Como aficionado a la electrónica y habiéndome dedicado al diseño de circuitos electrónicos durante varios años en mi vida profesional, he ido aprendiendo técnicas de soldadura a medida que mis circuitos iban evolucionando. Si bien en un inicio tenía suficiente con un soldador de potencia fija y componentes de tecnología de agujero pasante THT, actualmente no concibo un circuito impreso si no es con tecnología SMD de montaje superficial.

Uno de los retos a los que me he enfrentado ha sido el de aprender a soldar componentes usando diversas técnicas de soldadura y desoldadura. Para ello he usado diversas placas de circuitos impresos que ya estaban operativas. También estuve buscando placas exclusivas para la enseñanza, pero al no encontrar una adecuada, me animé a diseñar una placa para probar el máximo tipo posible de soldadura de componentes SMD.

Pensando en los aficionados/as que empiezan con esta tecnología, diseñé esta PCB que presento, y encargué la placa a la empresa PCBWay, con la que he trabajado en el pasado, para comprobar el grado de calidad de sus PCBs con la intención de realizar un mayor número de placas impresas. A continuación describiré los componentes de la placa, su utilidad, y la calidad de las placas realizadas por PCBWay.

Tened en cuenta que las opiniones que voy a reflejar en este artículo las expongo desde el punto de vista de quien vaya a usarla con nula/poca experiencia, o aficionados/as que quieran practicar soldadura SMD.

ENCAPSULADOS

he puesto los siguientes modelos de encapsulados para practicar:

• 0402,0603,0805,1206, SMA, SMB
• SOT23-3, SOT23,5, SOT23-6, SOT223-4
• TO242, TSSOP20, SSOP16
• TQFP, LQFP32, LQFP100, LQFP144

Además he puesto varios tamaños de vías, varios ejemplos de grosores de pistas, y algunas pistas para practicar el corte de pistas y su reparación.

En el canal Artisan Electronic he colgado un vídeo con la descripción de esta placa, y en el futuro iré colgando ejemplos de soldadura de diversos componentes. Suscríbete para recibir un mensaje cuando los publique.

Qué podrás hacer con esta placa?

1. Aprender a soldar y desoldar los componentes descritos.
2. Practicar soldadura con lupa o microscopio.
3. Usar distintos métodos y herramientas de soldadura.
4. Practicar soldadura y desoldadura con componentes en distintas orientaciones.
5. Aprender a solucionar problemas sin malgastar una placa operativa, por ejemplo, la eliminación de bridges o puentes.
6. Usarlo como soporte provisional en medida de componentes.
7. Aprender a reparar pistas.
8. Práctica antes de soldar componentes complicados o caros en placas operativas.

PCBWay

Como comentaba al inicio, he encargado la fabricación a PCBWay para ver la calidad y compararla con otras placas que en el pasado he encargado a otros fabricantes tanto en Europa como en Asia.

En general, mi opinión es que esta empresa ha sabido posicionarse como una buena opción para los aficionados que quieren dar sus primeros pasos en el diseño y fabricación de PCB por varios motivos:

• Precios muy interesantes para placas de 2 caras de tamaños hasta 100×100 mm, dimensiones muy adecuadas en circuitos de iniciación. Incluso pueden agruparse diversas placas en un solo envío para ahorrar costes.
• Sencillez al enviar los ficheros Gerber: hay una guía en la que describe paso a paso cómo generar los ficheros y enviarlos por correo, lo cual hace muy simple esta fase para los principiantes. Aquí tenéis un ejemplo en base al programa opensource Kicad.
• Servicio de control de calidad: en dos ocasiones he cometidos errores por mi parte en el diseño de las placas y en ambas su servicio técnico los ha detectado y se ha puesto en contacto conmigo para confirmar si eran correctos o si quería volver a enviar los Gerber. En el resto de circuitos impresos nunca he encontrado errores que causaran cortocircuitos u otros problemas.
• Facilidad en la elección de tipo de placa: en la página de cálculo de precio se indican una serie de opciones en las que escoger tipos de fabricación y acabados de las PCB. Las explicaciones son muy sencillas y casi con seguridad un aficionado que no comprenda la diferencia tendrá suficiente con elegir las opciones por defecto.

Acabado y calidad

Para esta placa de dos caras con soporte FR-4 de fibra y grosor de 1,6 mm, elegí un barniz de color azul con serigrafiado en blanco. Los Pads son HASL con plomo.

• Las dimensiones de los Pads corresponden a las diseñadas, incluso los de dimensiones más reducidas:
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• Los textos, algunos realmente pequeños, también son legibles y contínuos. Este ejemplo tiene 0,6 mm de altura:
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• El barniz se ha aplicado correctamente incluso en encapsulados pequeños, aunque en LQPF144, con distancias inferiores a 0,3mm, ha habido algunos en los que no se ha aplicado entre pads. En el resto no ha habido problemas:
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• Las vías son de las dimensiones correctas, con un tamaño mínimo de 0,3 mm. El interior de las vías está cubierto de cobre de forma homogenea.
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• Las pistas, con grosores entre 0,45mm hasta 2mm, son continuas y de grosor homogéneo.

Pruebas destructivas

He sometido este circuito impreso a varias pruebas destructivas para ver si soportarían los errores más comunes en la práctica de soldadura y des-soldadura:

• Raspado y destrucción de Pads: puedo asegurar que me he empleado a fondo con una cuchilla X-Acto y no he conseguido arrancar ningún Pad del sustrato. Lo único que he conseguido, después de más de 20 raspados, ha sido desgastar los Pads eliminando cobre, y finalmente ha quedado el sustrato debajo. Los Pads, incluso los más pequeños y con menor agarre, han aguantado el raspado mucho más allá de lo que cualquier aficionado pueda provocar de forma involuntaria.
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• Raspado y rotura de pistas: las pistas de 0,3mm han requerido de diversos raspados con la cuchilla para romperse, más por desgaste que por despegarse.
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• Exceso de temperatura con soldador: he aplicado diversas temperaturas con el soldador en punta y he comprobado que con temperaturas superiores a 300 grados aplicadas durante más de 20 segundos, los Pads pequeños se desprenden del sustrato con cierta facilidad. Es cierto que los Pads no están unidos entre sí y eso causa que no se disipe el calor por las pistas, aunque un principiante, por desconocimiento, puede fácilmente equivocarse en la elección de temperatura, por lo que puede provocar involuntariamente que salten los Pads.
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• A temperaturas hasta 270 grados los componentes de la PCB han aguantado perfectamente la prueba de soldadura por contacto usando estaño mezclado con plomo, aunque normalmente sueldo por contacto a temperaturas alrededor de los 300-330 grados.
• Exceso de temperatura con pistola de calor: he aplicado diversas temperaturas con la pistola de calor y he comprobado con sorpresa que con temperaturas elevadas cercanas a los 400 grados las pistas han aguantado perfectamente agarradas al sustrato, pero el barniz azul se ha quemado (literalmente) y se desprendido del sustrato a los pocos segundos de aplicar calor, dejándolo al descubierto. He usado la misma combinación de temperatura y tiempo en PCBs de otras empresas con resultados parecidos aunque no tan evidentes. Para soldadura por aire caliente (o reflow), la PCB ha aguantado bien hasta 300 grados.
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• Ante la duda de si pudiera ser un problema particular del barniz azul o de fabricación de esta placa en particular, he pedido más información a PCBWay. Su respuesta ha sido que recomiendan soldar con temperaturas alrededor de 245 grados tanto por contacto como con aire caliente, y por tanto la PCB no debería tener problemas en soportar dichas condiciones. Efectivamente la PCB ha aguantado bien las soldaduras con aire caliente (reflow) hasta 300 grados sin desprenderse pads ni producirse desperfectos en el barniz usando estaño aleado con plomo. Normalmente sueldo por aire caliente a temperaturas mayores aplicadas durante menos tiempo, y otros compañeros de profesión también suelen hacerlo así, por lo que probaré soldaduras y temperaturas en otras placas para comprobar este punto en particular.

Conclusión

Recomiendo el uso de PCBWay en placas diseñadas por noveles y expertos. Creo que cualquier aficionado a la electrónica debe ser capaz de pasar un diseño de la protoboard a un circuito impreso, y las facilidades que ofrece esta empresa son asequibles a los más inexpertos. Los más inexpertos pueden encontrar problemas si no eligen bien la temperatura adecuada de soldadura, por lo que les animo a que practiquen antes con un placa como esta. Personalmente continuaré trabajando con PCBWay, aunque también seguiré comprobando los parámetros de calidad que he comentado antes como hago por sistema en todos los circuitos impresos que diseño.