Elegir el material de soldadura sin plomo adecuado (lead free solder material) es clave para la vida útil de las juntas y la conformidad RoHS. La pasta de soldar (Solder Paste) es una suspensión de partículas de aleación metálica esféricas en un vehículo de flux tixotrópico, diseñada para imprimirse mediante estarcido (stencil) y formar uniones sólidas en el horno de reflujo. En el ensamblaje SMT, la pasta de soldar determina la eficiencia de transferencia, el autoalineamiento de componentes y el porcentaje de huecos (voiding) según IPC-A-610.

Material de soldadura sin plomo (Lead-Free Solder Material): Aleaciones, temperaturas y aplicaciones

Seleccionar el material de soldadura sin plomo adecuado (lead free solder material) implica armonizar las temperaturas pico de reflujo, la fatiga mecánica y los límites térmicos de los componentes:

SAC305 (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5): El material de soldadura sin plomo estándar global, con fusión en 217°C–220°C y pico de reflujo de 245°C–260°C.
SnBi (Eutéctico 42Sn/58Bi / SnBiAg): Aleación sin plomo de baja temperatura con punto de fusión de 138°C y pico de reflujo de 165°C–175°C para componentes sensibles.
SnAg (Sn96.5/Ag3.5): Aleación con fusión en 221°C, óptima contra fatiga térmica y vibraciones en automoción.
Aleaciones Low-Voiding (SAC con aditivos Mn/Ni/Bi): Diseñadas para limitar los vacíos de soldadura por debajo del 15 % en los pads expuestos de QFN y MOSFETs.

Qué significa elegir pasta de soldadura y para quién es esta guía

Elegir pasta de soldadura significa coordinar la aleación, el flux y el tamaño de partícula con el diseño de la PCB, los encapsulados y el entorno de uso. No basta con seleccionar un número de pieza: la química debe funcionar junto con la impresión mediante stencil, el reflow y la aceptación de las uniones. Para ingeniería y compras, esta decisión afecta el riesgo de puentes, el retrabajo, el rendimiento y la estabilidad del producto.

Esta guía convierte la ficha técnica de una pasta en una especificación de compra que se pueda comprobar. Separa los casos en los que basta el material estándar del ensamblador de aquellos que requieren una cualificación propia. Los rangos y criterios son puntos de partida; confirma los valores finales con el TDS vigente, los encapsulados, el stencil, los acabados de las pads y el plan de ensayos aprobado.

En un proyecto de APTPCB, este paquete permite acordar con antelación el material, las condiciones de almacenamiento, el perfil de reflow y los documentos que deben formar parte del RFQ. El fabricante o ensamblador solo debe confirmar capacidades y resultados respaldados por documentación y registros vigentes.

Cuándo hace falta una selección especial y cuándo basta la pasta estándar

Después de definir el objetivo, comprueba si el diseño necesita una cualificación específica o si el material estándar del ensamblador ya cubre el proceso.

La selección especializada suele estar justificada cuando:

Componentes de paso fino: se utilizan pasivos 0201, uBGA o CSP y puede hacer falta polvo Type 4 o Type 5 con una liberación controlada del stencil.
Alta exigencia de fiabilidad: el equipo es de automoción, aeroespacial o médico y el plan de validación debe incluir ciclos térmicos y vibración.
Perfil térmico complejo: la masa térmica o los componentes sensibles estrechan la ventana de reflow, por lo que hay que cualificar material y perfil conjuntamente.
Sensibilidad a los vacíos: los QFN/LGA tienen pads térmicas grandes y el porcentaje de vacíos debe medirse por rayos X con un criterio acordado.
Restricciones de residuos de flux: se necesita un sistema no-clean o el residuo debe ser compatible con ICT, el recubrimiento y el entorno de uso.

La pasta estándar suele ser suficiente cuando:

Electrónica de consumo convencional: se usan encapsulados 0603 o mayores, SOIC y una densidad de montaje moderada.
El coste del proceso es prioritario: la SAC305 Type 4 del ensamblador ya está cualificada para su stencil y perfil y el proyecto no impone requisitos especiales.
Se necesita un prototipo rápido: la prioridad es comprobar la función y el equipo acepta las limitaciones del proceso SMT estándar.

Especificación de pasta de soldadura: aleación, flux, polvo y tiempo de trabajo

Parámetros técnicos de la pasta de soldadura y condiciones que deben acordarse

En el RFQ, fija no solo el nombre comercial de la pasta, sino también las condiciones bajo las que se verificarán sus características.

Parámetros que conviene especificar:

Composición de la aleación:
- Estándar sin plomo: SAC305 (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5) para uso general, siempre que sea compatible con los límites térmicos de los componentes.
- Alta fiabilidad: SnPb (63/37) para algunas aplicaciones de defensa o aeroespaciales, únicamente con una exención aplicable y un proceso confirmado.
- Baja temperatura: SnBiAg para componentes sensibles al calor; un reflow por debajo de 170°C requiere validar el ensamblaje completo.
Tipo de flux según IPC J-STD-004:
- ROL0/ROL1: sistema de colofonia de baja actividad; la compatibilidad no-clean debe confirmarse sobre el acabado concreto.
- ORL0: sistema orgánico que puede requerir lavado con agua.
- Clasificación: la documentación debe indicar claramente No-Clean (NC) o Water-Soluble (WS).
Tamaño de partícula según IPC J-STD-005:
- Type 3 (25–45 µm): normalmente se considera para pasos superiores a 0.5 mm.
- Type 4 (20–38 µm): punto de partida para pasos de 0.4–0.5 mm.
- Type 5 (15–25 µm): punto de partida para pasos inferiores a 0.4 mm y componentes 01005; requiere valorar por separado oxidación y almacenamiento.
Contenido metálico:
- Normalmente 88–90 % en masa; utiliza el valor real del TDS del lote.
Viscosidad:
- 1300–2000 poise según Malcom puede ser un punto de partida, pero la velocidad y la temperatura de impresión deben registrarse junto con el método de medida.
Índice tixotrópico:
- 0.5–0.6 describe el adelgazamiento bajo la fuerza de la rasqueta y la recuperación después de imprimir; no es un criterio universal de aceptación.
Halógenos:
- Si el proyecto tiene requisitos ambientales, fija el objetivo, por ejemplo <900 ppm de Cl/Br, y solicita el documento que lo demuestre.
Tiempo de retención de tack:
- Un valor >8 horas solo debe aceptarse después de confirmar el método de ensayo y la temperatura.
Tiempo de trabajo sobre el stencil:
- Un valor >8 horas debe verificarse con la velocidad de impresión y las condiciones reales de la línea.
Vacíos:
- Un requisito de Clase 3 y un límite <25 % de área en pads térmicas BGA/QFN no son universales; especifica el encapsulado, el área y el método de cálculo por rayos X.
Residuos:
- Define si deben permitir el contacto de las sondas ICT, eliminarse mediante lavado o permanecer inertes después del reflow.

Riesgos de fabricación al elegir pasta: causas y controles

Una especificación solo es útil si cada riesgo tiene asignado un método de detección y una acción correctiva.

Bolas de soldadura:
- Causa: óxidos en el polvo, pasta extendida entre pads o una liberación brusca de gases.
- Detección: AOI o inspección visual después del reflow.
- Prevención: comparar la resistencia a la oxidación, el volumen impreso y la velocidad de subida de temperatura durante una prueba.
Graping, o polvo sin coalescer:
- Causa: el flux se agota antes de que se fundan las partículas; el riesgo aumenta con perfiles largos o demasiado calientes.
- Detección: superficie rugosa de la unión, confirmada con microscopio o AOI.
- Prevención: relacionar la estabilidad térmica del flux con el perfil de reflow y no copiar un perfil de otra pasta sin validarlo.
Head-in-Pillow (HiP):
- Causa: alabeo del encapsulado BGA y secado del flux antes de que la bola vuelva a contactar con la pasta.
- Detección: rayos X y, cuando corresponda, prueba funcional; el defecto puede quedar oculto para AOI.
- Prevención: comprobar humectación, coplanaridad, volumen de pasta y perfil con muestras reales.
Vacíos:
- Causa: los componentes volátiles no salen a tiempo de la unión.
- Detección: rayos X de QFN/BGA con un método de cálculo del área definido de antemano.
- Prevención: comparar formulaciones de bajo vacío y ajustar la zona de soak, las aperturas y el volumen impreso.
Slumping, o hundimiento del depósito:
- Causa: viscosidad o contenido metálico bajos, además de una temperatura demasiado alta de la pasta o de la impresora.
- Detección: puentes en SPI y cortocircuitos después del reflow.
- Prevención: fijar las condiciones de la línea; 23–25°C solo debe utilizarse como rango de verificación si es compatible con el TDS.
Tombstoning, o efecto lápida:
- Causa: fuerzas de humectación asimétricas que funden un extremo antes que el otro.
- Detección: inspección visual o AOI.
- Prevención: comprobar la simetría de las pads, el equilibrio térmico y el rango de fusión de la aleación.
Corrosión por residuos de flux:
- Causa: residuos activos que no se eliminan o no se vuelven químicamente inertes.
- Detección: SIR (resistencia de aislamiento superficial) y comprobación de compatibilidad con el recubrimiento.
- Prevención: confirmar la clase ROL0/ROL1, el perfil de reflow y la necesidad de lavado.
Mala liberación del stencil:
- Causa: pasta seca en la apertura o partículas demasiado grandes para la relación de área elegida.
- Detección: volumen, altura o área insuficientes en los datos SPI.
- Prevención: relacionar Type 4/5 con la geometría de las aperturas y cualificar el recubrimiento del stencil con el patrón real.

Validación y aceptación: ensayos necesarios antes de producción

Validación de la impresión y de las uniones antes de la producción en serie

Antes de aprobar una pasta para serie, acuerda la placa de prueba, el número de muestras, el método de medición y el criterio de parada.

Imprimibilidad:
- Objetivo: comprobar la liberación y la repetibilidad del depósito.
- Método: placa de prueba con relaciones de área de apertura de 0.5–0.7 y medición mediante SPI.
- Aceptación: CpK de volumen >1.66, ausencia de puentes y eficiencia de transferencia >80 %, si esos límites están aprobados en el plan de calidad.
Ensayo de slump (IPC-TM-650 2.4.35):
- Objetivo: comprobar la forma del depósito antes del reflow.
- Método: imprimir un patrón definido y calentarlo a 150°C durante 10 minutos.
- Aceptación: ausencia de puentes entre pads separadas 0.2 mm.
Ensayo de bolas de soldadura (IPC-TM-650 2.4.43):
- Objetivo: valorar los óxidos y la coalescencia durante el reflow.
- Método: hacer reflow de un punto impreso sobre un cupón cerámico.
- Aceptación: una bola principal y no más de tres satélites como criterio preferente.
Balance de humectación:
- Objetivo: comparar la actividad del flux sobre ENIG, OSP y HASL.
- Método: medir la fuerza y el tiempo de humectación sobre el acabado requerido.
- Aceptación: tiempo <2 segundos y ausencia de deshumectación, si ese límite está aprobado por el proyecto.
Análisis de vacíos por rayos X:
- Objetivo: medir los vacíos en pads térmicas.
- Método: inspeccionar QFN y BGA en al menos 10 placas de muestra.
- Aceptación: promedio <15 % y el vacío individual mayor <5 %, si es el criterio acordado para ese encapsulado.
Ensayo SIR:
- Objetivo: comprobar la fiabilidad electroquímica y la ausencia de dendritas.
- Método: ensayo con polarización a 85°C y 85 % de humedad relativa durante al menos 168 horas.
- Aceptación: resistencia >100 MΩ y ausencia de crecimiento dendrítico según el método adoptado.
Ensayo de tack:
- Objetivo: comprobar la retención de componentes entre la impresión y el reflow.
- Método: medir la fuerza de tack durante 8 horas.
- Aceptación: fuerza >100 g después de 8 horas, si corresponde al método de medición elegido.
Ventana del perfil de reflow:
- Objetivo: comprobar la robustez en los límites frío y caliente de la especificación.
- Método: ejecutar perfiles en ambos límites con termopares en los componentes críticos.
- Aceptación: humectación aceptable, sin carbonización y dentro de los límites de los componentes.

Cualificación del proveedor de pasta: RFQ, auditoría y trazabilidad

Después de comprobar el material, utiliza la misma lista de preguntas para el proveedor de pasta y para el ensamblador.

Grupo 1: datos para el RFQ

TDS con aleación, tipo de flux y tamaño de polvo.
SDS y requisitos REACH/RoHS aplicables.
Vida útil y condiciones de almacenamiento, por ejemplo 6 meses a 0–10°C, si así lo indica el TDS.
MOQ y formato de entrega: frasco de 500 g, cartucho u otra opción.
Antigüedad del lote y plazo de suministro previsto.
Cadena de frío y registro de temperatura durante el transporte.
Escalones de precio para el volumen acordado, sin presuponer un ahorro fijo.
Soporte técnico para ajustar el perfil y límites de esa responsabilidad.

Grupo 2: pruebas de compatibilidad

Informes de estabilidad entre lotes: viscosidad, contenido metálico y tamaño de partícula.
Confirmación del estado sin halógenos, si el proyecto lo requiere.
Datos sobre el acabado de pads elegido, por ejemplo compatibilidad con OSP.
Descripción de aplicaciones en el sector objetivo sin publicar referencias de clientes no verificables.
Muestra para una tirada de cualificación; los 500 g forman parte del plan de compra y no son una garantía de capacidad.
Compatibilidad con la química de lavado elegida, si la producción se va a limpiar.

Grupo 3: calidad y trazabilidad

Certificados vigentes del sistema de calidad, si el contrato los exige.
Trazabilidad del lote de polvo y de flux en cada entrega.
CoA para cada envío.
El CoA debe incluir datos de ensayo reales, no solo la palabra «Pass».
Política de conservación de muestras de retención del lote.
Procedimiento para desviaciones de temperatura durante el transporte.

Grupo 4: control de cambios y entrega

Procedimiento PCN y plazo acordado para avisar de cambios de formulación, por ejemplo seis meses.
Embalaje protegido, indicadores de temperatura y reglas de devolución tras una excursión.
Opciones de almacén local, solo si están disponibles para el proyecto concreto.
Gestión de stock de emergencia sin prometer disponibilidad permanente.
Eliminación o reciclaje de pasta caducada.
Etiquetado de fecha de fabricación, caducidad y número de lote.

Cómo elegir la pasta: seis compromisos prácticos

No-Clean o soluble en agua:
- Regla: en QFN/LGA de poca separación, no-clean puede reducir el riesgo de un lavado incompleto, pero hay que comprobar la compatibilidad del residuo. La opción soluble en agua requiere un proceso de lavado validado.
Type 4 o Type 5:
- Regla: para 01005 y BGA de paso 0.3 mm suele considerarse Type 5. En los demás casos Type 4 puede reducir coste y oxidación, pero la decisión depende de las aperturas y del proceso.
Sin halógenos o estándar:
- Regla: elige sin halógenos cuando el producto final lo exija y verifica por separado la ventana de proceso y la humectación sobre pads oxidadas.
Aleación de alta o baja temperatura:
- Regla: si los componentes no soportan 245°C, estudia SnBiAg. Una unión de baja temperatura puede tener menor resistencia al impacto, por lo que necesita validación mecánica.
Tack alto o bajo:
- Regla: en una línea rápida el tack alto puede reducir el desplazamiento, pero la aceptación debe considerar la velocidad real de colocación y el tiempo hasta el reflow.
Residuo transparente o compatible con sondas:
- Regla: para ICT, selecciona un residuo compatible con las sondas y la limpieza; la apariencia no sustituye la verificación de fiabilidad eléctrica.

Preguntas frecuentes sobre la selección de pasta

P: ¿Cómo afecta la pasta al coste total de una PCBA?

La pasta suele ser solo una parte del coste; un material inadecuado puede aumentar el retrabajo, la retención de lotes y los residuos.
Type 5 puede costar aproximadamente un 20–30 % más que Type 4, pero la comparación solo es útil cuando el diseño necesita polvo fino.

P: ¿Cuál es el plazo habitual para una pasta personalizada?

SAC305 suele estar disponible antes que las aleaciones especiales, pero los 2–3 días reales deben confirmarse para el lote solicitado.
Una aleación de baja temperatura, alto plomo o una formulación especial puede requerir 2–4 semanas; ese plazo no se puede generalizar.

P: ¿Cómo se anotan los requisitos de pasta en los archivos DFM?

Añade al plano de fabricación: «Pasta de soldadura: IPC J-STD-004 ROL0, SAC305, Type 4», solo si coincide con el material aprobado.
La capa de stencil para PCB en Gerber debe corresponder al tipo de polvo y a las reducciones de apertura acordadas.

P: ¿Se puede usar pasta antigua después de refrigerarla?

Respeta la fecha de caducidad y las condiciones de descongelación: refrigerar no elimina el riesgo de separación o absorción de humedad.
Para un prototipo no crítico se puede acordar un ensayo de bolas y una comprobación de viscosidad; en serie no se debe aceptar material caducado sin autorización formal.

P: ¿Qué ensayos hacen falta para aceptar una marca nueva?

El conjunto mínimo suele incluir imprimibilidad con SPI, balance de humectación y análisis de vacíos.
Para alta fiabilidad, añade SIR y ciclos térmicos según los requisitos del producto.

P: ¿Cómo se relaciona la pasta con el proceso SMT?

La composición influye en el perfil de reflow, el pico de temperatura y el tiempo de permanencia.
En la visión general del proceso SMT puedes comprobar la relación entre la pasta, la velocidad de línea y los ajustes del horno.

P: ¿Por qué es importante el slump en frío para pasos finos?

Se produce después de imprimir y antes del reflow.
Si el depósito se hunde demasiado, une pads vecinas; el riesgo de puentes debe seguirse con SPI y placas de prueba.

P: ¿Cómo se comprueba el control de entrada de la pasta en APTPCB?

En el RFQ solicita confirmación de temperatura de almacenamiento, caducidad, mezcla y número de lote; no des por realizadas estas operaciones sin documentos.
Para serie, acuerda qué resultados del control de entrada y del CoA se entregarán al cliente junto con el sistema de calidad.

Páginas útiles para elegir pasta de soldadura

Ensamblaje SMT y THT: sitúa la selección de pasta dentro del flujo general de ensamblaje.
Fabricación de stencils para PCB: relaciona las aperturas con la liberación de pasta.
Inspección SPI: controla el volumen y el desplazamiento del depósito antes de colocar componentes.
Directrices DFM: comprueba pads y archivos antes de pedir el ensamblaje.
Soldadura selectiva: opción para ensamblajes mixtos en los que no todas las uniones se hacen con pasta.

Solicitud de cotización: selección de pasta y revisión DFM

Antes de pasar a serie, APTPCB puede revisar un paquete DFM si el RFQ incluye el diseño, el volumen y los criterios de aceptación. Cada capacidad debe confirmarse para el proyecto vigente y no tratarse como una promesa general.

Para una cotización comparable y una revisión DFM, prepara:

Archivos Gerber: incluidas las capas de pasta y los planos de ensamblaje.
BOM: para identificar encapsulados de paso fino y componentes sensibles.
Requisitos especiales: aleación, por ejemplo SnPb; tipo de flux, por ejemplo soluble en agua; acabado de pads y límites térmicos.
Volumen: previsión anual y tamaño del lote piloto para planificar el material.

Preguntas frecuentes sobre la pasta de soldadura

P: ¿Qué es la pasta de soldadura y para qué se utiliza en la fabricación SMT? R: En la tecnología de montaje superficial, la pasta de soldadura establece tanto la unión mecánica como la metalúrgica entre los terminales de los componentes SMD y los pads del PCB. También llamada crema de soldar, la pasta SMT es una suspensión homogénea de polvo de aleación esférico a escala micrométrica en un vehículo de fundente tixotrópico. La electrónica moderna emplea sobre todo aleaciones sin plomo como SAC305 (Sn96,5/Ag3,0/Cu0,5) para cumplir RoHS y evitar la fragilización de las uniones.

P: ¿Qué funciones cumple la pasta de soldadura durante el ensamblaje del PCB? R: Como consumible específico para electrónica realiza tres funciones consecutivas: mantiene en posición los pasivos miniaturizados 0201/01005 mediante la pegajosidad en húmedo durante el pick-and-place de alta velocidad, elimina la oxidación superficial en el precalentamiento (150 °C–190 °C) y coalescen en filetes sin vacíos en el pico de refusión (235 °C–245 °C).

P: ¿Qué pruebas de pasta de soldadura deben validarse antes de la producción? R: Los protocolos de ensayo verifican la reología y la estabilidad de impresión antes de liberar la línea. El control de calidad de entrada evalúa la viscosidad (IPC-TM-650 2.4.34), la resistencia al desplome en frío y en caliente, la pérdida de tack a lo largo de 8 horas sobre la plantilla y la tendencia a formar bolas de soldadura. En línea, la inspección SPI 3D mide el volumen y la altura de los depósitos (objetivo 100 % ±20 %), evitando la obstrucción de las aperturas y los puentes de soldadura antes de la colocación de componentes.

Conclusión: siguiente paso después de elegir la pasta

Una elección de pasta que se pueda producir conecta la química, la impresión, el perfil de reflow y el control de las uniones. Fija la aleación y el flux en la documentación, relaciona Type 3/4/5 con aperturas y encapsulados y confirma el resultado mediante SPI, humectación, rayos X y los ensayos de fiabilidad necesarios. El checklist RFQ permite comparar proveedores por documentos, almacenamiento y trazabilidad reales, no solo por el nombre del material.