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Qué es hacer un REFLOW a una placa


Las placas electrónicas de los ordenadores sirven de soporte a un montón de componentes electrónicos que se enlazan unos con otros mediante los circuitos que hay grabados encima de la placa.

Para que se aguanten los componentes electrónicos, hay varias técnicas que en breve detallamos a continuación:

  • Modalidad "Through Hole": Las placas tienen unos agujeros por los que se insertan los alambres que conforman las patillas de los componentes electrónicos. Estos alambres hacen contacto con los circuitos mediante una soldadura de estaño-plomo, que se deposita a mano o automáticamente durante la fabricación. Los alambres sobrantes se cortan y los componentes quedan sujetos a la placa.
  • placa_through_hole

  • Modalidad "Superficial Mounting Device": Las placas ya no tienen agujeros sino una área en la que las patitas de los componentes se apoyan. Para que este contacto tenga unas garantías permanentes, se efectúa una soldadura igual que en el caso anterior. El proceso suele efectuarse de forma automática mediante soldadura por ola. En caso de tener que reparar, hay que trabajar con unas herramientas especiales como soldadores "Hotblow". La reparación es más complicada pero las ventajas respecto al otro sistema son la menor generación de residuos (recortes de patillas y virutas de placa), la automatización del proceso, y la gran miniaturización de los dispositivos que permite esa técnica.
  • placa_smd

  • Modalidad Ball Grid Array: En este caso hablamos de componentes que ya no tienen ni tan solo patillas. Los componentes tienen, bajo su cuerpo de plástico, unas áreas que se enfrentan a otras áreas en la placa con el mismo patrón. Cuando se deposita el componente en su lugar, todas estas zonas se ponen en contacto mediante centenares de pequeñas bolas de estaño-plomo. Para hacer este contacto permanente, el conjunto de componente + placa + bolas de estaño-plomo se inserta en un horno para que este último se funda y efectúe centenares de pequeñas soldaduras. La reparación de un circuito con BGA es muy difícil, pero las ventajas de miniaturización y automatización son tan grandes que la práctica totalidad de los dispositivos actuales son BGA.
  • placa BGA

El problema viene cuando en un chip BGA de una área tan pequeña como un sello postal (o menos) se genera una cantidad de calor suficiente como para que los materiales sufran dilataciones tan significativas como para romper las soldaduras.

Esto es exactamente lo que sucede con los chips de las targetas gráficas actuales, las consolas Sony Playstation, y otros dispositivos que se estropean y se consiguen reparar con un reflow.

Romper soldaduras no es un problema nuevo, eso ya pasaba hace 25 años con las televisiones, que a veces se veían mal y se arreglaban dándoles un golpe (claro síntoma de soldaduras defectuosas en el tubo de imágen). Lo que sí que es nuevo es el proceso de reparación.

Como hemos contado hace un momento, estos chips tienen las soldaduras ocultas bajo su cuerpo y no se puede acceder a estas soldaduras, ver por ejemplo la foto de un módulo de memoria.

placa_BGA

Para poder arreglar las soldaduras es necesario tener un horno especial de soldadura, que permita el siguiente proceso, que es el "Reflow":

  1. Hornear la placa para fundir otra vez el estaño-plomo de las soldaduras con el fín de sacar el chip.
  2. Limpiar las superfícies que deben efectuar contacto.
  3. Depositar bolas nuevas de estaño-plomo para efectuar la soldadura nueva.
  4. Hornear otra vez para formar la soldadura nueva

El proceso entraña una gran complicación pues es necesario controlar muy exactamente las temperaturas: una temperatura insuficiente no soldará bien o romperá otra vez rápido y una excesiva quemará el componente electrónico. Las soldaduras originales, actualmente, son de estaño sin plomo (necesita una temperatura para fundirse) mientras que las soldaduras de reemplazo suelen hacerse de aleación estaño-plomo, que funde a menos temperatura. Las propiedades mecánicas de ambas aleaciones son diferentes pero el plomo es un contaminante y se está eliminando de todos los procesos donde es posible.


Por Marc Malagelada el 06/05/2015

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