Una soldadura fría es una unión donde la soldadura no llegó a fundir, fluir ni humectar adecuadamente tanto el pad como el terminal del componente. Presenta un aspecto mate, granular o rugoso, con un filete deficiente o una separación visible en el borde. Puede superar una prueba de continuidad inicial y fallar de forma intermitente o catastrófica al someterse a ciclos térmicos o vibración. Junto con los puentes de estaño, las perlas de soldadura (solder balls), las grietas mecánicas y las uniones secas o desmojadas, conforma los defectos más críticos en el ensamblaje electrónico.
El diagnóstico parte del síntoma para aislar la causa raíz. Se detalla el aspecto de cada fallo, sus causas en reflow, ola o soldadura manual, el método de inspección indicado para su detección y los criterios de aceptación o rechazo bajo IPC-A-610. Este documento se centra exclusivamente en uniones soldadas; para defectos en placa desnuda y fallos de fabricación de sustrato, consulte la guía de defectos comunes en PCB.
Puntos clave
- La mayoría de los defectos en uniones de soldadura se originan en el volumen de pasta, el mojado, el aporte térmico o el estrés mecánico. Corrija la causa raíz, no solo la unión.
- Las uniones frías o perturbadas derivan de un aporte térmico insuficiente o de movimiento durante la solidificación. Las uniones secas o sin mojado provienen de superficies oxidadas o contaminadas.
- Los puentes y las perlas de soldadura suelen responder a problemas de serigrafía de pasta o del perfil térmico en reflow, mientras que en soldadura por ola apuntan al flux, al precalentamiento o al diseño.
- Las uniones agrietadas suelen manifestarse tras el ensamblaje por ciclado térmico, flexión de la PCB o vibración, y pueden resultar invisibles hasta el fallo del equipo.
- AOI detecta la mayoría de los defectos visibles, X-ray es indispensable para uniones ocultas bajo BGAs y QFNs, y el test eléctrico localiza circuitos abiertos y cortocircuitos, pero pasa por alto uniones marginales.
- El criterio de aceptación depende de la clase y revisión de IPC-A-610 especificadas en el plano de fabricación. Retrabaje únicamente los defectos, nunca las condiciones aceptables.
Tabla de diagnóstico de defectos en uniones de soldadura
Utilice esta tabla como primera referencia. Localice el síntoma observado y siga la fila para identificar la causa raíz más probable y el método de inspección para confirmarla.
| Defecto | Apariencia visual | Causa raíz más probable | Método de detección | Disposición típica según IPC-A-610 (Clase 2 y 3) |
|---|---|---|---|---|
| Soldadura fría | Superficie opaca, granulada o rugosa; filete deficiente; la soldadura reposa sobre la unión sin fluir | Aporte térmico insuficiente (pico bajo, tiempo sobre liquidus corto, masa térmica alta, soldador sin potencia); superficie contaminada | Visual, AOI; puede superar la prueba eléctrica pero presentar fallos intermitentes | Defecto si no cumple los requisitos de humectación o filete; retrabajar |
| Unión movida | Superficie arrugada, agrietada o con líneas de tensión | Movimiento de la unión durante la solidificación (vibración del transportador, manipulación, pulso en soldadura manual) | Visual, AOI | Defecto; reflujo o retrabajo |
| Puente de soldadura | Soldadura en contacto entre dos conductores eléctricamente aislados | Exceso de pasta, desalineación de serigrafía, barrido del stencil, pitch estrecho, precalentamiento bajo o flux deficiente en ola | SPI (previo a reflujo), AOI, X-Ray bajo BGA, prueba eléctrica | Defecto en todas las clases; eliminar |
| Bolas de soldadura / beading | Pequeñas esferas cerca de la unión o adyacentes a componentes chip | Desgasificación de la pasta, humedad, pasta sobre solder mask, apertura excesiva en stencil, rampa de calentamiento rápida | AOI, visual; X-Ray bajo encapsulados | Aceptable solo si quedan atrapadas o encapsuladas y no reducen el aislamiento eléctrico mínimo; de lo contrario, es defecto |
| Soldadura insuficiente | Filete demasiado pequeño; pad o terminal sin cobertura completa | Volumen de pasta bajo, apertura de stencil obstruida, succión de soldadura hacia vías (wicking) | SPI, AOI | Defecto si queda por debajo del filete mínimo de la clase; añadir soldadura |
| No humectación (non-wetting) | La soldadura forma gotas sin adherirse al pad o terminal; metal base expuesto | Pad o terminal oxidado/contaminado, acabado superficial degradado, flux inadecuado | Visual, AOI, prueba de soldabilidad en componentes entrantes | Defecto; acondicionar la superficie y resoldar |
| Deshumectación (dewetting) | La soldadura se expandió y luego se retrajo, dejando una película delgada y cúmulos aislados | Superficie contaminada o acabado superficial defectuoso bajo la soldadura | Visual, magnificación | Aceptación sujeta a extensión y ubicación; habitualmente clasificado como defecto |
| Unión fisurada o fracturada | Grieta capilar alrededor del terminal o a través del filete | Fatiga por ciclado térmico, flexión del PCB, vibración, compuestos intermetálicos frágiles | Magnificación, microsección, X-Ray (en ciertos casos), prueba eléctrica bajo estrés | Defecto; retrabajar e investigar la causa |
| Head-in-pillow (BGA) | La bola descansa sobre la pasta sin haberse fundido con ella | Alabeo (warpage), bolas oxidadas, volumen insuficiente de pasta, perfil térmico inadecuado | X-Ray (oblicuo o 3D), microsección | Defecto |
| Voids | Burbujas de gas atrapadas en el interior de la unión | Formulación de la pasta, perfil térmico, via-in-pad, pads térmicos de gran superficie | X-Ray | Se evalúa frente a los límites de la clase y requisitos del cliente |
| Tombstoning | Componente chip levantado sobre uno de sus terminales | Desbalance térmico o diferencia en el depósito de pasta entre ambos pads | AOI | Defecto |
Considere la columna de disposición como una guía inicial, no como un sustituto de la norma. Los criterios de IPC-A-610 varían según la revisión, la familia de componentes, la geometría del terminal y la clase de producto. El plano de fabricación o las especificaciones contractuales deben definir la revisión y la clase aplicables.
¿Qué es una soldadura fría y cómo identificarla?
Una soldadura fría se produce cuando la soldadura no alcanza el estado líquido completo durante el tiempo necesario para humectar ambos metales, o cuando la unión se mueve mientras se enfría. En reflow, esto suele deberse a que la placa o un componente de alta masa térmica no pasaron suficiente tiempo por encima de la temperatura de fusión de la aleación. En soldadura manual, la causa habitual es una punta de cautín demasiado pequeña o fría para la unión, o bien haber fundido el estaño en la punta y aplicado sobre la junta en lugar de calentar el pad y el terminal simultáneamente.
Indicios de una soldadura fría:
- Superficie mate, rugosa o granular. Las aleaciones lead-free son por naturaleza menos brillantes que las de estaño-plomo, por lo que se debe evaluar la textura y la geometría, no solo el brillo.
- Una gota convexa en lugar de un filete cóncavo y uniforme.
- Una línea divisoria o separación visible donde la soldadura hace contacto con el terminal o el pad.
- Fallas intermitentes que varían con la temperatura o al flexionar la placa.
En talleres de retrabajo y en la terminología británica suelen denominarse "dry joints". En inspección de montaje, una "dry joint" equivale más bien a una unión sin humectación (de-wetting o non-wetting): la soldadura está presente, pero nunca llegó a formar la unión intermetálica.
Para prevenirlas: perfile el horno con una placa montada real y termopares en los componentes más masivos, mantenga el tiempo sobre liquidus (TAL) dentro de la ventana especificada por el fabricante de la pasta de soldar, y seleccione puntas y temperaturas acordes a la masa térmica durante el soldado manual. En los artículos sobre fundamentos del perfil de reflow y la guía de soldadura manual se detallan ambos procesos.
Puente de soldadura: causas en reflow vs ola
Un puente de soldadura es un cortocircuito formado por soldadura y constituye siempre un defecto. Las causas varían según el proceso de ensamblaje.
En soldadura por reflow, los puentes suelen originarse en la impresión de pasta:
- Exceso de pasta por aperturas sobredimensionadas o un stencil demasiado grueso
- Pasta corrida bajo el stencil o desalineación en la impresión
- Colapso de la pasta (slumping) debido a un precalentamiento lento o desigual
- Pads de fine-pitch con una presa de solder mask insuficiente entre ellos
El SPI detecta la mayoría de estos problemas antes del montaje de componentes. La reducción de aperturas en el stencil y el uso de presas de máscara adecuadas entre pads fine-pitch previenen su formación. Consulte las reglas de diseño de stencil para fine-pitch.
En soldadura por ola y selectiva, los puentes se producen por:
- Precalentamiento insuficiente o actividad inadecuada del flux
- Orientación de la placa que arrastra soldadura entre terminales
- Terminales demasiado largos o con una separación insuficiente
- Ausencia de solder thieves (almohadillas de drenaje) en el borde de salida de tiras de conectores
Solder balls y beading
Los solder balls son pequeñas esferas de soldadura que se desprenden de la unión principal. El beading consiste en una bola de mayor tamaño alojada junto a un componente chip, normalmente debajo o cerca de su encapsulado.
Causas frecuentes:
- Humedad en la solder paste o en las placas que se transforma en vapor durante el reflow
- Rampas de temperatura demasiado rápidas que provocan una desgasificación violenta del flux
- Solder paste impresa sobre la solder mask o transferida por suciedad en la cara inferior del stencil
- Aperturas de stencil sobredimensionadas en componentes chip, lo que desplaza pasta debajo del cuerpo del encapsulado
Los solder balls representan un riesgo crítico porque las esferas sueltas pueden migrar y generar cortocircuitos en servicio. Conforme al criterio de IPC-A-610, un solder ball solo se considera aceptable si queda atrapado o encapsulado (por ejemplo, fijado por residuos de flux no-clean o conformal coating) y no reduce el espacio por debajo del aislamiento eléctrico mínimo admisible. Las esferas sueltas deben eliminarse. La presencia recurrente de solder balls constituye un indicador de desvío de proceso que exige corrección, incluso cuando las esferas aisladas cumplan los criterios de aceptación.
Uniones de soldadura agrietadas o fracturadas
Una unión de soldadura agrietada presenta una fisura que atraviesa o bordea el filete. A diferencia de la mayoría de los defectos, suele manifestarse después de que el ensamble sale de fábrica.
Causas típicas:
- Ciclos térmicos. Las diferencias en las tasas de dilatación entre el componente, la soldadura y la placa fatigan la unión tras múltiples ciclos. Los componentes cerámicos grandes y los BGA en placas gruesas son puntos críticos habituales.
- Estrés mecánico. La flexión de la placa durante el despanelado, el montaje en fixtures de ICT, el atornillado o la inserción de conectores puede quebrar tanto las uniones como los condensadores cerámicos.
- Vibración. Los componentes pesados sin soporte mecánico fatigan sus puntos de soldadura.
- Intermetálicos frágiles. Un tiempo excesivo a temperatura de reflujo o ciertas combinaciones de acabados superficiales y aleaciones pueden debilitar la interfaz.
Las grietas son difíciles de detectar mediante AOI. Se identifican mediante microscopía con gran aumento, inspección por X-Ray en ángulo o microsecciones, y se revelan en fase de cualificación con ensayos de vibración o ciclado térmico. La prevención se basa principalmente en el diseño: dotar de soporte mecánico a los componentes pesados, alejar los componentes sensibles a la flexión de las pestañas de corte y de los taladros de montaje, y controlar la deformación de la placa en los utillajes. La guía de ensayos de ciclado térmico explica cómo evaluar este fallo.
Uniones secas, soldadura insuficiente y falta de mojado
Están relacionados, pero son defectos distintos:
- Soldadura insuficiente: no hay suficiente soldadura para formar el filete requerido. Suele deberse a un volumen bajo de pasta o a la migración de soldadura por capilaridad (wicking) hacia una vía abierta en el pad.
- Falta de mojado (non-wetting): la soldadura nunca se une a la superficie. El metal base queda expuesto y la soldadura forma gotas o bolas. La causa reside en la superficie: oxidación, contaminación o un acabado degradado o con un recubrimiento deficiente.
- Desmojado (dewetting): la soldadura humecta inicialmente y luego se retrae, dejando una película delgada con acumulaciones irregulares. También apunta a un problema superficial.
Si la falta de mojado se repite en muchas uniones del mismo componente o lote de placas, compruebe el almacenamiento, la soldabilidad de los terminales y el acabado superficial de la PCB antes de ajustar el proceso. El control de calidad de recepción debe detectar estos fallos de soldabilidad en componentes y placas antes de lanzarlos a línea.
¿Qué método de inspección detecta cada defecto?
Ningún método detecta por sí solo todos los defectos en las uniones de soldadura. La estrategia eficaz consiste en combinarlos por capas:
| Método | Detecta con eficacia | No detecta o presenta limitaciones |
|---|---|---|
| SPI (inspección de pasta de soldadura) | Pasta insuficiente, en exceso o desalineada antes de reflujo (origen directo de puentes y circuitos abiertos) | Cualquier defecto originado durante el montaje (pick-and-place) o el reflujo |
| AOI (inspección óptica automática) | Puentes, componentes ausentes o desplazados, tombstoning, defectos visibles en filetes de soldadura, polaridad | Uniones ocultas bajo BGA, QFN y blindajes; fisuras finas |
| Rayos X (AXI) | Voids, puentes y circuitos abiertos bajo BGA y encapsulados con terminales inferiores, head-in-pillow mediante vistas oblicuas | Ciertas fisuras; calidad de humectación en uniones visibles |
| Test eléctrico (flying probe, ICT) | Circuitos abiertos, cortocircuitos, valores de componentes incorrectos | Uniones marginales o intermitentes que aún mantienen continuidad eléctrica |
| Test funcional (FCT) | Fallos que afectan a la operación del circuito | Defectos latentes con fallo diferido en campo |
| Corte metalográfico (cross-section) | Humectación, intermetálicos, fisuras y voids en cualquier sección | Es destructivo; se reserva para cualificación y análisis de fallos |
Para integrar estos métodos en un flujo coordinado, revise la guía de estrategia de pruebas para PCBA. Los criterios de inspección por rayos X para voids y head-in-pillow en BGA detallan la aceptación de uniones no visibles.
Retrabajo o descarte: IPC-A-610 Clase 2 frente a Clase 3
La norma IPC-A-610 clasifica cada condición en objetivo, aceptable, indicador de proceso o defecto, con tolerancias más estrictas de Clase 1 a Clase 3. Criterios prácticos de aplicación:
- Retrabaje únicamente defectos. Retrabajar una unión aceptable añade carga térmica innecesaria y puede dañar pads, componentes y la PCB.
- Monitoree los indicadores de proceso. No son defectos, pero una tendencia al alza indica una desviación en el proceso.
- Clase 3 restringe los límites de fileteado y mojado, además de exigir habitualmente mayor cobertura de inspección, como X-ray en todos los BGA.
- Limite los ciclos de retrabajo. Cada ciclo térmico fatiga pads y encapsulados. Defina un número máximo de intentos de retrabajo por posición.
- Los puentes y la falta de mojado (non-wetting) son defectos en todas las clases.
La guía de criterios de aceptación IPC-A-610 detalla las clases y condiciones, y la guía de montaje IPC Clase 2 frente a Clase 3 muestra sus diferencias directas en producción.
Controles de proceso a exigir a su ensamblador
Al emitir una orden de producción, confirme cómo controla el ensamblador las causas de estos defectos:
- Reglas de diseño del stencil para componentes fine-pitch y tipo chip, así como la frecuencia de limpieza del stencil
- SPI al 100% con límites definidos de volumen, área y altura
- Perfiles de reflow medidos directamente sobre su placa montada, con registros archivados por producto
- AOI en cada placa e inspección por X-ray para encapsulados BGA, QFN y demás soldaduras ocultas
- Manipulación y horneado de componentes sensibles a la humedad según J-STD-033
- Ensayos de soldabilidad en control de recepción para componentes bajo sospecha o placas almacenadas por periodos prolongados
- Procedimiento de retrabajo con límite estricto de ciclos y trazabilidad por número de serie o lote
- Registro de defectos (diagrama de Pareto por tipo de fallo) compartido durante las etapas de NPI y escalado de producción
- Clase y revisión de la norma IPC-A-610 empleada como criterio de aceptación
Control de calidad de uniones de soldadura en APTPCB
El servicio de ensamblaje SMT con inspección AOI y X-ray de APTPCB integra 3D SPI y AOI al 100% en sus líneas SMT, hornos de reflujo de 10 zonas con nitrógeno e inspección 3D X-ray según análisis de riesgo para encapsulados con uniones ocultas. Se dispone además de flying probe, ICT y pruebas funcionales según los requerimientos del proyecto. El criterio de aceptación aplica IPC-A-610 y J-STD-001 conforme a la clase especificada en plano. Durante la fase NPI, ingeniería revisa footprints, aberturas de stencil y el reflow profile de la placa, retroalimentando estos parámetros con los resultados de inspección antes de entrar en producción en serie. Los servicios específicos de inspección por X-ray e inspección AOI cubren análisis detallados de uniones ocultas y verificación óptica exhaustiva.
Normativas y referencias aplicables:
- IPC-A-610: aceptabilidad de ensambles electrónicos
- J-STD-001: requisitos para ensambles eléctricos y electrónicos soldados
- IPC-7711/7721: retrabajo, modificación y reparación de ensambles electrónicos
- J-STD-002 y J-STD-003: ensayos de soldabilidad para terminales de componentes y circuitos impresos
- J-STD-033: manipulación, embalaje, envío y uso de dispositivos sensibles a la humedad
Preguntas frecuentes
¿Qué causa una soldadura fría?
Se produce por un aporte térmico insuficiente o por movimiento mecánico durante la solidificación de la soldadura. En reflow, suele deberse a un tiempo insuficiente por encima de la temperatura de fusión (TAL) en ese componente. En soldadura manual, ocurre cuando el pad y el terminal no se calientan de forma simultánea, o si el soldador no transfiere la potencia térmica necesaria a la unión.
¿Cómo se repara una soldadura fría?
Limpie la zona, aplique flux nuevo y recaliente el pad y el terminal juntos hasta que la aleación fluya y forme un menisco homogéneo, aportando un poco de estaño si es necesario. Para uniones SMT en líneas de producción, el retrabajo debe ejecutarse bajo un procedimiento controlado y corregirse la causa raíz en el perfil térmico o en la máquina para evitar que el defecto se repita.
¿Qué aspecto tiene una unión de soldadura defectuosa?
Puede verse mate y rugosa, abultada o con forma de bola, agrietada, con cobertura insuficiente sobre el pad o formando un cortocircuito con el pin contiguo. Las aleaciones lead-free son intrínsecamente menos brillantes que las de estaño-plomo, por lo que la geometría del filete y el mojado definen la calidad de la unión, no el brillo.
¿Cuál es la diferencia entre soldadura fría y soldadura seca?
Existe solapamiento en el uso de ambos términos. Una soldadura fría no recibió suficiente calor para fundir y fluir de forma adecuada. El término «soldadura seca» se usa a menudo como sinónimo en retrabajo, pero bajo criterios de inspección se asocia a un defecto de no mojado (non-wetting), en el que la aleación descansa sobre la superficie sin haber formado una unión intermetálica debido a oxidación o contaminación.
¿Son aceptables las bolas de soldadura según IPC-A-610?
Solo resultan aceptables si quedan atrapadas o encapsuladas y no reducen la distancia dieléctrica por debajo del espacio libre eléctrico mínimo. Las bolas de soldadura sueltas susceptibles de desprenderse se clasifican como defecto. Conviene revisar el criterio exacto aplicable según la clase y revisión de IPC-A-610 especificadas en el plano de fabricación.
¿Puede la inspección por rayos X detectar uniones fisuradas?
De forma limitada. Los rayos X detectan con gran fiabilidad vacíos (voids), puentes y aperturas bajo componentes BGA; los sistemas con ángulo o 3D X-ray pueden mostrar ciertas grietas y defectos tipo head-in-pillow. No obstante, las microfisuras por fatiga mecánica frecuentemente solo se confirman mediante microsección metalográfica o pruebas eléctricas durante ciclado térmico o vibración.
Corregir la causa detrás de la unión
Cada defecto en una unión de soldadura apunta a una causa concreta: volumen de solder paste, humectación, aporte térmico, desplazamiento o tensiones mecánicas. Utilice la tabla de diagnóstico para identificar el defecto, confírmelo mediante el método de inspección adecuado para detectarlo, determine su aceptación según la clase definida en su plano y modifique la etapa del proceso que lo originó. Este último paso es el que evita que el defecto vuelva a repetirse en el siguiente lote.