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    SEBENTA

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    Mariana Seixas

    DE

    SOLDADURA

    J.C.S.

    Sebenta de Soldadura Pg. 2

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    Mariana Seixas

    ndice

    A Soldadura.............................................................................................................

    A Solda....................................................................................................................

    O ferro de soldar......................................................................................................

    A manuteno do ferro de soldar.............................................................................

    Aco de molhagem................................................................................................

    A funo do fluxo (desoxidante, decapante) ..........................................................

    Decapantes..............................................................................................................

    A execuo da soldadura........................................................................................

    Ferramentas de apoio soldadura...........................................................................

    Remoo do fluxo e impurezas ..............................................................................

    Tcnicas de Soldadura............................................................................................

    Soldadura automtica..............................................................................................

    Dessoldadura...........................................................................................................

    Bibliografia.............................................................................................................

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    A Soldadura

    Chama-se soldadura unio de duas peas entre si de forma ntima e rgida. O processo

    mais perfeito de unir peas metlicas provocar a fuso de ambas no ponto de unio; quando a

    soldadura arrefece, os metais fundidos solidificam de novo e a continuidade das duas peas

    perfeita. esta a chamada soldadura autognea1, utilizada nas grandes construes metlicas.

    Este tipo de soldadura tem no entanto limitaes de utilizao que a impedem de ser

    universalmente adoptada. Em primeiro lugar, exige que as peas a ligar sejam ou do mesmo metal

    ou de metais diferentes com pontos de fuso iguais; em segundo, a fuso dos metais exige o

    fornecimento de temperaturas elevadas, cuja manipulao difcil e perigosa. Portanto a soldadura

    autognea no pode ser utilizada seno em trabalhos de certa envergadura.

    Um outro tipo de soldadura que, conquanto menos perfeita, de muito mais simples

    realizao, a solda por interposio dum terceiro metal. Neste processo as peas a soldar no so

    levadas fuso, nas apenas aquecidas. Sobre elas derramado um terceiro metal em fuso,

    chamado solda, que quando solidificado mantm definitivamente as peas unidas (Fig.l).

    Fig. 1 Unio de peas (soldadura) atravs da interposio de um terceiro metal.

    A maior vantagem deste tipo de soldadura no exigir temperaturas elevadas para a sua

    realizao. De facto, o terceiro metal que realiza a unio normalmente o estanho, cuja

    temperatura de fuso de apenas 200 centgrados, pelo que basta a chama dum bico de gs ou uma

    ponta de ferro aquecida para o liquefazer.

    O inconveniente da soldadura por estanho a pouca resistncia mecnica deste metal.

    Observe-se na fig. 1 que as peas soldadas por este processo no ficam intimamente unidas, mas

    apenas apertadas uma contra a outra pela camada de estanho. Submetendo uma soldadura destas a

    1 Soldadura de metais, pela fuso das partes que se querem ligar.

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    um esforo de traco, este recai inteiramente sobre o estanho que, como sabemos, um metal

    extremamente fraco e macio.

    A necessidade de soldadura nos circuitos electrnicos

    Os circuitos electrnicos so constitudos por elementos

    (condensadores, resistncias, dodos, transstores, etc.), fig.2,

    ligados entre si por fios condutores. Para o bom funcionamento

    destes circuitos indispensvel que estas ligaes sejam

    permanentes e no apresentem resistncia.

    Se, por exemplo, quando ligamos dois condensadoresem srie nos limitssemos a enrolar os terminais de ambos um

    ao outro, essa ligao nunca teria carcter permanente: as

    variaes de temperatura exteriores iriam a pouco e pouco

    afrouxando o aperto dos fios e o oxignio do ar acabaria por os

    isolar por completo. Portanto, a partir de certa altura, a ligao

    passaria a ser intermitente e o circuito a funcionar com

    interrupes.

    Fig. 2 Componentes

    A soldadura a estanho e ideal para as ligaes electrnicas. Como exige pouco calor, a

    execuo fcil e no deteriora outras peas circundantes; como o estanho bom condutor da

    corrente elctrica, os pontos de soldadura no apresentam resistncia; e nem sequer se sofre o

    inconveniente de pouca resistncia mecnica, pois as montagens electrnicas so realizadas

    rigidamente sobre os chassis e no ficam sujeitas a esforos mecnicos.

    A Solda

    A solda o elemento cuja fuso e posterior solidificao provoca a unio das peas a ligar.

    Existem no mercado numerosos tipos de soldas, mas as nicas que nos interessam so constitudas

    por ligas de estanho com outros metais leves (chumbo, antimnio, bismuto, etc.). Dos diferentes

    metais que entram nas ligas e das suas propores entre si depende a qualidade das soldas, que

    podem ter mais elevado ou mais baixo ponto de fuso, maior ou menor facilidade em aderir s pe-

    as a ligar e maior ou menor consistncia mecnica.

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    As soldas de estanho apresentam-se comercialmente em barra, em vareta e em fio (fig. 3).

    As soldas em barra so utilizadas pelos electricistas e guarda-fios, em trabalhos exteriores ou

    interiores que requeiram soldaduras de grandes dimenses; as soldas em vareta aplicam-se em

    trabalhos interiores de menores dimenses e as soldas em fio so empregadas quase exclusivamente

    nas ligaes dos circuitos electrnicos.

    Fig. 3 Solda em fio

    a solda em fio que nos interessa particularmente; este nome deriva de ser constituda com

    a forma de um fio de 0,5 a 3 mm de dimetro. Esta forma torna-se bastante malevel, fcil de

    trabalhar e possibilita enrol-la em bobinas, o que um processo cmodo de armazenagem.

    A solda em fio tem ainda uma particularidadeinteressante: fabricada interiormente oca,

    sendo esse vazio cheio com material

    desoxidante (rezina ou cido) que, como

    veremos, desempenha um papel importante na

    realizao da soldadura (fig.4).

    Fig. 4 Extracto de solda em fio

    O ferro de soldar

    Em qualquer tipo de soldadura, o primeiro requisito, alm da solda, o uso de calor. O ferro

    de soldar o elemento que fornece o calor necessrio soldadura de estanho (fig. 5). Trata-se duma

    ponta que elevada a uma temperatura de algumas centenas de graus por meio duma fonte interna

    de calor.

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    Fig. 5 Diferentes ferros de soldar

    Fig. 6 Ferro de soldar dos anos 50, que j no serve para soldar circuitos electrnicos modernos, devido sua grande potncia e ponta grossa.

    H ferros de soldar de diversos tamanhos, formas e potncias, mas basicamente consistem

    de trs elementos principais (fig.7).

    - Uma resistncia elctrica de aquecimento.

    - Um bloco de aquecimento, que actua como reservatrio de calor

    - A ponta que transfere o calor para a zona de trabalho.

    Fig. 7 a) Constituio dos

    ferros de soldar elctricos

    Sebenta de Soldadura Pg. 7

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    Fig. 7 b) Constituio dos ferros de soldar elctricos

    Os modelos mais utilizados de ferros de soldar por serem os mais baratos so os de tensoconstante. Nestes a voltagem fixa e constante, provocando que a temperatura da ponta dependa s

    da capacidade de aquecimento da resistncia elctrica, e da massa do bloco e ponta.

    Os ferros de temperatura limitada tm um dispositivo que limita a temperatura mxima a

    atingir pela ponta de ferro, no sendo, portanto, essa temperatura dependente s da potncia do

    ferro como no caso anterior.

    Os ferros mais sofisticados so os de temperatura controlada, tm um sensor de temperatura

    regulvel, por exemplo um termstor. O operador pode regul-lo para a temperatura desejada, poisatravs de um sistema de realimentao em circuito fechado, a energia fornecida resistncia de

    aquecimento desligada e ligada de forma a ponta temperatura desejada (Fig. 8).

    Sebenta de Soldadura Pg. 8

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    Fig. 8 Diferentes estaes de soldadura, com controlo de temperatura

    Fig. 9 O ferro de soldar ainda largamente usado em reparaes. Na ltima dcada muitosfabricantes criaram ferramentas especiais para se poderem soldar manualmente componentes SMD

    Outra ferramenta normalmente considerada como ferro de soldar a pistola de soldar. Neste

    caso o controlo da temperatura muito difcil, o aumento de calor desenvolvido no ferro

    directamente proporcional ao tempo que o gatilho (o contacto elctrico) est primido.

    A manuteno do ferro de soldar

    Em qualquer tipo de ferro de soldar a pea principal a ponta e em especial a sua

    extremidade exterior, ou bico, que propriamente a parte que fornece o calor soldadura (Fig.10).

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    Fig. 10 a) Diferentes pontas para ferros de soldar

    Para cumprir eficazmente a sua funo esta ponta necessita ser permanentemente cuidada,

    dado que funciona em condies bastante ingratas de trabalho. Todos os metais so maleficamente

    afectados pela temperatura; em primeiro lugar o calor diminui-lhes a resistncia mecnica, e

    portanto, provoca-lhes deformaes; em seguida a temperatura elevada favorece as reaces

    qumicas e consequentemente a alterao das superfcies exteriores pelo ataque do oxignio do ar

    (oxidao).A oxidao consiste na formao em volta da ponta duma mais ou menos fina camada

    de xido que com o tempo a tende a envolver completamente. Os xidos so maus condutores de

    calor, pelo que se essa camada no for removida o calor fica retido na massa de cobre e no passa

    para a pea a soldar.

    Pontas Longa Durao

    So pontas de cobre protegidas por capas

    de ferro, nquel e cromo, respectivamente, assim

    como pr-estanhadas e prontas a usar.

    Isto evita a sua deformao e desgaste

    aumentando a sua durao 20 vezes mais do que

    uma ponta de cobre convencional.

    Fig. 10 b) Diferentes pontas de longa durao para ferros de soldar

    No cuidar dos ferros de soldar alm de dificultar a aco do operador, aumenta a

    possibilidade de uma m ligao. Se um ferro se estragar, ou um elemento arder, o ferro no ficainutilizado para sempre, s as partes defeituosas precisam ser substitudas, consultando sempre as

    instrues do fabricante. As sugestes que se seguem, ajudaro a prolongar a sua vida til e a obter

    os mximos benefcios da ferramenta.

    - No remover a ponta do ferro de solda quando este estiver ligado. Isso provoca elevao da

    temperatura do elemento de aquecimento a aproximadamente 700 C, resultando em choque

    trmico e reduo da vida til do sensor e do elemento de aquecimento.

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    - Manter a esponja hmida, jamais encharcada a fim de evitar choques elctricos e reduo da

    vida til das pontas de solda. De preferncia use gua destilada.

    - Coloc-lo sempre no devido suporte (fig. 11).

    - No desligue a unidade de solda da unidade de controle ( Base) quando o equipamento estiver

    ligado a rede para evitar danos os circuitos de controle e sensores.

    - Manter a ponta de solda sempre estanhada, protegendo assim a mesma contra oxidao.

    - Evite movimentos bruscos ou quedas da unidade de solda afim de evitar danos aos sensores

    principalmente quando aquecidos.

    - No use lima ou outros objectos para limpeza das pontas de solda. Isto pode danificar o

    banho especial usado no tratamento das mesmas reduzindo sua durabilidade.

    - Desligue os equipamentos quando os perodos de intervalos de utilizao forem prolongados.

    Quando estes intervalos forem pequenos, mantenha o equipamento ligado porm em baixa

    temperatura.

    - Limite o uso de fluxos resinados altamente activados do tipo cido, isso reduzir a vida til

    das pontas de solda.

    - Verifique sempre a tenso de utilizao em conformidade com sua rede elctrica local.

    - Utilize sempre peas e acessrios originais

    Fig. 11 Diferentes suportes e esponjas para ferros de soldar

    Aco de molhagem

    Para quem v soldar pela primeira vez, parece-lhe que a solda no faz mais do que ligar dois

    metais, como se fosse uma espcie de cola liquefeita por aquecimento. Mas o que realmente se

    passa bem diferente. Logo que a solda lquida e quente entra em contacto com a superfcie de

    cobre, isenta de impurezas, a solda difunde-se na superfcie de cobre. As molculas de solda e

    cobre combinam-se e formam uma nova liga metlica, uma parte de cobre para uma parte de solda,

    com caractersticas prprias. Esta aco de expulso das molculas de ar ou vapor denominada

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    molhagem (estanhagem), e origina a formao de um elo intermetlico entre as duas partes (fig.

    12).

    Fig. 12 A solda lquida expulsa o ar ou vapor em contacto com a superfcie de cobre e forma uma

    ligao metalrgica com o cobre.

    A molhagem d-se apenas na superfcie de cobre que esteja livre de qualquer tipo de

    contaminao e de qualquer pelcula de xido formada por exposio ao ar. S se estabelece

    tambm se a solda e a superfcie de trabalho estiverem a temperatura correcta, isto a temperatura

    de fuso da solda.

    Mesmo que a superfcie possa parecer limpa quando se vai aplicar a solda, ainda existe uma

    fina pelcula de xido cobrindo-a. Ento, se a solda for aplicada o resultado ser igual ao de uma

    gota de gua caindo sobre uma superfcie oleosa, pois a pelcula de xido no deixara a solda aderir

    perfeitamente superfcie de cobre. Para uma boa soldadura, deve-se retirar totalmente a pe1icula

    de xido antes do processo de soldagem.

    A funo do fluxo (desoxidante, decapante)

    Soldaduras de alta segurana so possveis em superfcies totalmente limpas. A

    utilizao de solventes e abrasivos para limpar as superfcies a soldar, imprescindvel para uma

    boa soldadura, mas na maioria dos casos insuficiente. Isto devido grande rapidez com que se

    oxidam as superfcies metlicas aquecidas, criando-se pelculas que impedem uma soldadura

    correcta. A fim de evitar a formao de pelculas de xido, torna-se necessrio utilizar na soldadura

    substncias chamadas FLUXOS cujas principais funes so:

    - desoxidar as superfcies metlicas, aco qumica, e mant-las limpas temperatura de

    fuso, estabilidade termal, no permitindo a formao de novos xidos.

    - permitindo uma melhor molhagem das superfcies que se vo ligar atravs de solda

    lquida.

    Sebenta de Soldadura Pg. 12

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    - deve ser um meio de transferncia de calor para assegurar que as partes a serem juntas

    atinjam a temperatura necessria para se formar uma ligao metlica.

    Os fluxos utilizados em electrnica podem ser divididos em duas categorias: base de

    resina e solveis em gua (fig. 13). O fluxo solvel em gua tem esta denominao porque os seus

    resduos so solveis em gua, este tipo de fluxo no ser objecto do nosso estudo. Os fluxos base

    de resina tem trs componentes: o solvente ou veculo, a resina e o activador (em fluxos muito

    suaves no se utiliza o activador). A funo do solvente simplesmente de actuar como veculo

    para o fluxo, quando este est no estado lquido. O solvente que utilizamos o lcool isoproplico.

    A resina um produto natural, slido temperatura ambiente, que se extrai dos pinheiros. Para

    reforar as propriedades da resina utilizam-se aditivos chamados activadores.

    Fig. 13 Fluxos decapantes existentes no mercado.

    A resina corrosiva temperatura de fuso da solda, removendo facilmente os xidos da

    superfcie metlica. No entanto, a resina quando se encontra no estado slido, por exemplo a

    temperatura ambiente no corrosiva e m condutora, no afectando o funcionamento do

    circuito. devido aco da resina de remover os xidos e de impedir uma nova oxidao que

    permite soldadura formar um elo intermetlico sem interrupes.

    Aps a reaco qumica de desoxidao, a resina deve criar uma pelcula protectora das

    superfcies metlicas limpas que se encontram temperatura de solda, estabilidade termal. Doutra

    forma, as espelhadas superfcies metlicas expostas, facilmente se reoxidariam, aceleradas pelas

    elevadas temperaturas de soldadura.

    Os activadores permitem melhorar a eficcia da resina, tem uma temperatura de dissociao

    abaixo das temperaturas de soldagem. Quando se dissociam limpam quimicamente as superfcies

    oxidadas e a medida que a temperatura se eleva para a temperatura de soldagem, parte do activador

    decompe-se e volatiliza-se mas a maior parte recombina-se no arrefecimento, deixando resduosto inofensivos quanto possveis.

    Sebenta de Soldadura Pg. 13

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    Ateno que a resina decompe-se e queima-se a 285C derivando em depsitos

    indesejveis que no se dissolvem na solda liquefeita e so difceis de remover. Temos de ter em

    ateno a temperatura mxima da ponta do ferro de soldar que utilizamos.

    Embora os fluxos moderadamente activados sejam muito mais fortes que o produto original

    (resina no activada, tipo R), ainda so relativamente fracos. Necessitam de um certo controle das

    superfcies das partes a soldar com vista a obter confiana e economia nas soldaduras a executar.

    Este composto utiliza-se em larga escala nos computadores, telecomunicaes, aeroespacial e

    aplicaes militares e tem tambm sido utilizado com sucesso nas televises a cores sendo, neste

    caso, os resduos l deixados.

    Alm dos fluxos utilizados em electrnica existem diversas variedades de fluxo conforme o

    tipo de aplicao e o fim a que se destina por exemplo, na soldadura de folhas de metal so

    utilizados fluxos cidos assim como em canalizaes de gua. A soldadura de prata (que precisa de

    temperatura muito mais elevada para fundir do que as de estanho/chumbo) utiliza pasta de brax.

    Ateno que os fluxos cidos nunca devem ser utilizados em electrnica, e os fluxos activados da

    famlia da RA 50 devem ser utilizados por algum altamente especializado.

    Decapantes

    Decapante passivo (R resina)

    formado por resina pura dissolvida em lcool. Possu pouca actividade e reduz pouco as

    camadas oxidadas. Por isso as superfcies a soldar devem possui boas caractersticas para

    soldadura. Os resduos no so agressivos e possuem altas propriedades de isolamento elctrico.

    Decapante de baixa ou mdia actividade (RMA - resina)

    Este decapante consiste numa soluo de resina a que se adicionou um sal orgnico ou

    cido. O aditivo tem propriedades desoxidantes que removem as camadas oxidadas das superfcies

    a soldar. Infelizmente, os resduos tendem a corroer a juno soldada e aparece uma camada de

    xidos na juno com propriedades isoladoras, que pode originar problemas durante o teste do

    circuito.

    Decapante altamente activo (RA - resina)

    Sebenta de Soldadura Pg. 14

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    Este tipo contm alta percentagem de agentes activadores na forma de sais orgnicos ou

    cidos e utiliza-se principalmente em superfcies que so difceis de soldar. Os resduos so muito

    agressivos e devem ser removidos.

    Decapante com base em gua ou solvel em gua

    Estes decapantes so geralmente muito activos. O grau de oxidao mais elevado do que

    com decapantes dissolvidos em lcool, pelo que os objectos devem ser bem limpos depois da

    soldadura. O decapante pode ser removido com gua.

    Decapante com base em gua e sais inorgnicos

    Contm por exemplo cloreto de zinco ou cloreto de amnio como agente redutor. O

    solvente normalmente o glicerol ou o glicol, que corroem os materiais da PCI e reduzem a

    resistncia de isolamento em ambientes hmidos.

    Decapante com base em gua e sais orgnicos

    O agente redutor normalmente o cido lctico ou o cido ctrico. Este decapante especial

    utiliza-se nos casos em que outros no so convenientes. O efeito desoxidante do cido limitado,

    pelo que necessria grande concentrao.A vantagem que os resduos no so destrutivos, no sendo necessrio limpar bem os objectos

    soldados.

    Solda em pasta

    A solda em pasta utilizada na soldadura por refluxo ( ver pginas seguintes). Contm

    estanho e decapante de um dos tipos acima referidos, mas o agente redutor normalmente mais

    concentrado.

    A execuo da soldadura

    Soldar a estanho ligar peas entre si utilizando como elemento de unio o estanho fundido.

    No basta porm juntar as peas e deitar-lhes solda por cima para que elas fiquem soldadas; a

    soldadura para ser perfeita, tem que obedecer a certas regras de execuo que, embora simples, tem

    que ser cumpridas. Vamos descrever uma operao de soldadura utilizando como exemplo, a unio

    de um fio a um conector.

    Regra 1 Deixar aquecer bem o ferro antes de iniciar o trabalho.

    Sebenta de Soldadura Pg. 15

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    Regra2 As peas a unir devem estar bem limpas.

    Regra 3 As peas devem ser estanhadas separadamente antes da soldadura

    Regra 4 As peas a ligar devem ser encostadas de forma a apresentarem uma superfcie de

    contacto to grande quanto possvel.

    Regra 5 As peas devem ser aquecidas pelo ferro antes de lhe aplicar solda. O ferro deve

    ser encostado na parte inferior da zona a soldar, dado que o calor sobe. A solda aplicada

    rapidamente e apenas na quantidade suficiente. A solda em excesso, alm de representar

    desperdcio de material, d mau acabamento ao trabalho, podendo at provocar curtos.

    Fig. 14 Passos para soldadura de um fio

    Fig. 15 Sequncia de insero, soldadura e

    sobre um conector. corte de um componente

    Fig. 16 Soldadura correcta esoldadura fria: o estanho no se adereao terminal do componente e/ou aocobre.

    Sebenta de Soldadura Pg. 16

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    Fig. 17 Diferentes soldaduras

    Para se conseguir uma boa soldadura (soldadura de alta segurana), temos de respeitar os

    dez mandamentos de soldadura manual:

    1 Quando tocar na zona de trabalho com o ferro, tente que o contacto da parte de maior

    massa se faa com a parte mais larga da ponta enquanto a zona de menor massa contacte com o

    lado ou bico.

    2 Logo que estabelea o contacto da ponta com o trabalho, faa uma ponte de calor

    colocando a solda nucleada no intervalo. Assim, fundir-se- o fluxo e alguma solda criando-se uma

    molhagem localizada a que permite uma rpida transferncia de calor.

    3 Quando a solda nucleada comea a fundir, contorne-a na juno.

    4 Retire o fio de solda primeiro, depois de adicionar o metal necessrio juno.

    5 A seguir, retire o ferro, mas s depois da solda atingir o contorno desejado.

    6 Deixe a solda arrefecer sem vibraes par impedir a formao de juntas mexidas.

    7 Aplique sempre o calor do lado oposto ao isolamento e aos componentes sensveis ao

    calor.

    8 No funda solda na ponta do ferro transportando-a depois para o trabalho.

    9 No coloque o ferro de soldar em cima da solda nucleada entre o trabalho e a ponta; o

    fluxo no escorrer para a ligao.

    10 No puxe ou empurre a junta de solda para inspeco.

    Fig. 18 - Exemplo de ordem de soldadura para um integrado de

    oito

    pinos.

    Ferramentas de apoio soldadura

    Sebenta de Soldadura Pg. 17

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    Existem muitos tipos de ferramentas de apoio soldadura utilizada conjuntamente com o

    ferro de soldar, vamo-nos referir s mais utilizadas.

    Dissipadores de calor Como o prprio nome indica, utilizado para impedir a chegada

    de calor a uma zona sensvel temperatura (por exemplo a certos semicondutores

    Fig. 19 Dissipador de calor

    Ferramenta anti-chupa tm dupla funcionalidade. Alm de serem dissipadores de calor,

    so utilizados para impedir que a solda liquida suba por capilaridade no fio multifilar

    provocando a fuso ou queimadura do isolamento, endurecendo o fio, deixando de ser

    multifilar, tornando o fio mais quebradio.

    Fig. 20 Dissipador de calor

    Esponja celulsica Esponja para limpar e manter a ponta do ferro de soldar em condies. Deve

    estar sempre embebida em gua.

    Suporte para ferro de soldar - Devem ser do tipo que segure o corpo do ferro sem existir

    contacto da ponta com qualquer parte da estrutura metlica e deve proteger o operador de se

    queimar.

    Remoo do fluxo e impurezas

    Sebenta de Soldadura Pg. 18

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    Depois de executada a soldadura, o fluxo deve ser removido de cada ligao soldada,

    limpando com solvente e secar com um pano ou de outro modo que satisfaa as especificaes. A

    montagem completa deve estar totalmente limpa de fluxo e de resduos de agentes de limpeza. A

    no limpeza pode ser sinnimo de corroso, podendo esta alterar os condutores, aumentando a

    resistncia elctrica, ou at formar interrupo fsica dos condutores por t-los tornado frgeis.

    Tambm pode provocar correntes de fuga, o que torna uma avaria muito difcil de detectar na

    reparao do circuito.

    Tcnicas de Soldadura

    Desde sempre a soldadura tem sido usada para fazer as ligaes entre os componentes

    electrnicos. Este artigo fala de algumas das tcnicas actualmente utilizadas e, tal como se ver, o

    desenvolvimento da microelectrnica fez aparecer tcnicas de soldadura altamente sofisticadas.

    A solda de estanho bem conhecida de quem se dedica a trabalhos de electrnica. No

    entanto, poucos conhecero com exactido a sua composio. A solda usada em electrnica uma

    liga de estanho e chumbo. Ambos os metais so bons condutores e ambos se liquefazem a uma

    temperatura relativamente baixa. Alm disso, possuem outras caractersticas, tal como dureza e

    elasticidade, que so factores positivos para esta aplicao especfica. Tal como mostra a Fig.20, as

    misturas de chumbo e estanho possuem uma ampla zona de fuso, em que o metal permanece no

    estado pastoso. Como nas boas soldaduras necessrio que os metais passem rapidamente do

    estado slido ao liquido, a investigao procurou encontrar a liga chumbo estanho ptima. A liga

    ideal deveria ter um comportamento euttico, isto , que mudasse instantaneamente do estado

    slido para o lquido.

    O grfico da Fig.20 mostra que a temperatura de incio de fuso das ligas chumbo/estanho sempre de 183,3C, qualquer que seja a composio da mistura. Com uma mistura de 40% de

    estanho e 60% de chumbo, o material est completamente fundido a cerca de 234C, mas entre

    183,3C e 234C a mistura encontra-se no estado pastoso. O grfico tambm mostra, que o

    diferencial de temperatura correspondente ao estado pastoso, depende da percentagem da mistura

    estanho/chumbo.

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    Fig. 20 Grfico que mostra a temperatura de liquefaco de vrias ligas estanho/chumbo. A norma

    DIN1707 aconselha uma liga de 63% de estanho e 37% de chumbo para trabalhos de electrnica.

    O comportamento euttico s existe para uma liga de 61,9% de estanho e 38,1% de

    chumbo. Depois de muita investigao, foi criada a norma industrial D1N1707 que estabelece: a

    solda de estanho com ponto de fuso a 183C deve ser constituda por 62,5% a 63,5% de estanho e

    o resto chumbo. A Tabela 1 mostra um resumo das caractersticas de vrias ligas estanho/chumbo.

    Tabela 1 Principais caractersticas de vrias ligas estanho/chumbo.

    Em termos gerais existem trs grandes processos de soldadura e algumas tcnicas adicionais

    para casos especiais. O processo mais antigo e mais conhecido o do ferro de soldar, que foi muito

    utilizado antes de aparecerem as placas de circuito impresso (PCI). Hoje, o ferro de soldar s se

    utiliza para soldar fios e grandes componentes nas PCI. claro que nos trabalhos de manuteno o

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    ferro de soldar ainda continua a ser muito usado, mas hoje mais pequeno e de menor potncia do

    que antigamente.

    Embora os amadores e fabricantes de pequenas sries de equipamentos ainda utilizem ferros

    ou pistolas de soldar, a indstria electrnica sofreu uma evoluo tremenda. Com a chegada das

    PCI comearam a usar-se equipamentos automticos de soldadura. O trabalho com um ferro de

    soldar no s demorado, como impreciso no caso de componentes SMD (para montagem em

    superfcie), que so difceis de manipular. Estes componentes tm de ser colocados na PCI com

    uma preciso da ordem das dezenas de micrmetros e o intervalo entre pontos de soldadura de

    apenas algumas centenas de micrmetros.

    claro que uma preciso deste tipo no se pode obter manualmente, pelo que se tiveram de

    criar processos automticos. Hoje, grande parte dos aparelhos electrnicos s pode ser fabricado

    com a ajuda de robs para colocar os componentes e mquinas de soldadura automtica.

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    Soldadura automtica

    Na soldadura industrial existem dois grandes mtodos: soldadura por onda e por refluxo.A tcnica da onda boa para soldar componentes cujos terminais previamente estanhados so in-

    troduzidos nos furos da PCI. A tcnica do refluxo comeou a utilizar-se quando os componentes

    SMD apareceram no mercado.

    A grande vantagem desta tcnica implicar menores custos de investimento. Um forno de

    refluxo muito mais barato do que uma mquina de soldadura por onda. Entretanto, a tcnica de

    refluxo j amadureceu e evoluiu para a segunda gerao. Os sistemas de aquecimento por radiao

    infravermelha dos primeiros tempos, esto a ser rapidamente substitudos por mquinas de ar

    quente.

    Soldadura por onda

    A soldadura por onda a tcnica por excelncia para soldar componentes de terminais s

    PCI. No entanto, antes de a PCI poder ser colocada numa mquina de soldadura por onda, ela tem

    de receber uma fina camada de decapante que pode ser aplicado por vrios processos: pulverizao,

    onda, espuma e pincel. Os decapantes so substncias que facilitam muito o processo de soldadura,

    uma vez que evitam a oxidao da solda quando no estado lquido. Alm disso, eliminam camadas

    de xidos e outras impurezas que tm um efeito negativo na juno soldada, aumentando a fora

    adesiva da solda. Na indstria, utilizam-se mquinas especiais para aplicar o decapante na PCI.

    Estas mquinas reconhecem a forma e tamanho da PCI e adaptam automaticamente o cone de

    pulverizao. Determinadas zonas da PCI so reconhecidas e no so pulverizadas. E claro que este

    facto ajuda a reduzir a quantidade de decapante consumido e a quantidade de resduos

    contaminantes. A PCI pode possuir um cdigo de barras que lido pela mquina, para seleccionar

    as zonas a pulverizar. O tipo de decapante usado diferente conforme as circunstncias e existem

    tantas opes, que o assunto ser discutido numa seco especfica.

    O processo de soldadura por onda pode comear depois de a PCI ter sido pulverizada com

    decapante e ter j os componentes no lugar. Tal como o seu nome indica, neste processo de solda-

    dura utiliza-se um tanque cheio de solda no estado lquido no qual um maquinismo produz uma ou

    duas ondas. A utilizao de duas ondas origina uma velocidade vertical maior que expele melhor

    o fluxo, criando bons pontos de soldadura. A primeira onda aquece os pontos de contacto e faz uma

    pr-estanhagem. Depois, a segunda onda acaba o trabalho de soldadura, garantindo soldasuficiente, bom acabamento e remoo de curtos-circuitos.

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    As placas j com os componentes colocados, quer seja manualmente quer por mquina, vo

    deslizando ao longo da superfcie da solda lquida contida no tanque. A Fig.21 mostra uma

    mquina Ersa EWS 330/350 de soldadura por onda, no interior da qual, as PCI se deslocam

    velocidade de 3 metros por minuto. As PCI so pr-aquecidas, soldadas e depois arrefecidas. O pr-

    aquecimento da placa e dos componentes necessrio por vrias razes: reduz o choque de tem-

    peratura quando a onda de solda atinge a PCI; ajuda a evaporar os solventes contidos no decapante;

    activa o agente redutor e melhora a distribuio de decapante nas PCI que possuem vrias camadas

    de pistas (multi-layer).

    Depois, a PCI desloca-se a curta distncia da superfcie da solda lquida, altura em que a

    onda de solda varre a sua face inferior. Quando a onda toca na placa, a solda adere rapidamente aos

    pontos onde necessrio efectuar as soldaduras. Uma vez que todo este processo depende bastante

    da composio da PCI, a mquina ajustada por meio de software para se obter um trabalho

    perfeito em cada caso. A mquina Ersa possui 99 programas diferentes que se podem seleccionar.

    Depois da operao de soldadura, a PCI arrefecida de uma forma controlada, de modo a

    garantir uma cristalizao perfeita da solda.

    A oxidao ocorre rapidamente, porque a solda lquida est em contacto permanente com o

    ar. Sem medidas protectoras, esta oxidao pode originar perdas to altas como 800 gramas por

    hora, mas aplicando uma fina camada de leo na superfcie da solda, reduzem-se as perdas a menosde 150 gramas hora.

    A utilizao de um ambiente com pouco oxignio tambm produz bons resultados. Muitas

    vezes os vrios compartimentos da mquina possuem um sistema de injeco de azoto, que sendo

    um gs inerte, reduz bastante a oxidao. Tudo isto so tcnicas adicionais para melhorar a

    qualidade da soldadura e reduzir a quantidade de solda e decapante necessrios. As mquinas

    modernas de soldadura por onda at so capazes de soldar sem utilizao de decapante. Esta

    soluo no s mais barata como protege o ambiente, mas necessrio que a PCI tenha sido pr--estanhada antes de ser colocada na mquina. Felizmente, isso no constitui grande problema, uma

    vez que a PCI pode ser estanhada quando se desenha o circuito e os terminais dos componentes j

    vm estanhados de fbrica na maior parte dos casos. Numa mquina de soldadura sem decapante,

    as reas da PCI que vo ser soldadas so limpas por meio de geradores de ultra-sons colocados no

    tanque onde se produz a onda.

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    Fig. 21 Mquina de soldadura por ondas, usada principalmente com componentes de terminais

    Soldadura por refluxo

    Quando se comearam a fabricar componentes miniatura do tipo SMD, foi necessrio criar

    novas mquinas de soldadura.

    Nos ltimos anos, as mquinas de refluxo sofreram grande desenvolvimento e esta tcnica

    continua a ser melhorada. O processo de colocao de componentes SMD na PCI num forno de

    refluxo (Fig. 22) pode dividir-se em duas fases: primeiro aplica-se a solda em pasta e depois

    executa-se a soldadura por refluxo. A solda em pasta quase sempre aplicada por meio de

    impresso serigrfica. Em primeiro lugar, aplicada uma mscara serigrfica sobre a PCI e depois

    a solda em pasta aplicada sobre a mscara por meio de uma esptula ou um rolo. claro que a

    solda em pasta s adere nas posies da PCI onde existem furos na mscara. A solda em pasta

    uma mistura de pequenas partculas de solda, decapante e um agente aglutinador. As propriedades

    pegajosas da pasta so aproveitadas para manter os componentes SMD na posio correcta, depois

    de a serem colocados por uma mquina automtica. O trabalho de colocao tem de ser efectuado

    at duas horas depois de se aplicar a pasta. Depois, a PCI com os componentes no lugar entra no

    forno de refluxo, que possui vrios compartimentos onde a PCI aquecida at ao ponto de derretera solda em pasta formando pontos de soldadura permanentes. Os fornos de refluxo antigos usavam

    radiao infravermelha com um comprimento de onda entre 0,7 m e 7 m. Este mtodo tinha o

    inconveniente de os componentes de cor escura absorverem mais energia ficando demasiado

    quentes, enquanto as superfcies reflectoras e os componentes de cor clara no recebiam calor

    suficiente para derreter a pasta. Nos modernos fornos de refluxo, o problema foi resolvido

    utilizando ar quente insuflado nos compartimentos da mquina por milhares de bicos. Em vez de ar,

    tambm se pode usar uma mistura de gases protectores, tal como o azoto. Os modernos fornos derefluxo possuem zonas com diferentes temperaturas, todas controladas por meio de software.

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    Assim, o operador da mquina pode controlar com preciso as fases de pr-aquecimento, soldadura

    e arrefecimento. As caractersticas da soldadura por refluxo no param de evoluir, permitindo a sol-

    dadura de componentes cada vez menores.

    Fig. 22 Desde que apareceram os componentes SMD, a soldadura por refluxo passou a dominar. Hojeutiliza-se ar quente em vez de radiao infra vermelha.

    Dessoldadura

    O tcnico de manuteno deve saber qual o campo de aplicao de cada um dos mtodos de

    dessoldar, conhecer as suas limitaes de modo a realizar um bom trabalho em cada caso

    especfico.

    Mtodo do aquece-tira baseia-se no aquecimento e fuso de juntas individuais ou mltiplas

    retirando-se o componente do circuito enquanto a solda estiver liquefeita. Este mtodo deve-se

    limitar a componentes de dois pernos.

    Mtodo de trana Neste mtodo utiliza-se um fio de cobre multifilar ou uma trana embebidas

    em fluxo que se aplica entre a junta que queremos dessoldar e a ponta do ferro de soldar quente. A

    combinao de calor, solda fundida e os espaos do ar entre os fios criam um fenmeno de atraco

    por capilaridade passando a solda para o fio.

    Procedimento: embebe-se a trana em fluxo, pousa-se na junta e aplica-se por cima o ferro

    de soldar por forma fuso da solda ser feita pelo contacto com a traa quente e no devido ao

    contacto da ponta do ferro.

    Fig. 23 Rolos de trana para dessoldar

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    Mtodo do Chupa-solda Baseia-se numa simples descompresso por vcuo gerado num

    dispositivo que pode ser uma pra de aperto ou um mbolo de aspirao com um orifcio de teflon

    onde se obtm o vcuo (fig. 24)

    Fig. 24 Dessoldadores de presso (Seringas de vcuo ou chupa soldas)

    A aplicao simultnea da ponta do ferro de soldar e da ponta do chupa solda s possvel

    em juntas relativamente grandes.

    Neste mtodo utiliza-se a seguinte tcnica: funde-se a solda com a ponta do ferro e insere-se

    a ponta de teflon do chupa solda na solda liquefeita, descomprime-se a pra ou a seringa e a solda

    ser chupada pelo dispositivo.

    Mtodo do ferro chupa-solda - Consiste numa combinao do ferro com o chupa solda; a

    ferramenta semelhante a um ferro de soldar s que possui uma ponta tubular aquecida e utiliza

    um dispositivo de vcuo como um mbolo de aspirao ou uma pra. Utiliza a mesma ponta para

    aquecer e retirar a solda tornando-o acessvel a juntas mais pequenas.

    Fig. 25 Ferro com chupa solda (da esquerda)

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    Mtodo com extractor de solda Dispositivo elctrico, com a configurao semelhante dum

    ferro de soldar. Compreende uma ponta furada tubular, uma zona de aquecimento, um tubo de

    passagem e uma cmara colectora que capta e solidifica os restos de solda.

    As principais vantagens desta ferramenta o seu fcil manuseamento e ser totalmente

    controlada.

    Fig. 24 Pistolas dessoldadoras

    Fig. 25 - Pina dessoldadora para SMDs

    Fig. 26 Estao de dessoldadura por calor e vcuo

    Fig. 27 Estao de dessoldadura por jacto de ar

    quente

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    Fig. 28 -Estao de soldadura com acessrio aspirador de fumos

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    Bibliografia

    Stios na Internet

    WWW.jbc.es

    WWW.ersa.de

    Colombini, Galeno (1998) Electrnica para todos, Volume 3 e 4 Componentes. Salvat.

    Revista Elektor Electrnica - N. 137 Maio de 1996

    http://www.jbc.es/http://www.ersa.de/http://www.jbc.es/http://www.ersa.de/