Cómo usar la máscara de puntos para la soldadura por onda y el recubrimiento conformado

Digamos que es un fabricante de placas de circuitos impresos (PCB) por contrato y que su cliente acaba de hacer un cambio de ingeniería que deja abiertas varias vías de agujeros pasantes. Si la pasa por la onda tal cual y suelda sobre los agujeros vacíos, la PCB no funcionará correctamente. ¿Cómo se mantiene el proyecto conforme a los plazos y al presupuesto previstos?

La máscara de puntos, comúnmente llamada "máscara de soldadura temporal", puede usarse para proteger los agujeros pasantes abiertos o "vías" en la soldadura por onda. La soldadura no se moja ni se pega y soporta las temperaturas de la soldadura sin carbonización y sin hacer burbujas. Al terminar, la máscara se quita o se lava en el proceso de limpieza de la PCB.

¿Por qué necesita una máscara de puntos? Las PCB suelen estar diseñadas para distintos modelos, por lo que algunas zonas de la placa pueden quedar vacantes en función de las características de un modelo concreto. Esto permite mayores economías de escala para la producción de placas sin recubrimiento, pero puede aumentar la complejidad del proceso de montaje.

La máscara se aplica sobre los agujeros pasantes abiertos de una placa de circuito impreso en el proceso de soldadura por onda para asegurarse de que permanecen abiertos. Esto es necesario porque sin la máscara, cualquier zona de contacto en la parte inferior de la placa de circuito impreso se fundirá y posteriormente se soldará. Sin embargo, la soldadura no se adhiere a la máscara, por lo que la zona que está debajo permanecerá libre de soldadura.

Máscara para el recubrimiento conformado
Otro uso habitual de la máscara de soldadura temporal es proteger las zonas de contacto y los componentes químicamente sensibles cuando se pulveriza o se sumerge el recubrimiento conformado. El recubrimiento conformado suele ser aislante de la electricidad, hasta cierto punto, por lo que si se aplica sobre una zona de contacto, afectará negativamente a su conductividad.

Además, algunos componentes están hechos de materiales sensibles que pueden dañarse por los disolventes fuertes utilizados en el recubrimiento conformado, por lo que deben protegerse con una máscara de protección contra manchas. También es necesario proteger los componentes electromecánicos con partes móviles.

La máscara de soldadura frente a la máscara resistente a la soldadura
Aunque a menudo se le llama "máscara de soldadura", no hay que confundir la máscara de soldadura temporal con la máscara de soldadura "permanente", también llamada "máscara resistente a la soldadura". La máscara de soldadura temporal no debe usarse para reparar la máscara resistente a la soldadura. Si necesita reparar grietas o astillas en un recubrimiento de PCB, Techspray ofrece el bolígrafo de recubrimiento verde TraceTech.

La máscara frente a la cinta Kapton y las botas
Además de la máscara de soldadura temporal, se puede utilizar cinta de poliimida (comúnmente llamada cinta Kapton, una marca de E.I. du Pont de Nemours) o botas de silicona prefabricadas para cubrir determinadas zonas de la placa de circuito. La cinta de poliimida es popular porque está disponible y se aplica rápidamente, sin tener que preocuparse por el tiempo de curado. Una bota simplemente se ajusta a la zona a enmascarar.

La principal ventaja de la máscara de soldadura temporal sobre estos otros métodos es su flexibilidad. La cinta Kapton por lo general viene en rollos o en forma de molde. Las botas de enmascarar están prefabricadas, por lo que hay que pedirlas con mucha antelación a la producción. Estas soluciones funcionan el 80 % de las veces, pero siempre hay circunstancias especiales que pueden sorprendernos. ¡Ahí es donde la máscara de puntos es una solución perfecta!

Además, el adhesivo en la cinta puede dejar residuos que pueden crear problemas de humectación para el recubrimiento conformado. Las botas también se deben limpiar periódicamente, ya que están recubiertas con fundente horneado, o simplemente se desechan.

La máscara de soldadura temporal Techspray WonderMASK® puede proteger los agujeros pasantes, contactos, clavijas, postes, terminales y dedos de oro durante la soldadura por onda. Estos productos ofrecen protección a corto plazo y a alta temperatura contra la soldadura fundida, y no dejan residuos iónicos o corrosivos. Las máscaras de soldadura WonderMASK® están disponibles en cómodas botellas exprimibles para una aplicación de precisión o en galones para aplicaciones automatizadas.

Aplicaciones comunes de la máscara de soldadura temporal

Si piensa en una máscara de puntos como la cinta adhesiva líquida, puede imaginar todo tipo de usos creativos para ella. Los ingenieros de procesos de EMS se enfrentan constantemente al reto de satisfacer los requisitos de una amplia variedad de clientes. Las soluciones a menudo hay que encontrarlas dentro de plazos y presupuestos ajustados que se han establecido sin tener en cuenta todas las variables. La máscara de soldadura temporal es una herramienta importante en la caja de herramientas del ingeniero de procesos, porque se puede conectar a diversas aplicaciones para resolver problemas inmediatos de ensamblaje:

  1. Proteger las vías abiertas en la soldadura por onda: como se mencionó anteriormente, este es el uso más común de la máscara de puntos. Para asegurar que las vías abiertas permanezcan abiertas y que no se suelden en el proceso de soldadura por onda, la máscara se aplica estratégicamente. La soldadura no se moja para aplicar la máscara, por lo que las zonas de debajo permanecerán libres de soldadura.
  2. Enmascarar el recubrimiento conformado: cuando se pulveriza un recubrimiento conformado con un PCB o se sumerge la placa en el recubrimiento, a menudo hay zonas que no deben cubrirse, como las zonas de contacto. Los recubrimientos conformados suelen ser aislantes de la electricidad, por lo que si se recubren sobre una zona de contacto, afectará negativamente a su conductividad. Además, algunos componentes están hechos de materiales sensibles que pueden dañarse debido a los fuertes disolventes utilizados en los recubrimientos conformados, por lo que puede ser necesario protegerlos con una máscara de puntos protectora. Esto no supone un problema tan grave cuando se utiliza un sistema de rociado selectivo, pero si se aplica el recubrimiento desde una lata de aerosol, a través de un rociador manual o un proceso de inmersión, a menudo es necesario enmascarar.
  3. Enmascarar los componentes: los componentes SMT (tecnología de montaje en superficie) y BGA (matriz de rejilla de bolas) suelen tener zonas de separación, que son el espacio entre el componente y la superficie de la placa, muy reducidas. Incluso cuando se aplica un recubrimiento conformado con un sistema de rociado selectivo, existe el riesgo de que el material se filtre bajo el componente por acción capilar. Se puede aplicar una capa de máscara alrededor del componente para crear una barrera.
  4. Sujetar los componentes en su lugar cuando se sueldan placas de dos caras: Cuando se ensamblan placas de circuitos SMT de dos caras, puede ser difícil soldar los componentes de la parte inferior de la placa sin dañar los componentes de la parte superior. En la primera pasada por el horno de reflujo, la gravedad mantiene los componentes en su lugar mientras la soldadura se derrite y luego se solidifica. Para el segundo paso por el horno de reflujo, los componentes más grandes pueden mostrar una mayor tendencia a caerse. Se puede aplicar una máscara de soldadura temporal en las esquinas de las BGA y otros componentes grandes para mantenerlos en su lugar, luego la máscara se retira al final del proceso de ensamblaje.
  5. Proteger los componentes sensibles al calor en el proceso de reflujo: La máscara puede proporcionar aislamiento térmico para los componentes sensibles al calor que deben pasar por un proceso de soldadura de onda o reflujo. Como la máscara de soldadura temporal no está diseñada para esta aplicación, los fabricantes del material probablemente serán de poca ayuda a la hora de calificar el producto.

 

Cómo aplicar la máscara de soldadura temporal para la soldadura por onda

La máscara de puntos puede aplicarse a mano, prescindir de un sistema neumático, o estamparse en plantilla. Cada método de aplicación tiene sus propias ventajas, desventajas y retos.

Aplicación manual
La aplicación manual de la máscara es el método más común porque es simple, requiere poca preparación y no requiere inversión de capital en equipo. Simplemente se presiona la botella para aplicar la máscara en las zonas que necesitan protección. Aunque parece a prueba de errores, la forma en que sujete el frasco puede influir mucho en la facilidad con que se quita la máscara.

Es habitual sujetar la botella en posición vertical mientras mueve la punta dispensadora por la placa. Esto puede causar tres problemas potenciales:

  1. La máscara se puede pegar al interior de las vías y se puede sacar el hongo por el otro lado. Esto crea un tapón en la parte inferior y aumenta la posibilidad de rotura al quitar la máscara.
  2. Si se quita la máscara en un sistema de limpieza acuoso, el agua tendrá problemas para penetrar dentro de los agujeros de la máscara.
  3. Cuando se mantiene la botella a 90°, la gota de la máscara suele ser más delgada. Esta perla es su cuerda de tracción cuando retira la máscara, por lo que es más probable que una tira más delgada se rompa.

Dispensación de la máscara neumática
Los sistemas de dispensación neumática reducen la variabilidad en el proceso de aplicación y abren la posibilidad de la dispensación automática. Cuando se utiliza un sistema de dispensación neumática, la máscara se presuriza con aire comprimido o nitrógeno y se empuja a través de una punta de dispensación. En este tipo de aplicación, las puntas obstruidas son el mayor inconveniente.

Muchas máscaras tienen un alto grado de curación, lo que significa que la presión acelera el proceso de curación. Si ese es el caso, la máscara tenderá a obstruir la punta de dispensación a medida que aumente la presión. La máscara despegable WonderMASK Plas máscaras lavables WonderMASK WSOLWonderMASK W tienen un alto grado de curación, por lo que evitarán este problema.

Los fragmentos de máscara curados en el depósito también son preocupantes, porque pueden atravesar el sistema de dispensación y obstruir la punta. Usar nitrógeno en lugar de aire ambiental para presurizar el sistema puede evitar el curado en el depósito. Si hay peladuras en el depósito o en el contenedor original de la máscara antes de que se transfiera el material, se debe despegar la máscara curada en lugar de mezclarla con el material no curado.

Si es necesario diluir la viscosidad de la máscara, mézclela cuidadosamente en agua desionizada (DI). Mezcle lentamente para evitar sacudidas, lo que añade burbujas de aire a la máscara y puede crear vacíos.

Máscara de estampación de plantillas
No es poco común que la máscara se aplique con una plantilla, que es similar a la estampación de máscara de soldadura SMT. La elección de una máscara apropiada para la estampación de la plantilla es fundamental, ya que la viscosidad tiene que ser lo suficientemente elevada como para que se imprima sin que fluya debajo de la plantilla. Las máscaras lavables facilitan la limpieza de la plantilla. Las máscaras despegables se deben limpiar antes de curar o se deben desmontar después de que se curen por completo. Evite la estampación en pantalla con una pantalla de malla fina por los posibles problemas de limpieza.

Cómo aplicar la máscara de soldadura temporal para el recubrimiento conformado
El uso de la máscara para el recubrimiento conformado es un proceso simple que requiere poca configuración y no requiere equipo de capital. Primero se aplica la máscara en las zonas de contacto y se deja que la máscara se cure por completo. Luego se aplica la capa conformada sobre la zona enmascarada. Después de que el recubrimiento se seque al tacto, pero antes de que esté completamente curado, se quita la máscara.

La máscara despegable se recomienda para el recubrimiento conformado. Los recubrimientos conformados repelen el agua, por lo que una máscara lavable será difícil de quitar de debajo del recubrimiento. Se recomienda el látex natural, porque la máscara sintética a veces puede interactuar con los disolventes agresivos utilizados en el recubrimiento conformado. Para tener el borde enmascarado más limpio, despegue la máscara antes de que el recubrimiento esté completamente curado. De lo contrario, podría causar que el borde se agriete, se desgarre, o incluso que se levante el recubrimiento.

Curar la máscara de soldadura temporal

Dado que una máscara de curado completo puede llevar desde 30 minutos hasta un día completo, el proceso de curado exige una planificación para evitar el atasco del proceso de montaje de las PCB.

Aunque puede ser tentador introducir una placa enmascarada en el proceso de soldadura más pronto que tarde, esta costumbre puede causar serios problemas. Cuando una máscara no curada choca con una soldadura fundida, los componentes líquidos de la máscara se vaporizan instantáneamente y, si la capa curada no es lo suficientemente gruesa, saldrán a la fuerza. Esto puede abrir huecos en la máscara e incluso causar que se reviente y arroje cordones de soldadura por toda la PCB.

El ciclo de precalentamiento en los equipos de soldadura por onda puede acelerar el curado, pero se sigue recomendando cierto tratamiento previo al curado. Antes de colocar una placa de enmascarar en el transportador, la máscara no debe ser pegajosa y debe tener una capa gruesa. Además, tendrá que probar dentro de su propio proceso porque depende del material de la máscara, del grosor del cordón y del perfil térmico. No recomendamos cambiar el perfil térmico de su equipo para acelerar el proceso de curado de la máscara, ya que eso puede dar lugar a otros problemas, como el estrés térmico de los componentes sensibles.

Si la velocidad es el factor más importante, considere la posibilidad de usar máscaras de soldadura de látex natural. WonderMASK PX es la máscara de curado más rápida disponible, por lo que se curará completamente en 20 minutos, según el grosor del cordón. En lugar de despegar y luego curar por dentro, como la mayoría de las máscaras, la capa de WonderMASK PX se espesa y se cura por completo de una sola vez. Eso hace que sea perfecta para cuando se necesitan perlas gruesas de máscara.

 

Cómo retirar la máscara de soldadura temporal

Ya que estamos hablando de una máscara de soldadura temporal, hay que quitarla al final del proceso de montaje de la PCB. Las máscaras despegables se suelen quitar a mano o con pinzas. Techspray ofrece varias máscaras despegables:

  • La WonderMASK P es una máscara de látex sintético, por lo que no contiene amoníaco. Esto hace que sea más agradable para la nariz y más segura para los metales sensibles como el oro, el latón o el aluminio.
  • La WonderMASK PX es nuestra máscara de curado más rápida y es ideal cuando se aplican cuentas gruesas.
  • La Techform TC-533 estaba previamente disponible en Kester. Se cura rápidamente y tiene una alta resistencia al espumillón. Es ideal si le preocupa una posible rotura o para el recubrimiento conformado.

La máscara lavable está diseñada para poder retirarla en sistemas de lavado con agua en línea o por lotes. Si utiliza un sistema de circuito cerrado, que filtra y recircula el agua de lavado, asegúrese de utilizar una máscara compatible con sus filtros físicos y camas de iones. Techspray ofrece tres máscaras lavables diferentes:

  • La WonderMASK WSOL es totalmente soluble en agua, por lo que es compatible en sistemas de lavado de circuito cerrado. No dañará las camas de filtros de iones ni obstruirá los filtros de malla.
  • La WonderMASK W no es inflamable y se cura más rápidamente que la WonderMASK WSOL.
  • La WonderMASK WA es similar a la WonderMASK W, pero con una viscosidad que se adapta mejor a los sistemas de dispensación neumática.

Si retira la máscara en un sistema por agua en línea o por lotes y se produce espuma, es un indicio de que: a) se está devolviendo demasiado material de la máscara a su sistema de limpieza; o b) está interactuando con el flujo disuelto en la misma agua de lavado. Esto se resuelve normalmente sustituyendo el agua de lavado por agua dulce desionizada. Se puede añadir el antiespumante Techspray DF1 como solución provisional.

El laboratorio de Techspray está disponible para ayudarle a calificar los productos, establecer su proceso de enmascarado o diagnosticar problemas de enmascarado. Para más información, acceda al sitio web www.techspray.com o llame al 800-858-4043.

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