Soldadura de FFC a PCB mediante “Hot Bar”

Artículo escrito por AXON’ Cable

La soldadura mediante “Hot Bar” de Axon’

Con muchos años de experiencia en aplicaciones con “Hot Bar”, Axon’ ha desarrollado un fiable y eficaz proceso semiautomático, que cumple los requisitos de una soldadura óptima para pequeño volumen FFC. El uso principal de esta tecnología es la soldadura de un Cable Plano Flexible (FFC) sobre un Circuito Impreso (PCB). Un FFC soldado a un PCB mediante la técnica “Hot Bar”, permite, en muchos casos, sustituir un circuito flexible FPC con un coste menor. Esta tecnología puede ser también una solución de conexión alternativa que permite ahorrar en el precio de los conectores PCB.

Dicho proceso permite la creación de una unión electro-mecánica permanente entre el soporte y la soldadura. Las piezas se unen mediante presión y a temperatura suficiente como para hacer que se produzca la soldadura.

Proceso de soldadura

La soldadura mediante “Hot Bar” es un proceso en el cual una barra calentada (Thermode) simultáneamente, suelda todas las vías del FFC a las pistas del PCB. Los pasos principales de este proceso son:

• Limpieza de las piezas y aplicación de flujo para conseguir una mejor unión de soldadura.
• Colocación de las piezas con una herramienta de posicionamiento específica y un microscopio en caso de pasos pequeños.
• Secuencia de calentamiento.
• Comprobación del ensamblaje.

El gráfico de la figura describe la secuencia de calentamiento para la aplicación. Durante esta operación, el thermode se aplica en las piezas con una presión predeterminada, la cual fuerza a los materiales a soldarse los unos con los otros. Es entonces cuando comienza la secuencia de calentamiento, que puede ser descrita en tres pasos:

• Calentamiento: Después del pre-calentamiento, la temperatura incrementa hasta alcanzar el punto preseleccionado.
• Mantenimiento: El thermode permanece en la temperatura preseleccionada durante un tiempo específico.
• Enfriamiento: La temperatura decrece hasta la temperatura de pre-calentamiento.

Atención que este dato de la figura se da solamente como información, porque la presión, temperaturas y tiempos de esta operación dependen de muchos parámetros (galga, paso, espesor del estaño,…) y difiere de una aplicación a otra.

Especificaciones técnicas para FFC

Axon’ ha desarrollado una completa gama de Cables Planos Flexibles y puede usar la técnica “Hot Bar” para FFC cuyo paso es de hasta 0,5 mm.

En las aplicaciones en las que se utiliza esta técnica, los FFC tienen que cumplir las siguientes condiciones. En primer lugar los conductores pueden ser Estándar (100 µm), Flexibles (50 µm) o Extra-Flexible (35 µm). y, en segunda posición, el refuerzo para soldadura, que se elige un refuerzo de poliamida (tipo H), en vez del refuerzo de poliéster habitual (tipo B). La cinta de poliamida mantiene los conductores rectos (para evitar problemas de alineación con las pistas del PCB) y permite al thermode mantenerse limpio durante el proceso de soldadura.

Especificaciones técnicas para el PCB

El PCB requiere las siguientes condiciones para su correcta utilización:

• Espesor del estaño de las pistas a soldar: De 8 a 10 um para los pasos de 0,50 y 0,80 mm. De 10 a 15 um para los pasos de 1,00 a 2,54 mm.
• Estaño: Aleación de estaño tipo Sn63Pb37 (Tiene el punto de fundición más bajo y la mayor resistencia).
• Agujeros de posicionamiento: El PCB debe ser diseñado con dos agujeros para su posicionamiento durante el proceso. Estos agujeros son más efectivos cuando están situados en diagonal.
• Diseño del trazado: Para alcanzar uniformidad de calentamiento es mejor que todas las pistas tengan el mismo tamaño, e interconectarlas a otras con pistas más estrechas. De este modo, la masa térmica se ecualiza. Todos los conductores alcanzan la misma temperatura a la vez y cada conductor se hunde dentro de la soldadura cuando esta empieza a fundir, lo cual es necesario para tener una alta calidad de conexión. Las pistas estrechas tienen, además, otra ventaja, previenen la propagación de la fundición durante el proceso de calentamiento.
• Anchura de las pistas: La anchura ideal de las pistas es igual a la anchura del conductor FFC, sumado al espesor de este conductor. De esta forma, cualquier exceso de soldadura que pudiera colarse, formaría una junta a lo largo de las vías del cable, lo cual es mucho mejor que una bola de soldadura en el borde de las partes a unir. Otra ventaja de que las pistas sean más anchas, es que reduce la posibilidad de un cortocircuito, manteniendo un espacio neto entre las pistas adyacentes. Esto compensa los errores de paso o los errores de alineación entre las vías FFC y las pistas.

Aplicaciones

Las aplicaciones son numerosas dentro del campo de la Electrónica: Teléfonos móviles, sistemas de navegación por satélite, artículos de consumo electrónico, salpicaderos de automóviles, equipamiento médico, accesorios informáticos y más.

Axon’ puede también proveer FFC especiales para aplicaciones específicas. Por ejemplo, un FFC especial para un reproductor de CDs, que debe llevar, en un extremo, un refuerzo de poliamida para la “Hot Bar”, y poliamida mas refuerzo de poliéster, con agujeros de posicionamiento, en el otro.

Escrito por Asis Rodriguez en 17 abril, 2012. Archivado en Artículos de fondo,AXON,Cables planos,PCB.