Selección de pasta de soldar

Selección de pasta de soldar: definición, alcance y a quién va dirigida esta guía

La selección de pasta de soldar es el proceso crítico de hacer coincidir las propiedades químicas y físicas del material de soldadura con sus requisitos específicos de ensamblaje de PCB, densidad de componentes y entorno operativo. No se trata simplemente de elegir un número de pieza; implica equilibrar la composición de la aleación, la actividad del fundente y el tamaño de las partículas para garantizar uniones eléctricas y mecánicas fiables. Para los responsables de compras e ingenieros, esta decisión impacta directamente en las tasas de rendimiento, los costos de retrabajo y la fiabilidad del producto a largo plazo.

Esta guía proporciona un enfoque estructurado para elegir la pasta correcta, yendo más allá de las hojas de datos básicas para incluir criterios de adquisición accionables. Está diseñada para profesionales que necesitan validar proveedores y definir especificaciones robustas para la producción en masa. Ya sea que esté tratando con componentes de paso fino o condiciones de operación difíciles, la elección correcta de la pasta previene fallas costosas en el campo.

En APTPCB (Fábrica de PCB APTPCB), vemos de primera mano cómo las especificaciones de la pasta influyen en el éxito de la fabricación. Este manual describe los parámetros exactos, los riesgos y los pasos de validación necesarios para asegurar un proceso SMT estable.

Cuándo usar la selección de pasta de soldar (y cuándo un enfoque estándar es mejor)

Una vez que comprenda el alcance de la selección de pasta de soldar, el siguiente paso es determinar si su proyecto requiere una selección personalizada especializada o si una pasta estándar de la casa es suficiente. Utilice un proceso de selección especializado cuando:

Componentes de paso fino: Esté utilizando componentes pasivos 0201, uBGA o CSP que requieran polvo Tipo 4 o Tipo 5 para asegurar una liberación adecuada de la plantilla.
Requisitos de alta fiabilidad: El producto sea para los sectores automotriz, aeroespacial o médico, donde la resistencia al ciclo térmico y a la vibración no son negociables.
Perfiles térmicos complejos: La placa tenga una alta masa térmica o componentes sensibles que restrinjan la ventana de reflujo, requiriendo una pasta con una amplia ventana de proceso.
Sensibilidad a los huecos: Tenga grandes almohadillas de tierra (QFNs/LGAs) donde la formación de huecos debe minimizarse para la disipación térmica.
Restricciones de No-Clean: La aplicación no pueda tolerar residuos de fundente, o el residuo debe ser químicamente inerte para prevenir la electromigración.

Cíñase a la pasta estándar del fabricante cuando:

Electrónica de consumo estándar: El diseño utilice componentes estándar 0603+ y encapsulados SOIC con densidad moderada.
Sensibilidad al costo: El uso de la pasta estándar del fabricante por contrato (generalmente SAC305 Tipo 4) aprovecha sus precios al por mayor y perfiles establecidos.
Prototipado rápido: La velocidad es la prioridad, y la descripción general del proceso SMT estándar proporcionada por el ensamblador es suficiente para las pruebas funcionales.

Especificaciones de selección de pasta de soldar (materiales, apilamiento, tolerancias)

Después de determinar que su proyecto requiere una selección específica de pasta de soldar, debe definir claramente las especificaciones técnicas en su documentación para evitar ambigüedades durante la adquisición.

Especificaciones clave a definir:

Composición de la aleación:
- Estándar sin plomo: SAC305 (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5) para uso general.
- Alta fiabilidad: SnPb (63/37) para defensa/aeroespacial (se aplican exenciones).
- Baja temperatura: SnBiAg para componentes sensibles al calor (reflujo < 170°C).
Tipo de fundente (IPC J-STD-004):
- ROL0/ROL1: A base de colofonia, baja actividad. Seguro para "no-clean".
- ORL0: A base orgánica. a menudo hidrosoluble.
- Clasificación: Debe especificar "No-Clean" (NC) o "Water-Soluble" (WS).
Tamaño del polvo (IPC J-STD-005):
- Tipo 3 (25-45µm): Paso estándar (>0.5mm).
- Tipo 4 (20-38µm): Paso fino (0.4mm - 0.5mm).
- Tipo 5 (15-25µm): Paso ultrafino (<0.4mm, chips 01005).
Carga metálica:
- Típicamente 88% - 90% en peso. Una mayor carga metálica reduce el hundimiento pero aumenta la viscosidad.
Viscosidad:
- Rango: 1300–2000 poises (Malcom). Crítico para la velocidad y definición de impresión.
Índice tixotrópico (TI):
- Objetivo: 0.5–0.6. Determina cómo la pasta se adelgaza bajo tensión de cizallamiento (rasqueta) y recupera su estructura después de la impresión.
Contenido de halógenos:
- Libre de halógenos: <900ppm Cl/Br si se requiere cumplimiento ambiental.
Vida útil de la pegajosidad:
8 horas. Asegura que los componentes permanezcan en su lugar si hay un retraso entre la colocación y el reflujo.
Vida útil en la plantilla:
- 8 horas. La pasta no debe secarse en la plantilla durante un turno continuo.
Rendimiento de formación de huecos (Voiding):
- Requisito de Clase 3: <25% de área de huecos en las almohadillas térmicas BGA/QFN.
Características de los residuos:
- Debe ser comprobable con sonda (residuo blando) o duro/inerte según los requisitos de ICT.

Riesgos de fabricación en la selección de pasta de soldar (causas raíz y prevención)

Definir las especificaciones es solo el primer paso; también debe anticipar los riesgos de fabricación asociados con la selección de pasta de soldar para implementar controles de proceso efectivos.

Riesgos comunes y estrategias de prevención:

Formación de bolas de soldadura (Solder Balling):
- Causa raíz: Óxidos excesivos en el polvo, hundimiento de la pasta que puentea las almohadillas, o desgasificación explosiva.
- Detección: AOI o inspección visual después del reflujo.
- Prevención: Seleccionar pasta con alta resistencia a la oxidación; asegurar una tasa de rampa adecuada del perfil de reflujo.
Efecto "uva" (Graping) (polvo sin refusionar):
- Causa raíz: El fundente se agota antes de que la soldadura se derrita; común en perfiles largos/calientes.
- Detección: Superficie áspera y con bultos en las uniones (parece uvas).
- Prevención: Usar pasta con fundente de alta estabilidad térmica; optimizar la configuración para principiantes del perfil de reflujo para reducir el tiempo de remojo.
Head-in-Pillow (HiP):
- Causa raíz: La deformación del componente levanta la bola BGA; el fundente de la pasta se seca antes de que la bola vuelva a caer.

Detección: Inspección por rayos X (a menudo difícil de ver) o fallo funcional.
Prevención: Usar pasta con excelente actividad humectante y tecnología de fundente de barrera.

Formación de huecos (Voiding):
- Causa raíz: Volátiles atrapados en la unión; desgasificación del fundente que no escapa.
- Detección: Inspección por rayos X.
- Prevención: Optimizar la zona de remojo para permitir el escape de volátiles; elegir formulaciones de pasta específicas con baja formación de huecos.
Desplazamiento (Slumping):
- Causa raíz: Baja viscosidad o baja carga metálica; temperatura en la impresora demasiado alta.
- Detección: Puentes vistos en SPI (Inspección de Pasta de Soldar) o cortocircuitos post-refusión.
- Prevención: Mantener el entorno de la impresora (23-25°C); seleccionar pasta con mayor resistencia al desplazamiento en frío.
Efecto lápida (Tombstoning):
- Causa raíz: Fuerzas de humectación desiguales; un lado se funde/humedece más rápido que el otro.
- Detección: Visual/AOI.
- Prevención: Usar aleaciones eutécticas o pastas con rangos de fusión específicos; asegurar la simetría del diseño de la almohadilla.
Corrosión por residuos de fundente:
- Causa raíz: Residuos de fundente activos no completamente encapsulados o limpiados.
- Detección: Fallo en la prueba SIR (Resistencia de Aislamiento Superficial).
- Prevención: Validar la clasificación ROL0/ROL1; asegurar que la refusión active/encapsule completamente los activadores.
Mala liberación de la plantilla:
- Causa raíz: La pasta se seca en las aberturas; tamaño de partícula demasiado grande para la relación de apertura.
- Detección: Volumen insuficiente en los datos SPI.

Prevención: Coincidir el tipo de polvo (Tipo 4/5) con el tamaño de la apertura; usar estarcidos nanorecubiertos.

Validación y aceptación de la selección de pasta de soldar (pruebas y criterios de aprobación)

Para asegurar que los riesgos identificados anteriormente sean mitigados, se requiere un plan de validación robusto antes de aprobar una nueva selección de pasta de soldar para la producción en masa.

Pasos y criterios de validación:

Prueba de imprimibilidad:
- Objetivo: Verificar la liberación y definición de la pasta.
- Método: Imprimir en vehículo de prueba con relaciones de área de apertura variables (0,5 a 0,7). Medir con SPI.
- Aceptación: Repetibilidad del volumen CpK > 1,66; sin formación de puentes; eficiencia de transferencia > 80%.
Prueba de hundimiento (IPC-TM-650 2.4.35):
- Objetivo: Verificar la integridad estructural antes del reflujo.
- Método: Imprimir patrones específicos, calentar a 150°C durante 10 minutos.
- Aceptación: Sin formación de puentes entre pads espaciados 0,2 mm.
Prueba de bolas de soldadura (IPC-TM-650 2.4.43):
- Objetivo: Evaluar los niveles de óxido y la coalescencia por reflujo.
- Método: Refluir un punto impreso en un cupón cerámico.
- Aceptación: Una bola grande con no más de 3 bolas satélite (Preferido).
Prueba de equilibrio de humectación:
- Objetivo: Verificar la actividad del fundente en acabados específicos (ENIG, OSP, HASL).
- Método: Medir la fuerza y el tiempo de humectación.
- Aceptación: Tiempo de humectación < 2 segundos; cero deshumectación.
Análisis de vacíos (Rayos X):
- Objetivo: Cuantificar el porcentaje de vacíos en los pads térmicos.

Método: Rayos X de QFN y BGA en 10 placas de muestra.
Aceptación: Huecos promedio < 15%; el hueco individual más grande < 5%.

Prueba SIR (Resistencia de Aislamiento Superficial):
- Objetivo: Asegurar la fiabilidad electroquímica (sin dendritas).
- Método: Prueba de polarización a 85°C / 85% HR durante más de 168 horas.
- Aceptación: Resistencia > 100 MΩ; sin crecimiento dendrítico.
Prueba de pegajosidad (Tack Test):
- Objetivo: Verificar la retención de componentes.
- Método: Medir la fuerza de pegajosidad durante 8 horas.
- Aceptación: Fuerza > 100g después de 8 horas.
Ventana de perfil de reflujo:
- Objetivo: Determinar la robustez del proceso.
- Método: Ejecutar perfiles en los límites bajo (frío) y alto (caliente) de la especificación.
- Aceptación: Buena humectación y sin carbonización en ambos extremos.

Lista de verificación de calificación de proveedores para la selección de pasta de soldar (RFQ, auditoría, trazabilidad)

Una vez que la validación demuestre que el material funciona, utilice esta lista de verificación para calificar al proveedor y la selección de pasta de soldar específica para la adquisición continua.

Grupo 1: Entradas de RFQ (Lo que usted solicita)

Hoja de Datos Técnicos (TDS) que confirme la aleación, el fundente y el tamaño del polvo.
Hoja de Datos de Seguridad (SDS) para el cumplimiento (REACH/RoHS).
Garantía de vida útil (por ejemplo, 6 meses a 0-10°C).
Cantidad Mínima de Pedido (CMP) y tamaño del frasco (frasco de 500g vs. cartucho).
Plazo de entrega para lotes frescos (la pasta no debe tener más de 1 mes al recibirla).
Capacidad de envío en cadena de frío (¿incluye registradores de datos?).
Niveles de precios por volumen (kg/mes).
Disponibilidad de soporte técnico para la optimización del perfil.

Grupo 2: Prueba de Capacidad

Informes de laboratorio internos para la consistencia lote a lote (viscosidad, carga metálica).
Certificación libre de halógenos (si aplica).
Evidencia de uso exitoso con su acabado superficial específico (ej. compatibilidad OSP).
Clientes de referencia en su industria (Automotriz/Médica/Aeroespacial).
Disponibilidad de muestras para una corrida de calificación de 500g.
Informes de compatibilidad con sus agentes de limpieza elegidos (si se realiza lavado).

Grupo 3: Sistema de Calidad y Trazabilidad

Certificación ISO 9001 / IATF 16949.
Sistema de trazabilidad de lotes (¿pueden rastrear el lote de polvo y el lote de fundente?).
Certificado de Análisis (CoA) proporcionado con cada envío.
El CoA incluye datos de prueba reales, no solo "Aprobado".
Política de muestras de retención (¿cuánto tiempo conservan las muestras de lote?).
Procedimiento para el manejo de excursiones de temperatura durante el envío.

Grupo 4: Control de Cambios y Entrega

Política de PCN (Notificación de Cambio de Producto): aviso mínimo de 6 meses para cambios de formulación.
Robustez del embalaje (cajas aisladas, bolsas de hielo, indicadores de temperatura).
Opciones de almacenamiento local para reducir el tiempo de tránsito.
Disponibilidad de stock de emergencia.
Procedimiento para la eliminación/reciclaje de pasta caducada.
Etiquetado claro de la fecha de fabricación y la fecha de caducidad.

Cómo elegir la pasta de soldar (compromisos y reglas de decisión)

Con un proveedor cualificado, la decisión final a menudo implica compromisos. Utilice estas reglas para finalizar su selección de pasta de soldar.

Escenarios de compromiso:

No-Clean (sin limpieza) vs. hidrosoluble:
- Regla: Si tiene componentes de baja altura (QFNs/LGAs) donde el agua no puede eliminar los residuos, elija No-Clean. Si necesita uniones brillantes para inspección visual y dispone de limpieza a alta presión, elija hidrosoluble.
Polvo Tipo 4 vs. Tipo 5:
- Regla: Si tiene componentes 01005 o BGAs con paso de 0,3 mm, elija el Tipo 5. De lo contrario, elija el Tipo 4 para ahorrar costes y reducir los riesgos de oxidación (el polvo más pequeño se oxida más rápido).
Sin halógenos vs. Estándar:
- Regla: Si el cliente final requiere cumplimiento "Verde", elija sin halógenos. Tenga en cuenta que las pastas sin halógenos a menudo tienen una ventana de proceso más estrecha y mojan menos eficazmente las almohadillas oxidadas.
Aleación de alta temperatura vs. baja temperatura:
- Regla: Si los componentes no pueden soportar 245°C, elija SnBiAg (baja temperatura). Tenga en cuenta que las uniones de baja temperatura son frágiles y tienen una menor resistencia a los golpes por caída.
Alta pegajosidad vs. baja pegajosidad:
- Regla: Si tiene una línea de alta velocidad con movimiento rápido, elija alta pegajosidad para evitar el desplazamiento de los componentes. Si tiene una línea lenta, la pegajosidad estándar es suficiente.
Residuo claro vs. comprobable con pin:

Regla: Si utiliza ICT (In-Circuit Test), elija un residuo Pin-Testable (suave, no pegajoso) para evitar la contaminación de la sonda. Si la estética es lo más importante, elija un residuo transparente.

Preguntas frecuentes sobre la selección de pasta de soldar (costo, tiempo de entrega, archivos DFM, materiales, pruebas)

Abordar los detalles finales ayuda a agilizar el proceso de adquisición para la selección de pasta de soldar.

P: ¿Cómo afecta la selección de la pasta de soldar al costo total del ensamblaje de PCB?

Aunque la pasta en sí es barata, una selección incorrecta eleva el costo a través de retrabajos y desechos.
El uso de polvo Tipo 5 en lugar de Tipo 4 aumenta el costo del material en un ~20-30%, pero es necesario para el rendimiento en diseños de paso ultrafino.

P: ¿Cuál es el tiempo de entrega típico para pedidos de pasta de soldar personalizados?

Las aleaciones estándar (SAC305) suelen estar en stock (2-3 días).
Las aleaciones especiales (baja temperatura, alto contenido de plomo) o formulaciones de fundente específicas pueden requerir un tiempo de entrega de 2 a 4 semanas.

P: ¿Cómo especifico los requisitos de la pasta de soldar en mis archivos DFM?

Incluya una nota en el dibujo de fabricación: "Pasta de soldar: IPC J-STD-004 ROL0, SAC305, Tipo 4".
Asegúrese de que la capa de la plantilla de PCB en sus Gerbers coincida con las reducciones de apertura recomendadas para el tipo de pasta elegido.

P: ¿Puedo usar pasta de soldar vieja si ha sido refrigerada?

Siga estrictamente la fecha de caducidad. Incluso la pasta refrigerada puede separarse o absorber humedad.
Realice una prueba de bolas de soldadura y una verificación de viscosidad si debe usar pasta caducada para prototipos no críticos.

P: ¿Qué pruebas se requieren para los criterios de aceptación de una nueva marca de pasta?

Mínimo: Prueba de imprimibilidad (SPI), Balance de humectación y Análisis de huecos.
Para alta fiabilidad, añada pruebas SIR y Ciclos de temperatura.

P: ¿Cómo afecta la selección de la pasta de soldar a la visión general del proceso SMT?

La pasta determina el perfil de reflujo (temperatura máxima, tiempo de remojo).
Consulte nuestra visión general del proceso SMT para comprender cómo las propiedades de la pasta dictan la velocidad de la línea y los ajustes del horno.

P: ¿Por qué el "cold slump" es una especificación crítica para el paso fino?

El cold slump ocurre después de la impresión pero antes del reflujo.
Si la pasta se desploma demasiado, puentea las almohadillas de paso fino, causando cortocircuitos.

P: ¿APTPCB realiza control de calidad de entrada en la pasta de soldar?

Sí. Verificamos la temperatura de almacenamiento, la caducidad y realizamos pruebas visuales de mezcla.
Nuestro sistema de calidad garantiza que solo los materiales conformes entren en la línea de producción.

Recursos para la selección de pasta de soldar (páginas y herramientas relacionadas)

Ensamblaje SMT y THT: Comprenda dónde encaja la selección de la pasta en el flujo de trabajo de ensamblaje más amplio.
Servicios de plantillas de PCB: El diseño de la plantilla debe combinarse con la selección de su pasta para una liberación óptima.
Inspección SPI: Descubra cómo validamos el volumen y la alineación de la pasta en tiempo real.
Directrices DFM: Reglas de diseño para asegurar que sus pads sean compatibles con las aplicaciones de pasta estándar.
Soldadura selectiva: Alternativas al reflujo de pasta para placas de tecnología mixta.

Solicite una cotización para la selección de pasta de soldar (revisión DFM + precios)

¿Listo para pasar a producción? APTPCB proporciona una revisión DFM exhaustiva para asegurar que su selección de pasta de soldar se alinee con el diseño de su placa y los requisitos de volumen.

Para obtener una cotización precisa y un análisis DFM, por favor proporcione:

Archivos Gerber: Incluyendo capas de pasta y planos de ensamblaje.
BOM (Lista de Materiales): Para identificar componentes de paso fino.
Requisitos especiales: Anote cualquier necesidad específica de aleación (p. ej., SnPb) o fundente (p. ej., soluble en agua).
Volumen: El uso anual estimado nos ayuda a planificar el abastecimiento de materiales.

Conclusión: próximos pasos para la selección de pasta de soldar

Una selección de pasta de soldar eficaz es un equilibrio entre química, física y control de procesos. Al definir especificaciones claras para la aleación y el fundente, comprender los riesgos de formación de huecos (voiding) y hundimiento (slump), y validar el rendimiento mediante pruebas rigurosas, se asegura un proceso de ensamblaje de alto rendimiento. Utilice la lista de verificación proporcionada para calificar a sus proveedores y materiales, asegurando que cada impresión resulte en una unión de soldadura fiable.