieza realmente esmerada antes de proceder a la soldadura del circuito integrado nuevo que debe terminar en un pulido con lana de acero mojada en alcohol isopropílico. 2.5 PRUEBA DE LA BARRITA MÁGICA Para probar la barrita mágica solo se requiere un recipiente de aluminio y una cocina hogareña. Ponga a hervir el agua mientras introduce un trocito de 10 mm de la barrita, con una pinza de puntas, tomando el trocito por una punta. La barrita debe fundirse y transformarse en una bolita un poco antes de que hierva el agua. Ver fig. 2.5.1.
Fig.2.5.1. barrita mágica probada en agua antes del hervor La desoldadura deja restos importante de la barrita que siempre nos hacen preguntar sobre su posibilidad de reutilización. ¿Se pueden volver a utilizar? Si, mientras aprueben la prueba del agua hirviendo. Hay que preparar un molde de yeso parís con una ranura semicilíndrica de 2 mm de diámetro y fundir en la ranura la barrita ya usada. Ver la figura 2.5.2.
Fig.2.5.2 Molde de yeso para recuperar barritas Funda los restos a recuperar sobre una cuchara sobre la hornalla de la cocina, retire los restos superficiales y vuelque el contenido en las ranuras. De este modo se puede obtener un gran ahorro que compense la inversión inicial de la compra de barritas por un año. 2.6 FABRICACIÓN DE FLUX CASERO El flux es muy fácil de fabricar ya que consiste de solo dos componentes. Las piedras de resina colofónica y el alcohol isopropílico. Paso 1) Tome las piedras de resina colofónica y colóquelas en un sobre de polietileno grueso. Golpee el sobre con un martillo hasta que las piedras queden totalmente hechas polvo. Complete el proceso volcando la resina en una cuchara sopera. Apriete los restos de resina con una cuchara de postre hasta lograr un polvo fino. Paso 2) Tome una cucharada de postre al ras de resina y colóquela en un recipiente de plástico o vidrio con tapa Paso 3) Coloque una a dos cucharaditas a ras de alcohol isopropílico en el recipiente y mezcle hasta que la resina se halla disuelto totalmente y no tenga grumos (escoria). El resultado es un liquido espeso que puede ser aplicado con un pincel y que demora unos 15 minutos en secar y una hora en volverse realmente un sólido cuando el alcohol se haya evaporado por completo. Nota1: esta mezcla es muy volátil por lo que no es aconsejable preparar mucha cantidad. Con una cucharadita suele ser suficiente para todas las necesidades de un par de días si el recipiente está tapado. Para aumentar la densidad deje reposar sin tapar y para reducirla agregue polvo de resina. Nota 2: el nombre de piedras de alquitrán fue propuestos por lectores de Méjico y sorpendió a los lectores de otros países en donde el alquitrán es un derivado del petróleo utilizado en la actividad civil y vial, en tanto que la resina colofónica es un producto de la corteza de los arboles generada cuando se lastima a la misma. 2.7 CONCLUSIONES Así demostramos a los lectores que desoldar SMD de muchas patas es una tarea simple que no requiere práctica previa ni gran experiencia. La prueba es que yo lo pude hacer ya que habitualmente no realizo estos trabajos. Claro que yo sé lo que están pensando. Que vivo, desoldar es fácil, pero lo quiero ver soldando el mismo integrado que sacó. Y yo le voy a dar el gusto porque soldar es tan fácil como desoldar y nada de hacerlo pata por pata. En la próxima entrega les voy a mostrar cómo se sueldan las patas SMD a granel de modo profesional. SALIR Más SOLDADURAS SDM
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