Profesionales del sector de las sector de las placas de circuito impreso (PCB) están muy familiarizados con defectos comunes de soldadura, como el «tombstoning» y el «head-in-pillow». Estos defectos suponen riesgos significativos para el rendimiento tanto de los componentes afectados como de las propias placas.
En mis conversaciones con los clientes, he observado que la terminología relacionada con estos tipos de defectos suele malinterpretarse. Es frecuente que la gente agrupe ambos en una sola categoría general. Incluso he visto cómo algunos clientes se referían a «cabeza en la almohada» como «tombstoning». Esto genera confusión, ya que estos defectos tienen causas diferentes y recomendaciones de resolución distintas.
Ambos defectos se deben a una falta de contacto y de soldadura entre dos superficies del conjunto, lo que da lugar a esta interpretación errónea. En esta entrada se describirán con claridad las características de cada uno de ellos para ofrecerte una base informativa que te permita diagnosticar tus defectos de forma eficaz y precisa.
¿Qué es el «tombstoning»?
El «tombstoning» es, sin duda, uno de los defectos más evidentes en la fabricación de placas de circuito impreso. Al observar este defecto, verás un componente colocado verticalmente sobre su extremo, que se asemeja a una lápida en un cementerio.
Este fenómeno se produce principalmente en componentes pasivos pequeños, y la causa principal es la humectación desigual de las almohadillas de soldadura. Si una almohadilla se humedece antes que la otra, la tensión superficial de la almohadilla humedecida tira del componente. Esta fuerza hace que se eleve, lo que impide la formación de una unión de soldadura completa en la almohadilla opuesta.
(Nota: Las figuras 4.1 y 4.2 de la «Guía sobre defectos de soldadura para montadores de circuitos impresos» lo ilustran muy bien.)
Solución de problemas relacionados con el «tombstoning»
Utilizamos diversos métodos de resolución de problemas para abordar el fenómeno del «tombstoning». El diseño de las almohadillas es uno de los primeros aspectos que tenemos en cuenta durante una investigación. Si las almohadillas de los componentes afectados tienen tamaños o formas diferentes, pueden contribuir a que se aplique una tensión superficial desigual al componente. A menudo recomendamos asegurarse de que las almohadillas tengan un tamaño y una forma similares para minimizar estas fuerzas opuestas.
Modificar el proceso de reflujo también puede ayudar a reducir la frecuencia con la que se produce el «tombstoning». La introducción de un perfil escalonado o de un breve tiempo de mantenimiento puede ayudar a garantizar que ambas almohadillas asociadas al componente afectado se humedezcan al mismo tiempo.
¿Qué es «Head-in-Pillow»?
A diferencia del «tombstoning», los defectos de tipo «head-in-pillow» son muy difíciles de detectar a simple vista. A menudo requieren una inspección mediante rayos X o un corte transversal para localizar su ubicación exacta.
Este defecto, que se produce principalmente en los BGA, aparece cuando la bola de soldadura del BGA no consigue fusionarse con el depósito de pasta de soldadura de la placa de circuito impreso. La deformación del BGA es la principal causa en este caso. Durante el reflujo, el BGA se calienta y se deforma, lo que puede provocar la separación entre las bolas de soldadura del BGA y los depósitos de pasta de soldadura.
Una vez finalizado el proceso de reflujo y cuando el BGA se enfría, el grado de deformación disminuye. Las bolas de soldadura y los depósitos de pasta de soldadura vuelven a entrar en contacto con el tiempo. Sin embargo, aunque la soldadura se haya fundido durante el reflujo, suele haber demasiada oxidación en las superficies de soldadura cuando vuelven a unirse. Esto impide que la soldadura se una y se forme una unión de soldadura adecuada. El resultado es un hueco entre la bola de soldadura y el depósito de pasta de soldadura, que recuerda a una persona que apoya la cabeza en una almohada.
(Nota: La figura 3.1 de la «Guía sobre defectos de soldadura para montadores de circuitos impresos» es una buena referencia en este sentido.)
Solución de problemas de «Head-in-Pillow»
Las recomendaciones para solucionar los defectos de «head-in-pillow» se centran en reducir la distancia entre las bolas de soldadura del BGA y los depósitos de pasta de soldadura en la placa de circuito impreso.
- Eficiencia de impresión: Lograr una eficiencia de transferencia eficaz durante la impresión ayuda a garantizar que no haya un espacio excesivo entre las bolas de soldadura y la pasta de soldadura antes del reflujo.
- Optimización del reflujo: Otro método consiste en optimizar el perfil de reflujo para minimizar la deformación de los BGA. Esto se puede conseguir reduciendo la temperatura y el tiempo por encima del líquido (TAL), con el fin de evitar que el componente se caliente en exceso durante la fase de reflujo.
- Selección de materiales: Además, se han desarrollado pastas de soldadura específicas, como la Indium10.8HF de Indium Corporation®, con características que permiten reducir la frecuencia de los defectos de tipo «head-in-pillow».
Aunque es difícil de detectar, los defectos relacionados con el contacto de la cabeza con la almohada se pueden corregir mediante modificaciones específicas en el proceso y los materiales.
Conclusión
Los defectos «head-in-pillow» y «tombstoning» suelen utilizarse indistintamente, pero se trata de dos fenómenos muy diferentes en las placas de circuito impreso (PCB) que requieren pasos de resolución de problemas distintos. Mientras que el «tombstoning» suele observarse en componentes pequeños que sufren fuerzas de humectación desiguales, el «head-in-pillow» se produce principalmente en los BGA que sufren deformaciones durante el proceso de reflujo.
Comprender las diferencias entre estas dos categorías de defectos ayuda a agilizar la comunicación entre el cliente y el fabricante. Asegurarse de que ambas partes estén en sintonía permite resolver estos problemas con éxito lo antes posible. Si te interesa obtener más información, consulta la «Guía Green Light para eliminar los defectos de soldadura y fabricación en el montaje de circuitos impresos» en formato digital o comprar un ejemplar en Amazon.
