LA SOLDADURA. TÉCNICA Y PRÁCTICA.

 

Todo ingeniero, técnico y cualquier persona que entiende el entorno de la electrónica, entienden perfectamente que los componentes electrónicos se pueden unir e interconectar aplicando los primeros métodos para que un circuito funcione, esto es, puede aplicar presión, resortes y tornillos, obteniendo de este modo la conexión de los componentes pero usando estos métodos se obtendrán dos desventajas claras en cuanto a la soldadura.

 

Como se menciono los primeros métodos utilizados ocupan más volumen que la soldadura y no tienen tanta resistencia a la temperatura, y condiciones para que tenga una duración elevada del circuito que contendrá componentes unidos el uno al otro.

 

La soldadura presenta dos ventajas claras frente a los demás sistemas: una gran resistencia mecánica y una muy baja resistencia eléctrica de la unión formada.

 

Para cualquiera de las personas mencionadas arriba la soldadura la consideran como un método práctico y eficaz además de tomar en cuenta sus ventajas y desventajas sobre los sistemas mencionados anteriormente.

 

Diferentes tipos de unir los componentes

 

La soldadura

 

El proceso de soldar consiste en lo siguiente:

Unir dos conductores del tipo y forma que sean terminales de componentes entre si o a un circuito impreso, chasis metálicos, hilos y cables de tal forma que añadimos un tercer material que es un compuesto intermetálico que al calentarlo o al darle una determinada temperatura adquiera el punto de fusión y se convierte en estado líquido, solo durante esa fase, para después dejarla enfriar a temperatura ambiente y obtener una unión rígida permanente entre las terminales de un componente ó sobre la tablilla en la que se coloque el componente a soldar.

 

Precauciones

 

Entre las más importantes destaca la limpieza de cada uno de los componentes que se desea soldar, ya que si se desea obtener una soldadura de calidad y duradera deberá notar que los componentes que se deseen soldar no contengan cualquier tipo de basura, óxidos  ó  grasas, cumpliendo este primer paso la soldadura será duradera y no dará efectos secundarios por no contener el aislamiento térmico de los óxidos de cada componente, formando un compuesto intermetálico adecuado.

 

Aleación metálica

 

La aleación metálica que se utiliza en procesos como la soldadura es un elemento de gran importancia, que esta compuesta por dos metales el 60% de estaño y el 40% de plomo, esta misma se encuentran en el mercado en forma de hilo con un diámetro variable, también se encuentra arrollado sobre un carrete.

A este hilo se le conoce habitualmente como estaño. La aleación se funde con una temperatura alrededor de 190° que después se utilizara para ello una temperatura más alta que la anterior.

 

El hilo de soldar debe contener además en su interior una resina que facilita la operación de soldar, cuya misión es darle una segunda y ultima limpieza a las terminales del componente y la superficie al instante de soldar y protegerlas del aire.

 

 

 

El soldador ó cautín

 

Es una herramienta que proporciona el calor necesario para alcanzar una temperatura necesaria. Este mismo debe de ser de la calidad adecuada para garantizar que se pueden hacer soldaduras fiables.

 

Antes de soldar es necesario preparar los componentes, hilos y otros elementos que vayan a ser soldados debiendo de colocarlos en las posiciones que ocuparan en el montaje, realizando una simple inserción en el circuito impreso, tomando en cuenta que la soldadura es una conexión eléctrica que no garantiza una resistencia mecánica alta entre los puntos de unión.

 

 

 

Corte de terminales

 

Existen dos métodos para poder realizar la soldadura de los componentes, definidos en la función del momento en el que se realiza el corte del extremo que sobra para la conexión, estos son los siguientes:

 

Antes de la soldadura.

Después de la soldadura.

 

El primero tiene la ventaja de que la aleación fundida de la soldadura cubrirá todo el extremo terminal mejorando así la calidad de la soldadura con lo que se evita la acción de cortar el hilo que sobra después de soldar. Este mismo tiene los inconvenientes de que es necesario precisar muy bien el punto de corte del terminal para que no quede ni excesivamente corto y a su vez demasiado largo y que es necesario apoyar los componentes que se encuentran en el circuito impreso, poniendo una base para dicha función durante el montaje.

 

El segundo método es el método más cómodo que cualquiera puede encontrar, pero se necesita de una herramienta de la mayor calidad para hacer los cortes de alambre sobrante, con la finalidad de evitar cualquier tipo de tracción sobre la soldadura que se realizo.

 

Se debe fijar entre 1 y 2 mm aproximadamente entre la altura  de los extremos de los terminales de los componentes sobre la cara de soldadura del circuito impreso, o cualquier otro punto de soldadura.

 

Hilos y cables

 

Para llevar a cabo la soldadura de hilos y cables la limpieza juega un papel importante, si no se elimina el aislante que en este caso hablamos de pelar el cable para quitarle su cubierta debe tener aproximadamente una longitud de 4 o 5 mm teniendo las precauciones de no dañar al conductor, siendo recomendable realizar un estañado, previo antes de soldar de la zona pelada aplicando el cautín y el estaño durante un tiempo inmediato para no dañar el extremo de la cubierta del cable. Es conveniente dejar una zona sin estañar aproximada de 2mm desde el extremo de la cubierta.

 

 

Procedimiento

Una vez que tenemos todo preparado para soldar se pasa al siguiente paso que es soldar los componentes en la tablilla, como primer paso de estos procedimientos se podrá realizar soldaduras en los puntos no situados en un circuito impreso.

 

Con la punta del cautín se aplicara calor a la terminal que se desee soldar, después de un instante se acerca el estaño y empieza a fundirse con el terminal a soldar después de eso de inmediato se retira el cautín y se deja enfriar a la temperatura ambiente, sin realizar ningún movimiento en la zona que se aplico la soldadura obteniendo así una soldadura de calidad.

 

Si se desea modificar algún componente esto deberá hacerse después de que se enfrió a temperatura ambiente, o cuando se encuentre completamente fría.

 

Circuito impreso

 

Cuando soldamos sobre un circuito impreso esa operación es sumamente delicada por la mayor fragilidad del material cuando se somete a la temperatura de la soldadura, para su ejecución es necesario seguir las pistas del circuito y del material base, por un lado las pistas del circuito no son excesivamente finas, estas tienen un comportamiento de disipadores del calor que reciben, lo cual evita empeorar el circuito impreso El cautín debe de utilizarse durante el tiempo de ejecución, si no es así habrá un sobrecalentamiento en cualquier parte que apunte el cautín.

 

Cuando se solda un nodo se deja fluir el estaño por el tubo que rodea el terminal hasta que cubra el terminal y el nodo. En el caso de que este soldando un cablecillo previamente estañado debe dejar una parte descubierta de conductor sin estañar entre la soldadura y la cubierta del cable, con el objetivo de evitar una perdida de flexibilidad.

 

Calidad de la soldadura

 

Toda soldadura obtenida debe tener un aspecto limpio y brillante, evitando la presencia de poros y grietas que traen como consecuencia su rápida degradación posterior. Si se nota cristalización o granulado es como si no aplico el cautín durante el tiempo suficiente, o bien, por haber movido la zona soldada antes de que se enfriara por completo el estaño, a esto se le conoce como soldadura fría. Si se obtiene un color gris mate, es normalmente una consecuencia del sobrecalentamiento de los terminales de cada componente, esto no es recomendable.

 

Si se desea obtener un resultado satisfactorio es necesario efectuar un repaso a estas soldaduras con la punta del cautín añadiendo no en todos los casos una pequeña cantidad de estaño para que la resina contribuya en la fluidez de la soldadura. Con esto se obtiene la seguridad de no dejar puntos débiles que puedan ocasionar defectos en el funcionamiento del equipo.

 

Si emplea circuitos impresos de doble cara con taladro metalizado debe tener precauciones especiales para que el estaño fluya por el tubo que forma el taladro hasta que alcance la otra cara del circuito, si no sucede esto puede obtener una insuficiente aportación de estaño, o lo más grave que puede ser una rotura interna, lo que obliga a repasar con el cautín añadiendo una aleación por la cara de los componentes.

 

Cualquier tipo de duda acerca de la existencia o no de la conducción eléctrica debe resolverse utilizando el multimetro en la fase inmediatamente posterior a la soldadura y no dejarlo para momentos posteriores del montaje las posibles reparaciones que se realicen. En caso de que en el circuito se monten terminales de espadín o del tipo torreta que luego requieren una soldadura de un cable o de un componente es recomendable efectuar alguna forma de fijación mecánica antes de soldar el circuito tal como un doblado del extremo o un ligero remachado sobre el nodo de la cara del soldador con objeto de que no se muevan al aplicarles de nuevo el cautín para soldar la segunda soldadura. Teniendo en cuenta que si se hace por la soldadura inicial pueden sobrecalentarse produciendo el defecto de soldadura fría.

 

Detalle del proceso de soldadura en un nodo de un circuito impreso

 

Daños por temperatura

 

Cuando soldamos componentes que puedan dañarse con la alta temperatura recibida por el cautín, la cual reciben a través de la conductividad térmica de cada una de sus terminales, tales como: transistores, resistencias, circuitos integrados, diodos y algunos tipos de capacitores, es recomendable utilizar unas pinzas de punta para terminales finas de forma que sujeten el terminal que se esta soldando en la zona comprendida entre el circuito impreso y cualquier otro punto de soldadura, proporcionando así un excelente radiador en la absorción de calor y así evitar quemar un componente por conductividad eléctrica.

 

Superficies grandes

 

La soldadura de este tipo exige una preparación mucho más cuidadosa que para las de tipo puntual. El primer punto a tomar en cuenta es la composición de la capa superficial, esta capa debe de formar una aleación con el estaño-plomo que se aporta en el proceso, con el objetivo de conseguir el compuesto intermetálico necesario para una unión eléctrica permanente.

 

También se utiliza una chapa de hierro para la construcción de cajas y chasis metálicos. Si la chapa se encuentra pintada será necesario raspar la capa de pintura hasta que el punto donde se va a soldar quede brillante y limpio, en cualquier caso se consigue una soldadura fiable si se consigue una cierta rugosidad en la zona.

 

La limpieza de la superficie es una condición indispensable para conseguir el objetivo deseado, pudiéndose emplear para ello un buen disolvente, tal como alcohol.

 

El proceso se realiza aplicando la punta de un soldador de alta potencia sobre la zona a soldar, al cabo de unos instantes, se aplica el hilo de soldar que debe de fundirse, fluir y quedar depositado en el punto de soldadura y al terminal previamente estañado que se desea unir, mientras esta caliente. Una vez terminados estos pasos se observa y se obtiene el estaño mojado, en ambas partes y se separa el soldador dejando enfriar y se prueba con el multimetro para saber si conduce o no.

 

  

 

Tratamiento de los componentes

 

Antes de montar cualquier componente en una tablilla es necesario preparar el componente de manera que por si mismo se adapte a la forma de cada taladro que va a ocupar se le puede dar la forma y al mismo tiempo prepararlos con el estaño, a su vez este proceso se le conoce como componente preformado en la que un técnico da la forma entre las terminales de dicho componente, y puede cortar o dejar las terminales si procede antes y después de soldar, además de cables que contienen estaño en partes diminutas de aproximadamente de 2 mm, puede preparar el material que se necesite uno por uno y irlo soldando el uno tras el otro o si le parece mejor preparar todo y tenerlo listo para soldar como un proceso final aplicando los procedimientos que se describen en el apartado de procedimientos para obtener una soldadura de calidad.

 

Componentes de dos terminales

De los componentes con dos terminales se figura que tienen una clasificación de dos grupos. El primero de ellos son los componentes con terminales axiales y los segundos son los componentes con terminales radiales, los primeros presentan terminales de salida sobre los extremos del cuerpo y alineados con éste, formando una línea imaginaría que pasaría por su centro geométrico; requieren que se les realice un preformado para su montaje en un circuito impreso.

 

Del segundo grupo de clasificación los terminales de los extremos del cuerpo son perpendiculares a éste y paralelos entre si, se adaptaran sin preformado al montaje del circuito impreso si la distancia entre los taladros en los que se va a insertar coincide con la distancia que va a separar las terminales. En caso de que no se cumpla lo anterior necesitaran un preformado para su colocación den el circuito impreso.

 

Para realizar una operación es necesario saber la distancia de los taladros con respecto al componente utilizando para ello un calibrador o una regla graduada en milímetros, este proceso no requiere una medición alta.

 

 

 

Conformado de terminales

 

El doblado de las terminales puede realizarse de dos formas: a mano o utilizando herramientas especiales para este trabajo. El doblado a mano tendrá presente un conjunto de especificaciones y precauciones que tendrá que cuidar para evitar la rotura de las terminales de cada componente. A continuación veremos las principales precauciones que debe de disponer:

 

El doblado se realizara con un alicate para puntas finas haciendo presión en el punto de doblado.

 

No se debe de ejercer fuerza sobre la zona de unión del cuerpo con el terminal.

 

El doblado no debe quedar con un exagerado ángulo recto, sino que se procederá a realizar una pequeña curvatura.

 

Se procurara realizar el preformado dejando como mínimo una pequeña porción de terminal entre el cuerpo y el punto de doblado.

 

Se obtendrá una cierta estética de montaje si el preformado se realiza en forma simétrica con respecto al cuerpo

 

La herramienta que existe para deformar se denomina conformador de componentes, en la que una vez ajustada la medida de la distancia entre los puntos del doblado realiza toda la operación con una única manipulación.

Esta herramienta es muy útil sobre todo cuando existe un número de componentes que deban ser preformados a una misma distancia ahorrándose de esa manera una considerable cantidad de tiempo.

 

Los componentes con terminales de salidas radiales se pueden montar directamente y presentan generalmente sus terminales ya cortados a la longitud adecuada, con lo que se evita la necesidad de realizar cortes posteriores a la soldadura.

 

Existe también una herramienta, especial para esta disposición de terminales que realiza todas las operaciones citadas con una sola manipulación, presentando la misma ventaja de ahorro de tiempo. Los componentes que también tienen un número mayor de pines también requieren que se les realice un conformado previo al montaje, solo cuando se encuentren deformados o doblados de la terminal al cuerpo, lo cual impide el montaje rápido y directo sobre el circuito.

 

De ese mismo modo utilizando el alicate de puntas finas se tiene como fin volver a llevarlos a su posición original, con lo que sujeta el punto los más alejado del cuerpo posible a la unión con el cuerpo del componente, realizando con la mano ó utilizando para ello otro alicate, que permita realizar las repetitivas operaciones de enderezado de terminales hasta que sea insertado sin dificultad en cada uno de los taladros que le corresponden.

 

 

Estañado previo

 

En diversas ocasiones can se tienen dudas sobre la soldabilidad de los componentes de una tablilla impresa, o sea por que presentan oxidación u un aspecto sucio, se les aplica un estañado previo al montaje para lo cual debe de sumergirse en un crisol o cazoleta con aleación de estaño-plomo fundidor, en caso de que no se dispongan podrá realizarse el estañado con la punta del cautín, aportando una pequeña cantidad de hilo para soldar que se distribuirá en el fondo de la terminal, tomando en cuenta que dicha terminal se mantendrá apoyada por un alicate que actuara como radiador térmico impidiendo la conductividad térmica.

 

Componentes de mayor potencia

 

Antes de montar en una tablilla impresa es necesario separar aquellos componentes que en su funcionamiento tiendan a producir una cierta intensidad de calor, por estar sometidos a unas condiciones de trabajo que les obligan a disipar una determinada potencia.

 

El montaje de estos componentes se realizara hasta el final tomando en cuenta varias precauciones para impedir que su temperatura pueda dañar a otros componentes cercanos, entre los casos que son más comunes se tendrá con las resistencias de una potencia superior a 0.5 vatios y con algunos transistores de media  y alta potencia.

 

Para todos ellos se respetara una separación mínima de 5 mm en el circuito impreso, en caso contrarío resultaría dañado éste mismo, respecto tonel resto de los componentes se debe fijar una separación mínima de 10 mm, en el caso de las resistencias de alta potencia con un cuerpo relativamente grande y que a su vez presentan sus dos salidas por el mismo extremo del cuerpo, utiliza soportes especiales que aseguran su fijación mecánica e impidan cualquier movimiento que pueda llegar a romper los terminales. Una vez cumpliéndose las operaciones descritas anteriormente mencionadas se obtiene un conjunto de componentes adaptados al circuito impreso pudiéndose realizar su inserción sin ninguna dificultad.  

 

Montaje de hilos y cables

 

El hilo o alambre desnudo que se empleara para enlazar un circuito impreso los puntos que lo requieran, se cortara con el alicate a la medida necesaria efectuando un doblado en cada uno de los extremos de una manera análoga, después se procede que las porciones obtenidas denominadas también puentes quedan aptas para su montaje.

 

A los cablecillos necesarios para la interconexión deberán de eliminarles un trozo del material aislante que se le denomina pelado en una longitud de 4 o 5 mm de longitud aproximadamente. Para ello se utiliza un alicate o tenaza adecuada siguiendo las siguientes recomendaciones:

 

El alicate debe de estar perfectamente ajustado al diámetro del conductor, para que únicamente se corte la cubierta.

 

No deberá quedar dañado el conductor en ningún punto, para evitar riesgos posteriores de roturas.

 

Se evitara dejar restos de la cubierta en la zona pelada, con objeto de no tener ningún problema en la posterior soldadura.

 

En los cables coaxiales, una vez que se realizo el pelado de la cubierta extrema, se separara en una malla trenzada agrupando todos los hilos de esta en un punto y quedando al descubierto el conductor interno, protegido con su correspondiente cubierta.

 

Sobre este se realiza un segundo pelado procurando dejar una cierta longitud de cubierta que garantiza el aislamiento del otro conductor.

 

Si se trata de cables paralelos se separan primero estos a lo largo de la distancia más apropiada para la posterior conexión y después se realizan las operaciones descritas.

 

 

 

 

 

Tubos aislantes

 

En muchas ocasiones se necesita añadir a los cables, cablecillos y puntos de conexión, una cubierta con el objetivo de cubrir la zona soldada y aislarla eléctricamente de otros puntos próximos, evitando el riesgo de cortocircuito.

 

La porción de tubo necesaria debe ser introducida en el cable previamente a la soldadura, desplazándose después hasta cubrir esta, una vez que se haya enfriado por completo.

 

Al tubo aislante se le conoce con el nombre de macarrón, y se adquiere en el comercio a la longitud que se desee. Existe un tubo especial que se denomina termorretráctil, que tiene la propiedad de contraer su diámetro al aplicarle calor, a pesar de su precio tiene la ventaja de que al aplicarle calor queda completamente comprimido y adaptado a la forma de soldadura, obteniéndose una total inmovilidad, imposible de conseguir con otros macarrones.

 

Montaje de disipadores

 

Existen algunos componentes y fundamentalmente semiconductores de potencia a los que es necesario incorporar un radiador o disipador de calor.

 

Este se situará sobre el componente antes del montaje de este sobre el circuito impreso, empleando para ello un tornillo de sujeción, en los casos que sean posibles debe de procurarse que el conjunto componente-radiador quede sujeto mecánicamente al circuito a través del mismo tornillo, conformando las terminales de una forma adecuada y añadiendo un separador de la altura suficiente para conseguir  un aislamiento de la placa.

 

Conviene señalar por ultimo unos determinados modelos de transistores o tiristores de potencia que cuyo montaje se realiza directamente sobre un radiador lo suficiente grande para que sea capaz de evacuar el calor producido.

Para su instalación se emplea una lámina de mica que aísla el cuerpo del transistor del radiador y unas arandelas y tubos aislantes con los que se consigue el mismo efecto sobre los tornillos de fijación y los terminales de salida. Normalmente estos componentes requieren un montaje separado del circuito impreso y se sitúan en una zona del equipo.

La interconexión se realiza a través de un mazo de cablecillos  hasta los puntos de enlace que les correspondan. Estos dispositivos deben estar perfectamente fijados a la caja del aparato, evitando cualquier riesgo de rotura o cortocircuito.