Conceptos básicos del perfil de reflujo: Tiempo de remojo, pico y Delta-T

Lograr una unión de soldadura perfecta es menos una cuestión de suerte y más de gestión térmica. En la tecnología de montaje superficial (SMT), la diferencia entre un producto fiable y un fallo en campo a menudo se reduce a los conceptos básicos del perfil de reflujo: tiempo de remojo, pico y delta-t.

En APTPCB (APTPCB PCB Factory), entendemos que un perfil de reflujo es la "receta" térmica que una placa de circuito impreso (PCB) experimenta dentro del horno de reflujo. Dicta la velocidad a la que se calienta la placa, cuánto tiempo permanece activo el fundente y la temperatura máxima que deben soportar los componentes. Hacer esto mal conduce a uniones de soldadura frías, efecto "tombstoning" o componentes dañados.

Esta guía cubre todo, desde las definiciones fundamentales hasta la resolución avanzada de problemas, asegurando que sus diseños pasen sin problemas del prototipo a la producción en masa con APTPCB.

Puntos clave

Antes de sumergirse en las métricas técnicas, aquí están los conceptos centrales que debe comprender para controlar la calidad de su ensamblaje.

La analogía de la "receta": Un perfil de reflujo es un gráfico de temperatura versus tiempo. Debe alinearse con las especificaciones del fabricante de la pasta de soldar y los límites térmicos de sus componentes.
Función del tiempo de remojo: Esta fase iguala la temperatura en toda la PCB. Permite que el fundente se active y elimine los óxidos antes de que la soldadura se derrita.
Temperatura pico: Esta es la temperatura más alta alcanzada. Debe ser lo suficientemente alta para formar una buena unión intermetálica pero lo suficientemente baja para evitar la delaminación de los componentes.
Criticidad del Delta-T ($\Delta$T): Esto mide la diferencia de temperatura entre los puntos más calientes y más fríos de la placa. Un Delta-T alto provoca una soldadura desigual.
La validación es obligatoria: No se puede adivinar un perfil. Requiere un perfilador térmico con termopares conectados al conjunto real de la PCB.
Control de vacíos: Un perfilado adecuado es esencial para qfn reflow best practices to reduce voids y para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

Qué significan realmente los conceptos básicos del perfil de reflujo: tiempo de remojo, pico y delta-t (alcance y límites)

Basándonos en los puntos clave, debemos definir las zonas específicas de un perfil térmico para comprender cómo interactúan.

Un perfil de reflujo SMT estándar consta de cuatro zonas distintas: Precalentamiento, Remojo, Reflujo (Pico) y Enfriamiento. Si bien todas son importantes, la interacción entre el remojo, el pico y el Delta-T resultante es donde ocurren la mayoría de los defectos.

La zona de remojo

La zona de remojo es la meseta en la curva de temperatura, típicamente entre 150°C y 200°C (para soldadura sin plomo). Su propósito principal es la ecualización térmica. En una placa compleja, los grandes planos de cobre se calientan lentamente, mientras que las pequeñas resistencias se calientan rápidamente. El tiempo de remojo permite que las partes más frías alcancen a las partes más calientes, reduciendo el Delta-T antes de que la soldadura se derrita. También permite que los solventes volátiles en la pasta de soldar se evaporen suavemente.

La zona de pico (reflujo)

Aquí es donde ocurre la magia. La temperatura se eleva por encima del punto de "liquidus" de la aleación de soldadura. Para la soldadura sin plomo SAC305 estándar, el punto de fusión es aproximadamente 217°C. La temperatura pico suele oscilar entre 235°C y 245°C. La duración por encima del punto de fusión se denomina Tiempo por encima del Liquidus (TAL).

Delta-T ($\Delta$T)

Delta-T no es una zona, sino una medida de uniformidad. Es la diferencia de temperatura entre el componente más frío (a menudo un BGA pesado o un conector) y el componente más caliente (a menudo un pequeño condensador) en un momento dado. Minimizar Delta-T asegura que todas las uniones se refundan simultáneamente, previniendo el efecto "tombstoning" y la torsión.

Para más información sobre cómo estas fases encajan en el proceso de ensamblaje más amplio, consulte nuestra guía sobre el ensamblaje SMT y THT.

Conceptos básicos del perfil de reflujo: tiempo de remojo, pico y métricas delta-t importantes

Comprender las definiciones es el primer paso; ahora debemos cuantificarlas con métricas específicas para evaluar la calidad.

Los ingenieros de proceso utilizan estas métricas para determinar si un perfil está "dentro de las especificaciones". Desviarse de estos rangos es la principal causa de defectos de ensamblaje.

Métrica	Por qué es importante	Rango típico (sin plomo)	Cómo medir
Tasa de rampa (Pendiente)	Controla la velocidad de calentamiento de la PCB. Una velocidad demasiado rápida provoca choque térmico y salpicaduras de soldadura.	1°C a 3°C por segundo	Perfilador térmico (cálculo de la pendiente)
Tiempo de remojo	Permite la activación del fundente y la ecualización térmica. Demasiado largo agota el fundente; demasiado corto deja puntos fríos.	60 a 120 segundos (150-200°C)	Duración del tiempo entre dos puntos de temperatura
Temperatura pico	Asegura una humectación adecuada y la formación intermetálica. Demasiado alta daña las piezas; demasiado baja causa uniones frías.	235°C a 250°C	Temperatura máxima registrada en cualquier termopar
Tiempo por encima del liquidus (TAL)	Determina la estructura granular de la unión de soldadura. Demasiado largo crea uniones frágiles.	45 a 90 segundos	Duración del tiempo por encima de 217°C
Delta-T ($\Delta$T)	Indica uniformidad térmica. Un Delta-T alto riesgo de reflujo parcial.	< 10°C en el pico	Diferencia entre las sondas Máx y Mín
Tasa de enfriamiento	Afecta la estructura granular de la soldadura. El enfriamiento rápido crea estructuras granulares más finas y fuertes.	2°C a 4°C por segundo	Pendiente de la curva de enfriamiento

Cómo elegir los fundamentos del perfil de reflujo: tiempo de remojo, pico y delta-t: guía de selección por escenario

Una vez que conozca las métricas, debe adaptarlas al diseño específico de su placa, ya que un perfil no sirve para todos.

El perfil "perfecto" depende en gran medida de la masa térmica de la PCB y de la sensibilidad de los componentes. Aquí se explica cómo elegir el enfoque correcto para diferentes escenarios de fabricación.

Escenario 1: Electrónica de consumo sencilla (baja complejidad)

Tipo de perfil: Rampa a pico (RTS).
Por qué: Estas placas tienen una masa térmica uniforme. Una rampa lineal es más rápida y ejerce menos estrés térmico sobre la pasta.
Compensación: Mayor rendimiento pero menor tolerancia a las variaciones de temperatura.

Escenario 2: Industrial/Servidor de alta fiabilidad (Alta complejidad)

Tipo de perfil: Rampa-Remojo-Pico (RSS).
Por qué: Estas placas a menudo contienen capas de cobre pesadas y BGAs grandes mezclados con pequeños componentes pasivos. Se requiere una zona de remojo distinta para minimizar el Delta-T.
Compensación: Mayor tiempo de ciclo, pero esencial para el rendimiento.

Escenario 3: Componentes QFN y con terminación inferior

Enfoque: qfn reflow best practices to reduce voids.
Ajuste: Tiempos de remojo extendidos permiten que los gases volátiles escapen de debajo del cuerpo del componente antes de que la soldadura cree un sello.
Riesgo: Si la rampa es demasiado rápida, el gas queda atrapado, creando huecos.

Escenario 4: Ensamblaje de BGA de paso fino

Enfoque: bga voiding control: stencil, reflow, and x-ray criteria.
Ajuste: Control cuidadoso de la temperatura pico y el TAL (Tiempo por encima del liquidus). La bola BGA y la pasta deben fundirse perfectamente juntas.
Validación: Requiere inspección por rayos X para verificar la humectación y el porcentaje de huecos.

Escenario 5: Circuitos flexibles (FPC)

Enfoque: Sensibilidad del material.
Ajuste: Los materiales flexibles (Poliimida) absorben el calor de manera diferente al FR4 y pueden requerir paletas de soporte. El perfil debe tener en cuenta la masa térmica de la paleta.
Enlace: Obtenga más información sobre las capacidades de PCB flexibles.

Escenario 6: Ensamblaje de doble cara

Enfoque: Retención de componentes.
Ajuste: El segundo paso (lado B) no debe volver a fundir los componentes pesados del lado A hasta el punto de que se caigan. El perfil suele ser ligeramente más frío o utiliza un soporte diferente.

Conceptos básicos del perfil de reflujo: tiempo de remojo, pico y puntos de control de implementación de delta-t

La selección del perfil es teórica; su implementación en la fábrica requiere un proceso riguroso paso a paso.

En APTPCB, seguimos un protocolo estricto para asegurar que el perfil teórico coincida con la realidad.

Revisión de datos de la pasta: Obtenga la hoja de datos de la pasta de soldar específica (por ejemplo, SAC305, SnPb). Anote la temperatura de activación y el punto de fusión.
Auditoría de componentes: Identifique el componente más sensible térmicamente (por ejemplo, conectores de plástico) y el componente más masivo térmicamente (por ejemplo, carcasas de blindaje, BGAs).
Fijación de termopares: Fije de 3 a 6 termopares a una "Placa Dorada" (Golden Board).
- Ubicación 1: Borde delantero de la PCB.
- Ubicación 2: Centro de un BGA grande (perfore por la parte posterior si es necesario).
- Ubicación 3: Cuerpo de un componente sensible.
- Ubicación 4: Pequeño componente pasivo (calentamiento más rápido).
Configuración del horno: Introduzca las temperaturas iniciales de las zonas y la velocidad del transportador según el escenario seleccionado (RTS o RSS).
Ejecutar el perfilador: Envíe la Placa Dorada (Golden Board) a través del horno.
Analizar Delta-T: Verifique la diferencia de temperatura en la fase de remojo y en el pico. Si Delta-T > 10°C, ajuste la duración de la zona de remojo o la velocidad del transportador.
Verificar TAL: Asegúrese de que el punto más frío permanezca por encima del liquidus durante al menos 45 segundos.
Verificar Pico: Asegúrese de que el punto más caliente no exceda las especificaciones del componente (normalmente 260°C).
Bloquear Receta: Guarde la configuración del horno como el programa maestro para ese número de pieza de ensamblaje específico.
Inspección del Primer Artículo (FAI): Ejecute una placa de producción e inspeccione utilizando Inspección AOI y Rayos X.

Conceptos básicos del perfil de reflujo: tiempo de remojo, pico y errores comunes de delta-t

Incluso con un proceso definido, pueden ocurrir errores. Reconocer estos errores comunes ayuda en la resolución rápida de problemas.

1. El efecto "Graping" (Uva)

Síntoma: Las partículas de soldadura parecen un racimo de uvas en lugar de una unión lisa.
Causa: El tiempo de remojo fue demasiado largo o la temperatura demasiado alta, lo que provocó que el fundente se agotara (se secara) antes de la fase de reflujo. El polvo de soldadura se oxida y no logra coalescer.
Solución: Reduzca el tiempo de remojo o cambie a una pasta con mayor actividad.

2. Efecto "Tombstoning" (Efecto Manhattan)

Síntoma: Un componente pequeño se levanta por un extremo.
Causa: Calentamiento desigual (Delta-T alto) entre las dos almohadillas. Una almohadilla se derrite primero y tira del componente hacia arriba.
Solución: Aumente el tiempo de remojo para igualar las temperaturas en las almohadillas antes de que la soldadura se derrita.

3. Formación de perlas de soldadura / Bolas de soldadura

Síntoma: Pequeñas bolas de soldadura aparecen junto a resistencias o condensadores de chip.
Causa: Una velocidad de rampa excesivamente rápida provoca que el disolvente de la pasta hierva y "explote", expulsando la soldadura.
Solución: Reducir la velocidad de rampa inicial (pendiente de precalentamiento).

4. Formación de huecos en BGAs/QFNs

Síntoma: Grandes bolsas de aire visibles bajo rayos X.
Causa: Una TAL o temperatura pico insuficiente impide que el gas escape.
Solución: Optimizar el perfil para bga voiding control: stencil, reflow, and x-ray criteria. Un ligero aumento de la TAL puede ayudar a que el gas escape.

5. Delaminación de la placa

Síntoma: Ampollas o separación de las capas de la PCB.
Causa: La temperatura pico excedió la Tg o la temperatura de descomposición del material, o la humedad quedó atrapada en la placa.
Solución: Hornee las PCBs antes del reflujo para eliminar la humedad, o baje la temperatura pico.

6. Juntas de soldadura frías

Síntoma: Juntas opacas y granulosas con mala conexión eléctrica.
Causa: La temperatura pico era demasiado baja, o la TAL era demasiado corta. La soldadura nunca mojó completamente la almohadilla.
Solución: Aumentar la temperatura de la zona pico o ralentizar el transportador.

Conceptos básicos del perfil de reflujo: tiempo de remojo, pico y delta-t FAQ

Aquí hay respuestas a preguntas específicas sobre el impacto del perfilado en la logística y los costos de fabricación.

P: ¿Cómo afecta la optimización del perfil de reflujo al costo total de ensamblaje? R: Si bien el perfilado requiere tiempo de ingeniería, reduce el "Costo de la Mala Calidad". Un perfil deficiente conduce a retrabajo, desperdicio y fallas en campo. Invertir en un perfil robusto de antemano reduce el costo unitario general al maximizar el Rendimiento a la Primera Pasada (FPY).

P: ¿El perfil de reflujo afecta el tiempo de entrega de mi pedido? R: Para productos nuevos (NPI), el perfilado añade unas pocas horas a la configuración inicial. Sin embargo, para pedidos repetidos, la receta guardada permite la producción inmediata. No afecta significativamente los tiempos de entrega estándar.

P: ¿Cómo afectan los diferentes materiales de PCB al tiempo de remojo requerido? R: Los materiales con alta conductividad térmica (como las PCB de núcleo metálico) disipan el calor rápidamente. Requieren una entrada de calor más agresiva o tiempos de remojo más largos en comparación con el FR4 estándar para alcanzar la misma temperatura de reflujo.

P: ¿Qué métodos de prueba se utilizan para validar el perfil? R: El método principal es un perfilador térmico (como KIC o DATAPAQ) que viaja a través del horno. La validación secundaria implica el seccionamiento de uniones (destructivo) o la inspección por rayos X (no destructiva) para verificar la humectación y los vacíos.

P: ¿Cuáles son los criterios de aceptación para un perfil "bueno"? R: El perfil debe caer dentro de la "ventana de proceso" definida por el fabricante de pasta de soldar (por ejemplo, Alpha, Indium) y los estándares IPC J-STD-020. Los criterios clave incluyen un TAL de 45-90s, una temperatura pico de 235-250°C y una tasa de rampa < 3°C/s. P: ¿Puedo usar el mismo perfil para el ensamblaje con plomo y sin plomo? R: Absolutamente no. La soldadura con plomo (SnPb) se funde a ~183°C, mientras que la soldadura sin plomo (SAC305) se funde a ~217°C. Usar un perfil con plomo para placas sin plomo resultará en una no refusión (uniones frías). Usar un perfil sin plomo para placas con plomo puede sobrecalentar los componentes.

P: ¿Cómo influye el tiempo de remojo en la actividad del fundente? R: El fundente limpia los óxidos. Si el remojo es demasiado caliente o demasiado largo, el fundente se activa y se quema antes de que la soldadura se funda, dejando el metal desprotegido contra la reoxidación. Esto conduce a defectos de "cabeza en almohada" en los BGA.

P: ¿Por qué el Delta-T es mayor en placas más grandes? R: Las placas más grandes tienen más variación en la densidad del cobre y la masa de los componentes. La distancia física entre el borde (calentado por convección y radiación) y el centro también contribuye al retardo térmico, aumentando el Delta-T.

Recursos sobre los fundamentos del perfil de refusión: tiempo de remojo, pico y delta-t

Para comprender mejor el ecosistema del ensamblaje de PCB, explore estos recursos relacionados de APTPCB:

Ensamblaje SMT vs. THT: Comprenda dónde encaja la refusión en el panorama general del ensamblaje.
Ensamblaje BGA y QFN: Desafíos específicos para componentes con terminaciones inferiores.
Inspección por rayos X: Cómo verificamos las uniones de soldadura ocultas después de la refusión.
Directrices DFM: Consejos de diseño para facilitar el perfilado y ensamblaje de su placa.

Conceptos básicos del perfil de reflujo: glosario de tiempo de remojo, pico y delta-t

Una referencia rápida para los términos técnicos utilizados en el perfilado térmico.

Término	Definición
Líquidus	La temperatura a la que la aleación de soldadura se vuelve completamente líquida (aprox. 217°C para SAC305).
Sólidus	La temperatura a la que la aleación de soldadura es completamente sólida.
Eutéctico	Una aleación donde las temperaturas de líquidus y sólidus son las mismas (se funde/congela instantáneamente, p. ej., Sn63Pb37).
TAL (Tiempo por encima del líquidus)	La duración durante la cual la unión de soldadura permanece en estado líquido. Crítico para la humectación.
Delta-T ($\Delta$T)	La máxima diferencia de temperatura entre dos puntos cualesquiera de la PCB en un momento específico.
Zona de remojo	La parte del perfil donde la temperatura se mantiene relativamente constante para igualar la placa.
Tasa de rampa	La velocidad a la que cambia la temperatura, medida en grados por segundo (°C/s).
Fundente	Un agente químico en la pasta de soldar que elimina los óxidos y promueve la humectación.
Humectación	La capacidad de la soldadura fundida para extenderse y unirse a la almohadilla metálica.
Capa intermetálica	La unión formada entre la soldadura y la almohadilla de cobre; esencial para la conexión eléctrica.
Termopar	Un sensor utilizado para medir la temperatura en puntos específicos de la PCB durante el perfilado.
Horno de reflujo	Una máquina con múltiples zonas de calentamiento utilizada para fundir pasta de soldar.
Formación de huecos	Aire o gas atrapado dentro de una unión de soldadura, debilitándola.
Efecto lápida	Un defecto donde un componente se levanta verticalmente sobre una almohadilla debido a fuerzas de humectación desiguales.

Conclusión: fundamentos del perfil de reflujo: tiempo de remojo, pico y delta-t, próximos pasos

Dominar los fundamentos del perfil de reflujo: tiempo de remojo, pico y delta-t es el puente entre un diseño funcional y un producto fiable. Requiere un equilibrio de química, física y control preciso del equipo. Un perfil bien ajustado minimiza los huecos, previene el choque térmico y asegura que cada unión —desde el resistor más pequeño hasta el BGA más grande— sea eléctrica y mecánicamente sólida.

En APTPCB, tratamos la elaboración de perfiles como una ciencia crítica, no como una ocurrencia tardía. Ya sea que esté prototipando un dispositivo IoT complejo o escalando la electrónica automotriz, nuestro equipo de ingeniería valida cada receta térmica antes de que comience la producción.

¿Listo para pasar a la fabricación? Al enviar sus datos para una revisión DFM o una cotización, proporcione:

Archivos Gerber: Incluyendo las capas de pasta.
BOM (Lista de Materiales): Para identificar la masa térmica de los componentes.
Planos de Ensamblaje: Indicando cualquier orientación especial de los componentes.
Apilamiento de PCB (PCB Stackup): Para estimar la conductividad térmica.
Requisitos especiales: Por ejemplo, marcas específicas de pasta de soldar o requisitos de IPC Clase 3. Contáctenos hoy mismo para asegurar que su próximo proyecto se construya con precisión térmica.