Técnicas Comprovadas de Soldagem de PCB para Prevenir Problemas de Curto-Circuito

Sobre Soldagem de PCB: Seu projeto de placa de circuito impresso (PCB) sempre funciona? Você acha frustrante quando sua PCB não funciona apenas por causa de curto-circuito, talvez? Mas o que causa este curto-circuito? Muita solda, talvez. Mas não se preocupe; até engenheiros especialistas encontram problemas durante o processo de soldagem.

Então, se você está procurando soluções para os vários problemas causados pela soldagem, nós o cobrimos. Neste artigo, contaremos tudo sobre soldagem de PCB. Mencionaremos como fazer corretamente e quais problemas comuns ocorrem durante ou após o processo. E então, discutiremos como prevenir ou reduzir estes problemas de soldagem de PCB.

Vídeo tutorial de soldagem

1. Métodos de Soldagem de PCB

1.1 O que é Soldagem de PCB?

Soldagem é o método de colocar um ou mais componentes eletrônicos na PCB usando uma solda. A solda derrete e fixa os componentes eletrônicos em seus lugares. O ponto de fusão do metal de solda é menor que o das peças e da PCB. Por isso, a soldagem de PCB também é chamada de soldagem de PCB.

Portanto, o processo de soldagem tem um vasto número de aplicações. Pode ser utilizado em encanamento, reparo de eletrônicos domésticos, projetos eletrônicos e elétricos, etc. O funcionamento e desempenho do seu circuito eletrônico dependem grandemente da soldagem ideal de PCB. Primeiro, você precisa ser especialista em desenvolver o circuito PCB inteiro. E se você é inexperiente, precisa conhecer hacks de soldagem. Hacks de soldagem são métodos adequados de solda.

Nas seções seguintes, diferentes métodos de soldagem de PCB foram descritos. Leia-os cuidadosamente e comece. Você precisará de uma placa de circuito impresso, ferro de solda, chumbo de solda e fluxo. A Figura 1 mostra um ferro de solda soldando em uma placa de circuito impresso.

1.2 Tipos de Métodos de Soldagem de PCB

Métodos de soldagem são de dois tipos: soldagem forte (hard soldering) e soldagem branda (soft soldering). Além disso, a soldagem forte também se divide em duas categorias: brasagem (brazing) e soldagem de prata (silver soldering).

1.2.1 Soldagem Forte (Hard Soldering)

Esta categoria de soldagem envolve conectar dois componentes de metais por uma solda sólida, que se espalha nas fendas dos elementos visíveis devido à alta temperatura. O metal de preenchimento das fendas suporta altas temperaturas, que podem ser superiores a 450°C (840°F). Este era o conceito básico por trás da soldagem forte. Agora, contaremos sobre brasagem e soldagem de prata.

1.2.2 Soldagem de Prata (Silver Soldering)

Você precisará comprar uma liga de prata que atuará como metal de preenchimento de fendas. É um método limpo útil para fabricação de pequenos elementos, ferramentas construídas e manutenção periódica. No entanto, a soldagem de prata não é recomendada para preenchimento de fendas. Sugerimos usar um fluxo diferente para obter resultados precisos da soldagem de prata.

1.2.3 Brasagem (Braze Welding)

Na brasagem, dois componentes são conectados criando um preenchimento metálico líquido. Este preenchimento seguirá o vaso e passará pelas juntas. Então, esfriará para fornecer união sólida aos componentes eletrônicos. Magnetismo atômico e difusão são os processos responsáveis por esta união sólida. Você verá que este tipo de soldagem faz uma conexão confiável. Metal de latão é principalmente usado para preenchimento. A Figura 2 ilustra a visão próxima do elemento de cobre de brasagem desafiador.

1.2.4 Soldagem Branda (Soft Soldering)

Soldagem branda é a técnica usada para colocar peças compostas muito pequenas com pontos de fusão baixos. As características do composto teriam rachado durante o processo de soldagem. Consegue adivinhar por que? É porque a soldagem é feita em altas temperaturas. Assim, neste caso, você precisará obter uma liga de estanho para o metal de preenchimento de fendas. O ponto de fusão do metal de preenchimento não deve ser menor que 400°C (752°F). Se você procura recomendação de fonte de calor, sugerimos comprar um maçarico a gás.

Não se preocupe se você não está familiarizado com termos de soldagem como fluxo de solda, ferro, etc. No próximo capítulo, explicaremos estes termos em detalhes. Além disso, também daremos algumas dicas para o processo de soldagem.

2. Ferramentas e Dicas para Soldagem

Alguns de vocês já estarão familiarizados com todas as ferramentas necessárias para soldar a PCB. No entanto, iniciantes em eletrônica frequentemente sofrem porque começam a trabalhar sem antes obter as informações necessárias. Saber tudo antes é a chave para reduzir os vários problemas de soldagem.

Neste capítulo, contaremos tudo sobre as ferramentas necessárias e dicas para soldagem de PCB. Assim, como iniciante, você poderá soldar seus componentes eletrônicos mesmo na primeira tentativa com sucesso.

2.1 Ferramentas Necessárias para Soldagem de PCB

2.1.1 Ferro de Solda

Ferro de solda é a ferramenta essencial necessária para o processo de soldagem. Atua como fonte de calor para a solda branda. Você pode usá-lo para soldar componentes eletrônicos manualmente. Derrete o fio de solda para que ele possa correr nas fendas entre duas conexões. Para a maioria dos projetos eletrônicos, ferros de solda com capacidade de potência de 15W a 30W são os melhores.

Além disso, se você quiser soldar cabos e elementos pesados, deve comprar um ferro com maior capacidade de potência. Principalmente, capacidade de 40W ou superior será suficiente. A Figura 3 demonstra um ferro de solda e seu suporte. A Figura 4 mostra uma pistola de solda. Você pode facilmente observar a diferença em suas formas. A pistola sempre terá wattagens mais altas e precisará de corrente elétrica para passar por elas.

Figura 3: Ferro de solda colocado em seu suporte

Figura 4: Pistola de solda pronta para soldar componentes eletrônicos

2.1.2 Fluxo de Solda e Pasta de Solda

Você também precisará comprar uma pasta ou creme de solda para soldagem perfeita. Esta pasta de solda terá fluxo de solda nela. A pasta de solda é usada para prender as pernas de circuitos integrados (CIs) aos pontos de conexão em uma PCB. As pernas são os terminais dos seus CIs ou pacotes de chip.

O fluxo de solda incluído é um agente purificador químico. É benéfico para o processo de soldagem pois tem três funções primárias. Primeiro, remove ferrugem dos elementos eletrônicos que serão soldados. Segundo, mantém o ar fora e assim remove ferrugem extra. E terceiro, avança a capacidade de imersão da solda fluida. A Figura 5 ilustra a pasta de solda.

Figura 5: A pasta de solda

2.1.3 Fio de Solda e Descascador de Fio

Por fim, você indubitavelmente precisará de um fio de solda e seu descascador. O fio de solda é o fio metálico que atuará como solda branda. Tem ponto de fusão baixo e atua como preenchimento de fendas para as juntas na PCB. Em outras palavras, é simplesmente uma "solda". Você encontrará fios de solda de estanho e chumbo para projetos eletrônicos. A Figura 6 mostra um carretel de fio de solda, e a Figura 7 demonstra seu descascador.

Figura 6: Carretel de Fio de Solda

Figura 7: Um descascador de fio

2.2 Dicas para Evitar Problemas de Soldagem

Aqui, discutiremos algumas dicas que ajudarão você a evitar muitos problemas de soldagem. Primeiro, você deve usar dissipadores de calor (heat sinks). São necessários para prender fios de componentes elétricos sensíveis como circuitos integrados e transistores.

Em segundo lugar, tente manter a ponta do ferro de solda limpa e organizada. Uma ponta de ferro excelente garantirá melhor condução de calor, resultando em uma junta melhorada. Você pode usar uma esponja umedecida para limpar a ponta. Em terceiro lugar, certifique-se de que as juntas soldadas estão corretas. Porque em circuitos complexos, há chance de que algumas das conexões soldadas não estejam lá. Então, verificar após soldar cada componente eletrônico salvará a frustração no final. Você precisa confirmar que as juntas estão lá.

Em quarto lugar, você deve primeiro soldar os componentes eletrônicos minúsculos. Pequenos componentes incluem diodos, resistores, fios jumper e itens similares. E, características significativas são como transistores e capacitores. Esta dica tornará a montagem de peças na PCB mais fácil para você. Além disso, você também deve soldar os componentes eletrônicos sensíveis no final. Isso ajudará a evitar danos a eles enquanto você solda outros componentes. Características sensíveis incluem MOSFETs, CMOS, CIs, microcontroladores, etc.

No final, esta é uma dica de saúde: certifique-se de trabalhar em uma sala com ventilação suficiente. Você deve evitar a fumaça gerada pela solda branda. Esta fumaça é tóxica, e bastante ventilação garantirá que não se acumule em seu quarto. A Figura 8 ilustra a fumaça que se forma durante o processo de soldagem.

Figura 8: A fumaça que se forma durante o processo de soldagem

3. Problemas Comuns de Soldagem

Alguns problemas de soldagem podem ocorrer quando você está modelando uma placa de circuito impresso. Estes problemas podem aumentar seus custos e diminuir rendimentos de fabricação. O pior de tudo, seu produto encontrará atrasos indo da prancheta ao usuário. E, estes problemas resultam principalmente de falhas no processo de fabricação ou design de seus projetos. Felizmente, existem soluções presentes para evitar estes problemas.

Neste capítulo, discutiremos os problemas comuns de soldagem, e no próximo capítulo, discutiremos suas soluções.

3.1 Problemas de Soldagem Causados por Soldagem Manual

Os seguintes são os seis problemas comuns causados por soldagem à mão:

1. Junta Perturbada (Disturbed Joint): Uma junta perturbada resulta do movimento da solda enquanto ela solidificava. A junta pode ter uma superfície cristalina, áspera ou fosca. Também é às vezes chamada de "junta fria". A figura abaixo mostra uma junta perturbadora.

2. Junta Fria (Cold Joint): Você causará uma "junta fria" se não deixar a solda derreter completamente. A conexão de solda será ruim, e as quebras podem crescer nela com o tempo. A figura abaixo ilustra uma junta fria.

3. Junta Superaquecida (Overheated Joint): Você encontrará uma junta superaquecida se a solda não correu bem. E, consertar esta junta fica difícil por causa dos restos de fluxo queimado. A figura mostrada abaixo ilustra uma junta superaquecida.

4. Molhagem Insuficiente (Insufficient Wetting): Neste caso, a solda molha bem os terminais mas não forma uma conexão madura com o pad. Este problema pode ser causado se você não fornecer calor ao pino e ao local. A figura mostrada abaixo demonstra molhagem insuficiente.

5. Solda Insuficiente (Starved Solder): Você causará uma junta de solda insuficiente se não usar solda suficiente. Resultará em uma junta fraca e pode causar quebras por estresse e danos com o tempo. A figura mostrada abaixo demonstra a junta de solda insuficiente.

6. Muita Solda (Too Much Solder): Você não deve colocar muita solda em uma junta pois isso também causa problema. Há chance de que nem o pad nem o pino sejam molhados. Certifique-se de dar à junta de solda uma superfície côncava, como mostrado na figura abaixo.

3.2 Problemas de Soldagem Causados por Fabricantes

Se você pensa que problemas de soldagem são causados apenas por trabalho manual, você está errado. Mesmo fabricantes de PCB, usando máquinas, podem causar problemas de soldagem que devem ser enfrentados. Os seguintes são os quatro problemas comuns causados por fabricantes:

1. Ponte de Solda (Solder Bridge): Em uma ponte de solda, duas juntas de solda fazem uma conexão inesperada. Esta conexão pode resultar em curtos-circuitos no seu circuito. A figura mostrada abaixo demonstra uma ponte de solda.

2. Componentes Levantados (Lifted Components): Durante o processo de solda por onda realizado pelos fabricantes, componentes eletrônicos podem subir da superfície da sua PCB. A figura mostrada abaixo ilustra componentes levantados.

3. Pads Levantados (Lifted Pads): Quando fabricantes tentam dessoldar componentes, seus pads podem ser levantados da superfície da sua PCB. A figura mostrada abaixo demonstra pads levantados.

4. Esfera de Solda (Solder Ball): Em esfera de solda, um pequeno pedaço de solda gruda na sua PCB. Acontece durante o processo de solda por onda. A figura mostrada abaixo mostra uma esfera de solda.

4. Técnicas para Reduzir Problemas de Soldagem

Este capítulo explicará em detalhes como você pode reparar rapidamente todos os problemas de soldagem mencionados anteriormente.

• Reparar Junta Perturbada: Você pode reaquecê-la e dar tempo para esfriar sem interrupção.
• Reparar Junta Fria: Aqui novamente, você pode reaquecer até a solda começar a fluir.
• Reparar Junta Superaquecida: Limpe sua PCB usando uma escova de dentes ou um pouco de álcool isopropílico. Eliminará o fluxo queimado.
• Reparar Molhagem Insuficiente: Você precisa simplesmente colocar a ponta do ferro quente na extremidade da junta até a solda começar a fluir. Esta solda líquida então cobrirá o pad.
• Reparar Solda Insuficiente: Você deve adicionar mais solda após reaquecer a junta.
• Reparar Excesso de Solda: Solda em excesso pode ser retirada com ponta de ferro quente, fita de dessoldar (solder wick) ou sugador de solda (solder-sucker).
• Reparar Ponte de Solda: Solda em excesso pode ser retirada com ponta de ferro quente, fita de dessoldar ou sugador de solda.
• Prevenir Componentes Levantados: Fabricantes devem usar uma PCB robusta durante o processo de solda por onda. A PCB não deve dobrar se os elementos estão ficando planos.
• Reparar Pad Levantado: Você pode conectar o terminal a um traço de cobre ainda no lugar soldando.
• Prevenir Esfera de Solda: Novamente, pode ser reparado reaquecendo. Para prevenção, fabricantes não devem definir temperaturas muito altas na máquina de solda por onda.

5. Conclusão

Neste artigo, explicamos tudo que você precisa saber sobre soldagem de PCB. Nosso objetivo principal foi contar sobre os métodos e técnicas para reduzir problemas de soldagem. Mas antes de pular direto para isso, também mencionamos as informações de fundo necessárias. Além disso, também incluímos dicas que ajudarão você a evitar estes problemas em primeiro lugar.

Se ainda tiver alguma dúvida, pode nos contatar em ADMIN@MFGROBOTS.COM. Nossa equipe de especialistas e engenheiros terá mais prazer em ajudar você.