Soldagem por Onda vs. Soldagem por Reflow

Soldagem por onda solda a onda e soldagem por refluxo é uma das decisões mais críticas que um engenheiro de fabricação enfrentará. A soldagem por onda tem sido um pilar da montagem de componentes de furo passante há décadas, oferecendo alto desempenho e formação confiável de junções para a aplicação adequada. Compreender como a soldagem por onda se compara à soldagem por refluxo ajuda os fabricantes a alinhar seu processo com os tipos de componentes, projetos de placa e requisitos de volume de produção.

A soldagem por onda e a soldagem por refluxo não são tecnologias concorrentes no sentido de soma zero. Cada método desempenha uma finalidade distinta dentro do ecossistema de fabricação eletrônica. A soldagem por onda destaca-se ao lidar com componentes montados em furos passantes, montagens mistas e linhas de produção em alta escala, onde a eficiência da soldagem por contato é priorizada. A soldagem por refluxo, por sua vez, domina a montagem de tecnologia de montagem em superfície (SMT). A escolha incorreta entre esses dois processos pode resultar em juntas defeituosas, aumento dos custos de retrabalho e redução da confiabilidade das placas. Este artigo explica claramente as diferenças entre eles, para que você possa tomar a decisão correta quanto ao processo a ser adotado.

Como Funciona a Soldagem por Onda

Fluxo do Processo de Soldagem por Onda

A soldagem por onda é um processo de soldagem em massa no qual uma placa de circuito impresso (PCB) passa sobre uma cuba de solda fundida. Durante a soldagem por onda, a placa é inicialmente tratada com fluxo para preparar os terminais dos componentes e as superfícies das trilhas, seguida de pré-aquecimento para ativar o fluxo e reduzir o choque térmico, e, por fim, passa sobre uma onda contínua de solda fundida. A onda de solda entra em contato com o lado inferior da placa, molhando os terminais e formando junções simultaneamente em múltiplos componentes. A soldagem por onda realiza esse processo em uma única passagem controlada, tornando-a extremamente eficiente para placas com componentes montados em furos (through-hole).

As máquinas modernas de soldagem por onda frequentemente incorporam sistemas de dupla onda, combinando uma 'onda para componentes' turbulenta com uma 'onda principal' laminar. A onda para componentes na soldagem por onda remove resíduos de fluxo e bolsas de ar dos espaços apertados entre os componentes, enquanto a onda principal forma a junta final de solda. Essa abordagem de dupla onda na soldagem por onda reduziu significativamente defeitos comuns, como pontes de solda e preenchimento insuficiente, que eram mais prevalentes em sistemas antigos de soldagem por única onda. Todo o ciclo de soldagem por onda, desde a aplicação do fluxo até o resfriamento final, é controlado rigorosamente por meio de parâmetros como velocidade do transportador, temperatura de pré-aquecimento, temperatura do banho de solda e altura da onda.

Materiais e Configuração na Soldagem por Onda

A soldagem por onda exige um reservatório de solda cuidadosamente mantido, normalmente preenchido com ligas de estanho-chumbo ou sem chumbo, como a liga SAC305. A química do fluxo utilizada na soldagem por onda é selecionada com base nos requisitos de limpeza da placa e na preferência por um processo sem limpeza ou solúvel em água. Placas ou fixações são frequentemente empregadas na soldagem por onda para mascarar componentes de montagem em superfície no lado inferior de conjuntos mistos, protegendo-os da onda de solda fundida. Um projeto adequado das fixações é essencial na soldagem por onda para evitar defeitos de sombreamento e garantir a formação completa de cada junta nos terminais de furos passantes.

Como Funciona a Soldagem por Refluxo

Fluxo do Processo de Soldagem por Refluxo

A soldagem por refluxo utiliza pasta de solda, que é uma mistura de fluxo e partículas de solda, aplicada na placa por serigrafia com molde antes da colocação dos componentes. Uma vez posicionados os componentes de montagem em superfície, a placa passa por um forno de refluxo, onde é aquecida segundo uma curva de temperatura precisamente controlada. Essa curva compreende uma zona de pré-aquecimento, uma zona de imersão (soak), uma zona de pico de refluxo e uma zona de resfriamento. Diferentemente da soldagem por onda, a soldagem por refluxo não envolve o contato da placa com um banho de solda fundida. Em vez disso, a pasta de solda derrete no local e se espalha ao redor de cada pad do componente, formando a junta à medida que esfria.

A soldagem por refluxo é ideal para dispositivos de montagem em superfície com passo fino, matrizes de esferas (BGA) e outros componentes nos quais é necessária uma deposição precisa de pasta e perfis térmicos controlados. O processo de soldagem por refluxo permite uma densidade muito elevada de componentes, razão pela qual domina a produção moderna de eletrônicos de consumo e de placas de circuito impresso (PCB) industriais compactas. Contudo, a soldagem por refluxo não foi projetada para lidar com componentes de montagem através de furos com terminais de chumbo, que a soldagem por onda trata de forma tão eficaz. Em muitas montagens avançadas, tanto a soldagem por onda quanto a soldagem por refluxo são utilizadas sequencialmente na mesma linha de produção.

Controle do Perfil Térmico na Soldagem por Refluxo

Uma das principais distinções entre a soldagem por refluxo e a soldagem por onda é o grau de personalização do perfil térmico. Os fornos de soldagem por refluxo permitem que os engenheiros definam zonas de temperatura independentes e velocidades de transporte, gerando um perfil exclusivo para cada tipo de placa. A soldagem por onda também envolve gerenciamento térmico, mas os terminais dos componentes na soldagem por onda ficam expostos ao contato com a solda por uma duração muito menor do que a exposição térmica total em um ciclo de forno de refluxo. Ambos os processos exigem um perfilamento cuidadoso, mas os modos de falha e os tipos de defeito diferem consideravelmente entre a soldagem por onda e a soldagem por refluxo.

Escolhendo entre Soldagem por Onda e Soldagem por Refluxo

Tipo de Componente como Fator Decisivo Principal

O fator principal que orienta a escolha entre soldagem por onda e soldagem por refluxo é o tipo de componente presente na placa. A soldagem por onda é o método padrão da indústria para componentes montados em furos passantes, como conectores, capacitores de grande porte e conjuntos de transformadores. Esses componentes possuem terminais que atravessam furos perfurados na placa de circuito impresso (PCB), e a soldagem por onda preenche esses furos com solda de forma eficiente e confiável. A soldagem por refluxo é a opção preferida para componentes de montagem em superfície, incluindo resistores, capacitores, circuitos integrados (CIs) e invólucros de passo fino que não suportam a imersão em uma onda de solda fundida. Quando uma placa contém tanto componentes de montagem em furos passantes quanto componentes de montagem em superfície, a soldagem por onda é frequentemente realizada como uma operação secundária após a conclusão da etapa de montagem em superfície por soldagem por refluxo.

Volume de Produção, Custo e Complexidade da Placa

A soldagem por onda geralmente oferece um custo menor por junta em volumes elevados, pois a soldagem por onda solda muitas juntas simultaneamente em uma única passagem. Para placas com um grande número de componentes montados em furos passantes, a soldagem por onda reduz o tempo de ciclo e a mão de obra em comparação com a soldagem seletiva ou a soldagem manual. A soldagem por refluxo exige uma etapa de impressão de pasta de solda e equipamentos de posicionamento preciso, o que aumenta a complexidade da configuração, mas fornece resultados excepcionais para placas SMT de alta densidade. Em cenários nos quais um fabricante produz placas de tecnologia mista em escala, combinar soldagem por onda e soldagem por refluxo em uma linha completa é tecnicamente adequado e economicamente justificável. A etapa de soldagem por onda trata todas as juntas de montagem em furos passantes, enquanto a soldagem por refluxo cobre o lado SMT, criando um processo de montagem completo e confiável.

Para produção de baixo volume ou protótipos, a soldagem seletiva pode oferecer vantagens em comparação com a soldagem por onda, pois evita a necessidade de dispositivos de máscara para solda. No entanto, para volumes de produção nos quais a soldagem por onda é viável, ela continua sendo um dos métodos de soldagem mais econômicos e comprovados disponíveis aos fabricantes de equipamentos eletrônicos. A avaliação conjunta do projeto da placa, da mistura de componentes e do volume anual orientará a decisão final entre soldagem por onda, soldagem por refluxo ou uma combinação de ambos.

Perguntas Frequentes

A soldagem por onda pode ser utilizada para componentes de montagem em superfície?

A soldagem por onda não é normalmente utilizada como processo principal para componentes de montagem em superfície (SMT). No entanto, a soldagem por onda pode ser usada para soldar componentes SMT localizados no lado inferior da placa, desde que tenham sido previamente fixados à placa com adesivo antes da passagem pela onda de solda. Essa abordagem na soldagem por onda exige uma seleção cuidadosa dos componentes e uma cura adequada do adesivo, pois nem todos os componentes SMT suportam o contato direto com a onda fundida. Dispositivos de pequeno passo (fine-pitch) e BGAs nunca são processados por soldagem por onda devido ao risco de pontes de solda e danos térmicos.

Quais são os defeitos mais comuns na soldagem por onda?

Os defeitos mais comuns na soldagem por onda incluem pontes de solda, quantidade insuficiente de solda, falhas na soldagem e estalactites de solda. As pontes de solda na soldagem por onda ocorrem quando a solda conecta dois terminais adjacentes que deveriam permanecer isolados. A quantidade insuficiente de solda na soldagem por onda geralmente resulta de baixa atividade do fluxo, velocidade incorreta do transportador ou tempo inadequado de contato com a onda. As estalactites de solda na soldagem por onda formam-se quando a solda adere a um terminal à medida que a placa sai da onda. A otimização adequada dos parâmetros de soldagem por onda e a manutenção regular do banho de solda e do bico da onda são fundamentais para minimizar esses defeitos.

A soldagem por onda ainda é relevante na fabricação moderna de PCBs?

A soldagem por onda continua altamente relevante na fabricação moderna de PCBs, especialmente em aplicações industriais, automotivas e de eletrônica de potência, nas quais os componentes de montagem em furo (through-hole) ainda são amplamente utilizados por sua resistência mecânica e capacidade de condução de corrente. A soldagem por onda também é fundamental em montagens de tecnologia mista, onde conectores de montagem em furo e componentes SMT coexistem na mesma placa. Embora a soldagem por refluxo tenha ampliado sua participação no mercado paralelamente ao crescimento da tecnologia de montagem em superfície (SMT), a soldagem por onda continua desempenhando um papel vital e insubstituível nos fluxos de trabalho completos de montagem de PCBs.