O fluxo de solda é uma formulação química que ajuda a solda a molhar as superfícies metálicas, removendo óxidos e limitando a reoxidação durante o aquecimento. Na montagem de placas de circuito impresso, ele pode ser aplicado separadamente ou vir incorporado ao fio de solda ou à pasta de solda. A escolha afeta não apenas a formação da junta, mas também os resíduos que permanecem na placa acabada.
Principais conclusões
- O fluxo ajuda a solda a molhar a junta; a liga de solda fornece o metal que forma a conexão.
- Colofônia, sem limpeza e solúvel em água descrevem a química do fluxo ou o comportamento dos resíduos. Caneta, líquido, gel, núcleo de fio ou pasta descrevem como o material é fornecido.
- A designação sem limpeza não resolve todas as questões sobre revestimento, contaminação ou confiabilidade. Antes da produção, defina o processo completo e os requisitos de verificação.
- As formulações solúveis em água geralmente exigem um processo de limpeza qualificado. Siga as instruções do produto selecionado e a especificação de montagem.
Qual é a função do fluxo de solda?
O fluxo prepara as superfícies para a soldagem e ajuda a manter condições que permitem à solda fundida molhá-las. As ilhas de cobre, os terminais dos componentes e as partículas de solda podem desenvolver películas de óxido que interferem no contato entre a solda e o metal subjacente.
Durante o aquecimento, um fluxo adequado atua de várias maneiras:
- Atua sobre os óxidos da superfície. Os ativadores da formulação atuam sobre os óxidos dentro das condições de operação previstas para o fluxo.
- Limita a oxidação adicional. O meio do fluxo ajuda a proteger as superfícies expostas durante a operação de soldagem.
- Favorece o molhamento. Com as barreiras superficiais reduzidas, a solda fundida pode se espalhar por superfícies compatíveis e formar uma junta.
O fluxo é apenas uma parte do processo. O acabamento superficial, a limpeza, a liga, a transferência de calor, o tempo e as condições dos componentes também afetam o resultado. Não é possível corrigir uma junta ruim de forma confiável simplesmente adicionando mais fluxo. Para conhecer as classificações básicas e as considerações sobre resíduos, consulte o guia da Chemtronics sobre fluxo para eletrônica.
Fluxo de solda versus pasta de solda
O fluxo de solda e a pasta de solda estão relacionados, mas não são intercambiáveis. A pasta de solda contém pó fino de liga de solda suspenso em um meio de fluxo. O fluxo separado não contém liga de solda para formar a junta.
| Material | O que fornece | Uso comum |
|---|---|---|
| Fluxo separado | Formulação de fluxo | Soldagem manual, retrabalho, soldagem por onda ou seletiva |
| Fio de solda com núcleo de fluxo | Liga de solda e fluxo dentro do fio | Soldagem manual e alguns tipos de retrabalho |
| Pasta de solda | Pó de liga de solda e um meio de fluxo | Impressão por estêncil ou aplicação antes da refusão |
O fluxo da pasta também ajuda a pasta durante o armazenamento, a impressão e a refusão. A explicação da Indium sobre o fluxo da pasta de solda descreve essas funções. Um fio com núcleo de fluxo pode fornecer fluxo suficiente para uma tarefa específica, mas um retrabalho difícil ou um procedimento específico pode exigir fluxo adicional compatível.
Tipos de fluxo de solda e seus resíduos
A comparação mais útil começa pela ficha técnica do produto: para que o fluxo foi desenvolvido, o que permanece após a soldagem e como esses resíduos devem ser tratados. As classificações comuns abaixo podem se sobrepor; elas não constituem um conjunto único de classes químicas mutuamente exclusivas.
| Descrição | Consideração típica | Resíduos e limpeza |
|---|---|---|
| À base de colofônia ou resina | Usado em muitas formulações para soldagem de eletrônicos; a atividade varia conforme o produto | Os resíduos variam. Siga as instruções do produto e os requisitos de limpeza da montagem. |
| Sem limpeza | Desenvolvido para um processo em que resíduos especificados podem permanecer após a soldagem | Deixar resíduos pode ser aceitável quando o processo completo e a aplicação são qualificados. Ainda assim, pode ser necessário limpar para um produto específico ou uma operação subsequente. |
| Solúvel em água | Desenvolvido para que os resíduos possam ser removidos por meio de um processo adequado à base de água | Geralmente exige limpeza após a soldagem; o equipamento, o tempo, a qualidade da água e o método de secagem dependem do produto e do processo. |
| Fluxo inorgânico ou ácido para encanamento | Frequentemente formulado para a limpeza agressiva de outros trabalhos em metal | Não substitua um fluxo para encanamento por um produto qualificado para eletrônica; resíduos inadequados podem danificar um conjunto. |
Como as classificações de fluxo ajudam
A IPC J-STD-004 classifica os materiais de fluxo por composição e outras características testadas, incluindo atividade e designação de haletos. Por exemplo, ROL0 indica um fluxo à base de colofônia (RO), de baixa atividade (L), com a designação 0 de haletos da norma. A designação é definida pelos critérios de ensaio aplicáveis; ela não deve ser interpretada como garantia de que não haja nenhum vestígio de haleto. Essa classificação, por si só, não comprova a compatibilidade com uma placa, revestimento, processo de limpeza ou ambiente de serviço específico. Consulte a edição aplicável e a documentação do fornecedor do material para obter as definições exatas.
O Sumário e trecho de classificação da IPC J-STD-004B é um ponto de partida útil; use a edição especificada para o trabalho ao tomar decisões de compra ou aceitação.
Como escolher o fluxo para a montagem de PCB
Escolha o fluxo em conjunto com o processo de soldagem e a estratégia prevista para os resíduos. Um material que apresenta boa molhabilidade isoladamente ainda pode ser uma escolha inadequada se seus resíduos não puderem ser removidos sob os componentes, interferirem no revestimento ou não atenderem aos requisitos de limpeza do cliente.
| Situação de montagem | Questões a definir com a empresa montadora |
|---|---|
| Eletrônica de uso geral | Quais fluxo e processo são qualificados? Os resíduos devem permanecer? Qual documentação do produto se aplica? |
| Montagem que exige limpeza | A placa, os componentes, os conectores e as etiquetas são compatíveis com o limpador, a temperatura, o enxágue e o processo de secagem? O limpador consegue alcançar e sair de áreas com pouco espaço livre? |
| Placa que receberá revestimento conformal | Os resíduos são compatíveis com o revestimento? O fornecedor do revestimento exige limpeza ou uma avaliação de aderência? |
| Montagem sensível ou de alta confiabilidade | Quais ambiente operacional, norma de aceitação, método de ensaio e registros são necessários? Como serão controladas as alterações de material ou processo? |
Não presuma que um produto solúvel em água seja automaticamente mais limpo, nem que um produto sem limpeza seja automaticamente adequado sem limpeza. Ambos dependem da execução e validação do processo previsto. Uma placa com condutores próximos, componentes com baixa altura em relação à placa ou exposição à umidade pode exigir uma avaliação de contaminação mais detalhada do que um protótipo simples.
Informe à empresa montadora o ambiente de serviço previsto, o acabamento superficial, a liga de solda, os métodos de soldagem e quaisquer planos de revestimento ou encapsulamento posteriores. O processo de montagem de PCB explica onde essas escolhas se encaixam no processo de fabricação como um todo.
Como o fluxo é aplicado nos processos de soldagem
A aplicação do fluxo varia conforme o processo. A forma de fornecimento do fluxo não deve ser confundida com sua composição química ou classificação de limpeza.
Soldagem manual e retrabalho
O fio com núcleo de fluxo fornece a liga e o fluxo juntos. O técnico também pode usar uma caneta, líquido ou gel compatível quando o procedimento exigir, por exemplo, durante a remoção de componentes ou o retrabalho de componentes de passo fino. Aplique somente o que as instruções do produto e o processo exigirem; resíduos em excesso podem dificultar a inspeção ou a limpeza posterior.
Os vapores da soldagem podem prejudicar a saúde. O Health and Safety Executive do Reino Unido identifica os vapores de fluxo à base de colofônia como causa de asma ocupacional e recomenda controlar a exposição com um sistema de extração adequado e mantido. Siga as fichas de dados de segurança do fluxo e do limpador, bem como os procedimentos do local de trabalho relativos à ventilação, aos equipamentos de proteção, ao manuseio e ao descarte. A solda sem chumbo não elimina os vapores do fluxo.
Reflow SMT
Na montagem de componentes de montagem superficial, a pasta de solda normalmente é impressa ou depositada nos pads antes da colocação dos componentes. O fluxo da pasta atua durante o aquecimento, e a liga se funde para formar as juntas. O manuseio da pasta e o perfil térmico devem ser compatíveis com o material e a montagem. Para conhecer as etapas do forno e as compensações relacionadas ao perfil, consulte o guia de soldagem por refluxo.
Soldagem por onda e seletiva
O fluxo pode ser aplicado antes de a placa entrar em contato com a solda fundida. O equipamento, a cobertura, o aquecimento e a estratégia para os resíduos são definidos de acordo com o fluxo e a montagem. Placas com tecnologias mistas podem receber mais de um fluxo durante a fabricação ou o retrabalho, por isso a compatibilidade entre esses materiais é importante.
Os resíduos de fluxo precisam ser limpos?
Os resíduos de fluxo precisam ser limpos quando as instruções do material selecionado, a especificação do produto ou um processo posterior qualificado assim exigir. A indicação “sem limpeza” significa que o produto foi projetado para uso sem uma etapa de limpeza rotineira em condições adequadas; não é uma garantia irrestrita para todas as placas e ambientes.
Antes de decidir se os resíduos devem permanecer ou ser removidos, verifique:
- Instruções do material: O fornecedor do fluxo determina a limpeza, indica um limpador compatível ou especifica um prazo?
- Requisitos da montagem: O cliente especifica um método de limpeza, uma norma, um critério de aceitação ou um resultado documentado?
- Operações posteriores: Os resíduos podem afetar a aderência do revestimento, o encapsulamento, as superfícies de contato, o acesso para testes ou outras operações?
- Acesso para limpeza: O processo consegue alcançar sob os componentes com pouco espaço livre e remover os resíduos dissolvidos, além de enxaguar e secar adequadamente o conjunto?
- Verificação: Que evidências demonstram que o processo selecionado atende aos requisitos deste produto?
Limpar resíduos de um fluxo sem limpeza não é automaticamente uma melhoria. Orientações da Indium sobre fluxo sem limpeza alertam que uma remoção incompleta pode deixar resíduos expostos e recomendam um processo de limpeza compatível quando a remoção for necessária. Qualifique todo o processo de limpeza e secagem, em vez de presumir que uma rápida aplicação de solvente com pano seja suficiente.
Como a limpeza é verificada?
A inspeção visual pode revelar depósitos evidentes, mas uma placa com aparência limpa não está necessariamente livre de contaminação relevante do ponto de vista elétrico. Diferentes testes respondem a diferentes perguntas:
- Teste ROSE avalia a contaminação iônica extraível como uma medição global, segundo um método definido. Método de teste IPC 2.3.25, revisão D descreve-o como uma ferramenta de controle de processo que não identifica espécies iônicas individuais nem prevê a confiabilidade.
- Cromatografia iônica pode identificar e quantificar espécies iônicas selecionadas em um extrato. Método de teste IPC 2.3.28, revisão B descreve o método e alerta que o procedimento de extração pode danificar alguns conjuntos.
- Teste de resistência de isolamento superficial (SIR) mede a resistência elétrica sob condições especificadas e pode ajudar a avaliar o comportamento elétrico relacionado a resíduos. A explicação da Indium sobre SIR descreve seu uso na avaliação de fluxo de solda.
Defina o método, a amostragem, os limites e qualquer qualificação específica do produto antes de iniciar a fabricação. Não adote um único limite numérico de um conjunto sem relação com o seu. O guia IPC J-STD-001 explica por que a revisão especificada, a classe do produto e as evidências acordadas são importantes.
Exemplo prático: especificar o fluxo de solda e a limpeza antes do pedido
Considere um controlador industrial ilustrativo que receberá revestimento conformal e operará em um ambiente úmido. Este é um exemplo de planejamento, não uma montagem testada nem uma recomendação de material específico.
Em vez de escrever apenas “usar fluxo de solda no-clean”, o comprador pode enviar à montadora um breve pacote de requisitos:
- Montagem e processo: Identifique a revisão da placa, o acabamento superficial, a liga de solda e as operações planejadas de refusão, soldagem por furo passante e retrabalho.
- Uso final: Descreva a exposição à umidade e quaisquer espaçamentos elétricos sensíveis ou outros requisitos de confiabilidade.
- Operação subsequente: Identifique o material de revestimento e as áreas que devem permanecer sem revestimento ou com acesso elétrico.
- Fluxo de solda e resíduos: Pergunte quais materiais são propostos para cada etapa de soldagem e se os resíduos permanecerão ou serão removidos.
- Evidências e aceitação: Antes da produção, definam a documentação relevante dos materiais, as verificações de compatibilidade de limpeza e revestimento, o método de teste, os critérios de aceitação e os registros.
- Controle de alterações: Definam em que situações uma alteração no fluxo de solda, no limpador, no perfil ou no processo de revestimento exigirá análise ou requalificação.
A montadora e o fornecedor do revestimento poderão então determinar se os materiais e o processo escolhidos são compatíveis. O objetivo é tornar a decisão rastreável antes da montagem das peças, não prescrever limpeza nem um teste específico para todas as placas.
Problemas comuns relacionados ao fluxo de solda
| Sintoma | Possíveis causas | Próxima verificação útil |
|---|---|---|
| A solda não molha bem uma ilha | Oxidação, problemas no acabamento superficial, calor insuficiente, fluxo de solda inadequado ou esgotado | Verifique a condição da superfície, o prazo de validade dos materiais e o perfil real de aquecimento. |
| Há resíduos visíveis | Formulação do fluxo de solda, quantidade aplicada, aquecimento ou processo de limpeza | Identifique o material e compare o resíduo com os requisitos do produto e do cliente. |
| A aderência do revestimento é inconsistente | Resíduos, outras contaminações, preparação do revestimento ou condições de cura | Verifique a compatibilidade entre o fluxo de solda e o revestimento, bem como o processo qualificado de limpeza e revestimento. |
| Restam resíduos sob um componente com baixa distância da placa após a limpeza | Acesso limitado do fluido, enxágue inadequado ou limpador incompatível | Avalie o acesso, a química de limpeza, as condições de enxágue e secagem e a verificação específica do produto. |
Estas são linhas de investigação, não diagnósticos. Para o controle do processo antes da refusão, inspeção de pasta de solda pode ajudar a identificar problemas de impressão que uma simples alteração do fluxo de solda não resolverá.
Perguntas frequentes sobre fluxo de solda
O fluxo de solda é condutor?
A resposta depende da formulação, do processamento, dos resíduos e do ambiente. Alguns resíduos devem permanecer após um processo qualificado sem limpeza, mas a umidade, a contaminação, o processamento incompleto ou outras condições podem afetar o comportamento elétrico. Avalie o conjunto completo em vez de presumir que todos os resíduos sejam condutores ou inofensivos.
É possível soldar sem adicionar fluxo separadamente?
Sim. O fio de solda com núcleo de fluxo e a pasta de solda já contêm fluxo, portanto talvez não seja necessário aplicá-lo separadamente em uma determinada operação. Siga as instruções do material e o procedimento de soldagem ou retrabalho aplicável.
Os resíduos de fluxo sem necessidade de limpeza são sempre seguros para deixar em uma PCB?
Não. Os produtos sem necessidade de limpeza são projetados para que os resíduos permaneçam em condições apropriadas, mas o conjunto final, o ambiente de uso, o revestimento aplicado posteriormente e os requisitos do cliente também são importantes. Valide o processo para o uso previsto.
É possível usar fluxo para encanamento em eletrônicos?
Não use fluxo para encanamento como substituto de um fluxo qualificado para eletrônicos. Escolha um material destinado a montagens eletrônicas e siga as instruções sobre resíduos e limpeza.
Pasta de solda é o mesmo que pasta de fluxo?
Não necessariamente. A pasta de solda contém pó de liga e um meio de fluxo. Um produto vendido como pasta ou gel de fluxo pode conter fluxo sem liga de solda. Leia o rótulo e a ficha técnica do produto antes de usá-lo.
Planeje em conjunto a estratégia para o fluxo e os resíduos
Um processo de soldagem confiável começa com um material compatível, aquecimento adequado e um plano claro para os resíduos deixados. Defina essas escolhas junto com os requisitos de revestimento, limpeza, verificação e aceitação antes de encomendar a montagem.
Para uma nova montagem, discuta o projeto da placa e os requisitos do processo com um fornecedor de montagem de PCBs e inclua no pedido qualquer documentação especial ou expectativa de limpeza.
