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martes, 30 de diciembre de 2014

Componentes de Montaje Superficial SMD: Técnicas de Reparación

La mayoría de los equipos electrónicos modernos utilizan pequeños componentes SMD (Surface Mount Devices – Dispositivos de montaje superficial), en vez de usar los componentes con encapsulados preparados para el montaje tradicional.

Los componentes SMD son muy convenientes para las líneas de producción, pues su montaje y soldado es mucho más sencillo de automatizar, y por otro lado ocupan mucho menos tamaño que los componentes con encapsulados tradicionales, y son menos costosos. Esto permite tener equipos electrónicos con menores costos y tamaños. Sin embargo, como todo en la vida, también tiene sus desventajas, pues la manipulación de los componentes SMD es bastante complicada por sus pequeñas superficies y requiere un instrumental adicional para el técnico reparador.

Los televisores LED, LCD, plasma e inclusive los TRC de última generación utilizan componentes SMD, por lo cual, no es extraño encontrarnos con ellos mezclados con algunos componentes con encapsulados tradicionales. Además, cualquier otro dispositivo o periférico electrónico moderno emplea componentes SMD. Por ejemplo, laptops, notebooks, Smart TVs, tablets, reproductores de BluRay, DVD y Home Theater, todos ellos tienen componentes SMD. A esta lista se pueden incluir todos los teléfonos celulares, smartphones e inclusive, toda clase de juguetes electrónicos.

Para trabajar en tareas de diagnóstico y reparación con esta clase de componentes, es necesario utilizar técnicas apropiadas. A continuación, vamos a explicar una serie de procedimientos para soldar y desoldar componentes SMD, si no disponemos de un kit de herramientas profesional específico para trabajar con ellos.

Soldadura de Componentes SMD


A continuación, vamos a explicar diferentes métodos para poder soldar componentes SMD, dependiendo del encapsulado que utilizan.

Soldando Pata por Pata

El método de soldadura pata por pata (pin by pin) es aplicable a las siguientes clases de componentes SMD:
·       Diodos.
·       Capacitores.
·       Resistores.
·       Componentes en encapsulados SOP (Small Outline Package – Encapsulado de contorno reducido) y QFP (Quad Flat Package – Encapsulado cuadrangular plano) con separaciones entre pads mayores o iguales a 0,0315”. Por ejemplo, los encapsulados SO.050” y SO.80mm.
·       Componentes en encapsulados SOT y Mini. Por ejemplo, los encapsulados SOT223; SOT23; SOT143; SOT89; Mini-5P y Mini-6P.

Nota: se denominan pads a los ojalillos (arandelas) de cobre de un circuito impreso, útiles para soldar los componentes. Tienen agujeros para colocar las patas o pines de los componentes convencionales. Cuando no tienen agujeros, son para montar los componentes SMD. 


Para soldar un capacitor SMD pata por pata, siga estos pasos:
  1. Coloque una pequeña cantidad de estaño en uno de los dos pads (aproximadamente hasta alcanzar una altura de 0,5 mm).
  2. Tome el componente SMD con una pinza muy fina y con mucho cuidado. Coloque el componente sobre los pads y luego desplácelo suavemente hacia el lado que está sin estaño, para que quede paralelo al circuito impreso. Caliente con un soldador de punta muy fina el pad que tiene estaño y desplace suavemente el componente hacia ese pad, para que quede centrado entre ambos pads.
  3. Utilizando una brusela o una pinza, empuje con suavidad la pieza hacia abajo y caliente el pad con estaño nuevamente para conseguir que el componente quede colocado sobre el circuito impreso.
  4. Suelde el otro pad con estaño. Nota: las soldaduras no deben quedar como esferas en cada uno de los pads. Una juntura bien soldada con componentes SMD debe tener una línea curva de estaño desde el final del pad hasta la parte superior del componente. Si quedan esferas, es que se ha aplicado demasiado estaño.
Para soldar un componente SMD con encapsulado SOP pata por pata, siga estos pasos:

  1. Coloque una pequeña cantidad de estaño en uno de los pads en alguna esquina (aproximadamente hasta alcanzar una altura de 0,5 mm).
  2. Tome el componente SMD con una pinza muy fina y con mucho cuidado. Coloque el componente sobre los pads. Caliente con un soldador de punta muy fina el pad que tiene estaño y desplace suavemente el componente para que todos los pads queden perfectamente alineados con las patitas del componente. Utilizando una brusela o una pinza, empuje con suavidad la pieza hacia abajo y caliente el pad con estaño nuevamente para conseguir que el componente quede colocado sobre el circuito impreso.
  3. Ahora, suelde cuidadosamente el resto de las patas con estaño, una por vez.

Para soldar un componente SMD con un encapsulado SOT o Mini, pata por pata, siga estos pasos:

  1. Coloque una pequeña cantidad de estaño en uno de los tres pads (aproximadamente hasta alcanzar una altura de 0,5 mm).
  2. Tome el componente SMD con una pinza muy fina y con mucho cuidado. Coloque el componente sobre los pads y luego desplácelo suavemente hacia el que está sin estaño, para que quede paralelo al circuito impreso. Caliente con un soldador de punta muy fina el pad que tiene estaño y desplace suavemente el componente hacia ese pad para que quede centrado entre los tres pads.
  3. Utilizando una brusela o una pinza, empuje con suavidad la pieza hacia abajo y caliente el pad con estaño nuevamente para conseguir que el componente quede colocado sobre el circuito impreso.
  4. Suelde los dos pads restantes con estaño.


Soldando por Inundación y Succión

El método de soldadura por inundación y succión (flood and suck) es aplicable a las siguientes clases de componentes SMD: Componentes en encapsulados SOP (Small Outline Package – Encapsulado de contorno reducido), QFP (Quad Flat Package – Encapsulado cuadrangular plano) y TQFP (Thin Quad Flat Package – Encapsulado cuadrangular plano fino) con separaciones entre pads menores o iguales a 0,0315”. Por ejemplo, los encapsulados SO.025”; SO.65mm; SO.50mm; SO.40mm y SO.30mm.

Para soldar un componente SMD con encapsulado SOP usando el método de inundación y succión, siga estos pasos:

  1. Coloque una pequeña cantidad de estaño en uno de los pads en alguna esquina (aproximadamente hasta alcanzar una altura de 0,5 mm).
  2. Tome el componente SMD con una pinza muy fina y con mucho cuidado. Coloque el componente sobre los pads. Caliente con un soldador de punta muy fina el pad que tiene estaño y desplace suavemente el componente para que todos los pads queden perfectamente alineados con las patitas del componente. Utilizando una brusela o una pinza, empuje con suavidad la pieza hacia abajo y caliente el pad con estaño nuevamente para conseguir que el componente quede colocado sobre el circuito impreso.
  3. Inunde una de las filas de patitas con estaño de manera tal que se forme un flujo continuo de estaño entre las patitas. Realice el mismo proceso para la otra fila.
  4. Caliente el estaño de dos o tres patitas de una de las filas con la punta del soldador hasta que el estaño comience a derretirse. Retire el soldador rápidamente y succione el estaño que se encuentra entre las patitas utilizando un succionador o chupador de estaño.
  5. Repita el paso 4 cada dos o tres patitas hasta completar todas las filas.
  6. Finalmente, verifique todas las patitas para controlar que no haya quedado estaño entre ellas. Si es así, debe aplicar nuevamente la punta del soldador y luego succionar el estaño.
Nota: este método funciona para los componentes SMD debido a que solamente se succiona el estaño que se encuentra entre las patitas y no el que está entre el pad y la patita, que conforma la soldadura necesaria.

Para soldar un componente SMD con encapsulado TQFP usando el método de inundación y succión, siga estos pasos:
  1. Coloque una pequeña cantidad de estaño en uno de los pads en alguna esquina (aproximadamente hasta alcanzar una altura de 0,5 mm).
  2. Tome el componente SMD con una pinza muy fina y con mucho cuidado. Coloque el componente sobre los pads. Caliente con un soldador de punta muy fina el pad que tiene estaño y desplace suavemente el componente para que todos los pads queden perfectamente alineados con las patitas del componente. Utilizando una brusela o una pinza, empuje con suavidad la pieza hacia abajo y caliente el pad con estaño nuevamente para conseguir que el componente quede colocado sobre el circuito impreso.
  3. Inunde una de las filas de patitas con estaño de manera tal que se forme un flujo continuo de estaño entre las patitas. Realice el mismo proceso para las otras tres filas.
  4. Caliente el estaño de dos o tres patitas de una de las filas con la punta del soldador hasta que el estaño comience a derretirse. Retire el soldador rápidamente y succione el estaño que se encuentra entre las patitas utilizando un succionador o chupador de estaño.
  5. Repita el paso 4 cada dos o tres patitas hasta completar todas las filas.
  6. Finalmente, verifique todas las patitas para controlar que no haya quedado estaño entre ellas. Si es así, debe aplicar nuevamente la punta del soldador y luego succionar el estaño.

Soldando con Pasta para Soldar


El método de soldadura con pasta para soldar (solder paste) y pistola de calor es aplicable a los componentes SMD que utilizan los siguientes encapsulados:
·       BGA.
·       MLF.
·       MLA.

Generalmente, resulta muy difícil acceder a las patas de los componentes que utilizan esos encapsulados.


Para soldar utilizando pasta para soldar con una pistola de calor, siga estos pasos:
  1. Tome el componente SMD con una pinza muy fina y con mucho cuidado. Coloque el componente sobre los pads con la ubicación exacta en la cual se debe soldar al circuito impreso. Si fuera necesario, utilice un marcador indeleble para identificar unívocamente la posición necesaria. Luego, retire el componente.
  2. Extienda una capa fina de pasta para soldar (solder paste) sobre los pads que serán ocupados por las patitas del componente SMD. El grosor de la pasta de soldar colocada debe ser tal que los pads queden parcialmente visibles. La cantidad exacta se va aprendiendo con el uso, pues no existen fórmulas exactas para determinarla.
  3. Tome nuevamente el componente SMD con una pinza muy fina y con mucho cuidado. Coloque el componente sobre los pads con la ubicación exacta en la cual se debe soldar al circuito impreso. Utilice una brusela para mantener el componente en la posición exacta presionado sobre el circuito impreso mientras se aplica el calor. Utilice la pistola de calor para aplicar calor a la superficie a soldar, manteniendo la pistola a unos 8 cm de la plaqueta. Nota: es importante que los extremos de la brusela que mantiene al componente en la posición exacta no sean de metal, pues sino transmitirán el calor y pueden ocasionar una quemadura en la mano de quién está sosteniéndola.
  4. Mantenga la pistola de calor hasta que la pasta para soldar se haya disuelto en estaño en todas las patitas del componente. Generalmente, tardará entre 20 y 40 segundos en completar este proceso. Tenga cuidado de no pasar de ese tiempo, pues se puede dañar el componente si se lo somete a temperaturas extremas. Sople sobre el componente para endurecer la soldadura y compruebe que todas las patitas estén correctamente soldadas, y que no existan puentes no deseados entre ellas. Si así fuera, deberá corregirlas utilizando un soldador y un succionador o chupador de estaño. Para la próxima vez tenga en cuenta que debe colocar menos pasta para soldar.
La pasta para soldar se suele comercializar en casas de ventas de componentes electrónicos en potes

Desoldadura de Componentes SMD

A continuación, vamos a explicar diferentes métodos para poder desoldar componentes SMD sin utilizar herramientas sofisticadas, dependiendo del encapsulado que utilizan.

Para desoldar un componente SMD de dos patitas utilizando herramientas convencionales disponibles en cualquier taller de reparación, siga estos pasos:


  1. Caliente uno de los lados con un soldador hasta que el estaño se derrita y luego alterne el soldador rápidamente de un lado al otro hasta que estén ambos derretidos.
  2. En unos pocos segundos el componente se desprenderá. 
  3. Tome el componente SMD con una pinza muy fina o de depilar, y con mucho cuidado. Retire el componente SMD del circuito impreso.

Para desoldar un componente SMD con encapsulado SOP utilizando herramientas convencionales disponibles en cualquier taller de reparación, siga estos pasos:


  1. Inunde cada una de las filas de patitas con estaño de manera tal que se forme un flujo continuo de estaño entre las patitas. Realice este proceso para todas las filas. Prepare un pequeño destornillador o una herramienta para hacer una suave palanca para poder retirar el componente como se indica en los pasos siguientes.
  2. Caliente una de las filas moviendo el soldador de un lado al otro para que se derrita todo el estaño de esa fila. Inserte el destornillador (o la herramienta mencionada en el paso anterior) en el lado con el estaño derretido y empuje suavemente el componente hacia arriba hasta que las patitas estén despegadas de la plaqueta. Tenga mucho cuidado en este paso, pues si hace un movimiento brusco, puede saltar el estaño y quemarlo o bien dañar el componente.
  3. Succione el estaño que haya quedado entre los pads y las patitas utilizando un succionador o chupador de estaño.
  4. Tome el componente SMD con una pinza muy fina o de depilar. Caliente la otra fila moviendo el soldador de un lado al otro para que se derrita todo el estaño de esa fila, y cuando lo esté, retire el componente SMD con mucho cuidado.
  5. Succione el estaño que haya quedado en los pads, luego de retirar el componente, dejando el circuito impreso preparado para colocar el nuevo componente SMD. Puede hacerlo utilizando una malla desoldadora o un succionador o chupador de estaño. Es muy conveniente el uso de una malla desoldadora, pues es mucho más sencillo y queda mejor limpio de estaño.


Nota: los componentes SMD con encapsulados BGA, MLF y MLA son los más complicados de desoldar, pues tienen la mayor cantidad de patitas y con poca separación entre ellas. Una de las técnicas posibles es la explicada para los componentes SMD con encapsulado SOP, sin embargo, a veces resulta difícil de llevar a cabo.

Otra opción es utilizar una pistola de calor, pero existen grandes posibilidades que se dañe al componente por las altas temperaturas sostenidas. Si se va a reemplazar el componente por uno nuevo y no importa si se daña, puede ser una técnica a tener en cuenta.

Para desoldar un componente SMD con encapsulados BGA, MLF o MLA utilizando una pistola de calor, siga estos pasos:


  1. Cubra la parte inferior de las filas de patas del componente y los pads de la plaqueta con una lámina de estaño. No cubra la parte plástica del componente.
  2. Utilice la pistola de calor para aplicar calor a la superficie a desoldar, manteniéndola a unos 8 cm de la plaqueta.
  3. Utilice una brusela para mantener el componente en la posición exacta presionado sobre el circuito impreso mientras se aplica el calor.Nota: es importante que los extremos de la brusela que mantiene al componente en la posición exacta no sean de metal, pues sino transmitirán el calor y pueden ocasionar una quemadura en la mano de quién está sosteniéndola.
  4. Tome el componente SMD con una pinza muy fina o de depilar, y retírelo con mucho cuidado.
  5. Succione el estaño que haya quedado en los pads luego de retirar el componente, para dejar el circuito impreso preparado para colocar el nuevo componente SMD. Puede hacerlo utilizando una malla desoldadora o un succionador o chupador de estaño. Es muy conveniente el uso de una malla desoldadora, pues es mucho más sencillo y queda mejor limpio de estaño.






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