Come fare una saldatura a stagno perfetta

Guida completa per una perfetta saldatura

Come fare una saldatura a stagno perfetta?

Il corretto funzionamento di un circuito elettronico dipende anche, se non soprattutto, dalla qualità della saldatura.

In questa guida ti spiegherò tutti i passaggi per fare una perfetta saldatura a stagno.

E’ l’operazione più importante ed è alla base del perfetto funzionamento dei circuiti e se non viene eseguita in maniera corretta può essere causa di malfunzionamenti e danni significativi.

• Il saldatore
• Potenza e temperatura
• La punta del saldatore
• Lo stagno
• Direttive europee
• Baffi metallici
• Lega saldante senza piombo
• Il dissaldatore o succhiastagno
• Dissaldatore elettrico
• Preparazione alla saldatura
• Come procedere per eseguire una saldatura a stagno ideale
• Non è sempre colpa dello stagno
• Le precauzioni che dovrai adottare

Iniziamo!

IL SALDATORE

Il saldatore si utilizza per scaldare il punto di connessione e fondere la lega di stagno e piombo.

Può collegare due fili di rame tra loro, inserire un componente elettrico in un circuito stampato, oppure congiungere una pista elettrica in una scheda che presenta un’interruzione.

In commercio puoi trovare diversi modelli che variano per forma, potenza e, ovviamente, per qualità.

• A punta sottile: vengono, di solito, utilizzati per lavorare circuiti elettronici, o apparecchiature elettriche, di piccole e medie dimensioni.

• A punta larga: vengono generalmente adoperati per saldature su superfici ampie.

POTENZA E TEMPERATURA

All’interno della punta del saldatore è inserita una resistenza che si riscalda quando collegata in corrente.

La sua potenza dipende da questa resistenza ed è espressa in Watt.

I saldatori in elettronica hanno potenze basse che vanno dai 15 Watt e i 30 Watt.

Un buon saldatore si può acquistare per poche decine di euro.

Se invece vuoi farne un uso più intenso e frequente, ti consiglio di acquistare una stazione saldante, composta da un saldatore, porta saldatore ed un regolatore di temperatura.

La potenza di questi dispositivi oscilla tra i 50 Watt e i 100 Watt.

La temperatura raggiunta dalla punta del saldatore può oscillare tra i 100°C e i 500°C.

Ciò dipende dalla potenza del saldatore e dalla qualità e capacità di termoconduzione del calore della punta.

LA PUNTA DEL SALDATORE

Le punte sono prodotte in diverse forme e dimensioni, ma, solitamente, in elettronica, si utilizzano punte sottili, che consentono saldature di precisione.

La punta è di rame ed è rivestita da un sottile strato di acciaio nichel cromo ad alta resistenza chimica e meccanica.

Questo è indispensabile, in quanto la lega di stagno fusa è molto aggressiva ed una punta costituita di solo rame finirebbe per corrodersi velocemente.

Invece, una punta costituita da solo nichel-cromo non condurrebbe in modo adeguato il calore.

LO STAGNO

Lo stagno puro fonde a 232°C.

Invece, il piombo puro ha una temperatura di fusione di 327.5°C ed è un metallo molto duttile.

Quella che acquistiamo è una lega metallica composta da stagno (Sn) al 60% e piombo(Pb) al 40%.

Uno stagno di qualità è fondamentale per eseguire una perfetta saldatura.

Alcune volte, nella lega, possono essere presenti piccole parti di rame e argento, aventi temperatura di fusione  di circa 190°C.

Sta di fatto che molte pubblicazioni, che trattano di brasatura, indicano come composizione ideale una percentuale di stagno al 63% e di piombo al 37% (63Sn-37Pb), ovvero una miscela che abbassa la temperatura di fusione a circa 180°C.

In commercio puoi trovare composizioni con punti di fusione differenti.

DIRETTIVE EUROPEE

“Il piombo è un elemento tossico e nell’elettronica di consumo è stato quasi del tutto eliminato. La lega di stagno e piombo è stata sostituita con una non pericolosa per la salute e per l’ambiente. L’Unione Europea, con direttive specifiche, ha limitato l’uso di sostanze pericolose nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche”.

Direttiva dell’UE 2011/65/UE sulla restrizione e dell’uso di determinate sostanze pericolose nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche (AEE).

La direttiva è meglio nota come RoHS 2.

Questa direttiva si applica agli elettrodomestici, alle apparecchiature informatiche (IT), a tutte le AEE, ai cavi, ai pezzi di ricambio, ai dispositivi medici, agli strumenti di monitoraggio e controllo industriali.

Gli importatori e i distributori commerciali devono garantire il rispetto degli standard imposti da questa direttiva.

Queste nuove norme contenute nella direttiva dovevano essere recepite dai paesi dell’UE entro e non oltre il 2013.

BAFFI METALLICI

Esiste un fenomeno noto come “baffi metallici”.

Tali “baffi” possono essere lunghi fino a 10 millimetri e possono generarsi dalle saldature.

Questi baffi creano ponti conduttivi tra due aree che non devono venire a contatto, creando quindi dei cortocircuiti.

Il piombo garantiva una serie di qualità che, tossicità a parte, lo stagno, da solo, non è in grado di offrire.

Anche se va detto che l’uso del piombo fungeva da “calmiere”, non generando “baffi” ad un livello apprezzabile o pericoloso.

A tutto ciò, deve comunque aggiungersi una buona tecnica.

Ti spiegherò più avanti gli esatti passaggi da seguire per effettuare una perfetta saldatura a stagno.

LEGA SALDANTE SENZA PIOMBO

La saldatura senza piombo ha un impatto ambientale migliore rispetto alla saldatura con piombo ed è anche più sicura per l’uso umano, oltre ad offrire potenziali vantaggi di produzione.

Offre una migliore distanza tra i conduttori, con prestazioni potenzialmente migliori e in spazi molto più ridotti.

Ha un’efficacia migliore nelle saldature di micro componenti ed è preferibile per i componenti per la lavorazione a mano.

La saldatura senza piombo ha anche una maggiore durata nel tempo.

La lega LEAD-FREE è composta quasi esclusivamente da stagno (oltre il 95–96%), con l’aggiunta in alcuni casi di una bassissima percentuale di rame (0.5–0.7%) o di nichel (0.04–0.06%) e con una percentuale di flussante del 3–3,5%.

Queste specifiche variano di produttore a produttore.

Troverai in commercio anche diverse misure di diametro del filo di stagno da 0,7 mm a 1,5 mm.

Queste misure sono utilizzate solitamente per la realizzazione di circuiti elettronici.

Un filo di stagno LEAD-FREE può contenere al centro un flussante di resina naturale, chiamato “colofonia”, che agisce come un agente e che ha la capacità di facilitare la saldatura e a prevenire le ossidazioni dello stagno.

IL DISSALDATORE o SUCCHIASTAGNO

Per la rimozione di componenti elettronici devi prestare molta attenzione, perché se mantieni, per troppo tempo, il saldatore a contatto con il componente, rischi di danneggiarlo o di bruciarlo.

Per dissaldare in modo agevole un componente elettronico puoi utilizzare un dissaldatore o succhiastagno.

I succhiastagno sono delle pompette in plastica rigida con un sistema a molla, utilizzato insieme al saldatore.

Avvicinando entrambe le punte, del saldatore e del dissaldatore, sul componente da dissaldare, aspira lo stagno sciolto separandolo dal reoforo.

Abbiamo realizzato un video dove mostriamo come dissaldare un circuito integrato con un Saldatore e un Succhiastagno.

E’ un operazione che può sembrare complessa, ma con un po’ di pratica risulterà molto semplice.

DISSALDATORE ELETTRICO

Esistono anche dissaldatori, simili ai saldatori con una punta cava, che raggiungono temperature uguali ad un saldatore e che ti permetteranno di lavorare con un solo utensile, fondendo direttamente lo stagno e risucchiandolo.

In alternativa potrai utilizzare una trecciola dissaldante.

Si tratta di una treccia di fili sottili in rame, intrecciati tra loro, che, appoggiata sullo stagno in fusione, lo assorbe, liberando il reoforo.

Se deciderai di utilizzare questa tecnica ti consiglio di bagnare la trecciola con del flussante, per aumentare e facilitare l’asportazione dello stagno dal reoforo.

Per lavori più professionali puoi acquistare una stazione dissaldante.

Personalmente trovo molto più comodo e, sicuramente, più pulito l’uso di un dissaldatore elettrico o, meglio ancora, una stazione dissaldante.

Ti garantirà sicuramente un risultato ottimale.

PREPARAZIONE ALLA SALDATURA

Prima di iniziare la saldatura, devi piegare i terminali (piedini) del componente da saldare con l’aiuto di una pinzetta, per facilitarne l’inserimento nei fori del circuito stampato (PCB).

Una volta inseriti i terminali nei fori vanno piegati, per evitare che il componente possa fuoriuscire accidentalmente dal circuito stampato.

Mantieni il componente distaccato dalla superfice del PCB di almeno 2-3 mm per facilitare un’eventuale dissaldatura e favorendo la dissipazione del calore.

Come procedere per eseguire una saldatura a stagno ideale

Come fare una saldatura a stagno perfetta:

Accendi il saldatore collegandolo alla presa elettrica e attendi circa 3 minuti per fare in modo che raggiunga la piena temperatura operativa.

Appoggia la punta del saldatore sulla piazzola (PCB-hole), toccando anche il reoforo del componente e, dopo non più di 3 secondi e senza togliere il saldatore, sciogli lo stagno appoggiandolo tra il reoforo e la piazzola.

E’ importante che il filo di stagno venga sciolto tra il rame della piazzola (PCB-hole) e il reoforo e non direttamente sulla punta del saldatore.

Tutta l’operazione, dal momento che si appoggia la punta del saldatore tra piazzola e reoforo, non deve superare i 5 secondi, altrimenti rischi la bruciatura del componente, il sollevamento dell’occhiello della piazzola o della pista di conduzione.

Accertati, a questo punto,  che lo stagno ricopra interamente ed in modo uniforme la superfice in rame della piazzola (occhiello).

Accertati, inoltre, che la saldatura sia perfetta con lo stagno visibilmente liscio, senza porosità e opacità, ovvero lucido e distribuito uniformemente sulla piazzola.

È preferibile che assuma una forma conica.

La saldatura a stagno appena eseguita non è considerabile perfetta se la sua forma non è conica, ma è simile a quella di una pallina.

In questo caso, rimuovi lo stagno con il dissaldatore o la trecciola dissaldante e pulisci la zona con alcool isopropilico, per poi poter rifare la saldatura.

Se ciò non ti risulta, vuol dire che lo stagno non è stato scaldato a sufficienza (chiamata in gergo saldatura fredda) o che è scadente.

E’ importante che lo stagno non venga disperso nelle piste vicine, creando dei corto circuiti.

MA NON E’ SEMPRE COLPA DELLO STAGNO

Se lo stagno non aderisce bene al rame ed alla superfice del componente da saldare, può dipendere da diverse cause.

1 – lo stagno è scadente – per effettuare una perfetta saldatura è di fondamentale importanza la scelta di uno stagno di qualità.

2 – il rame è ossidato – la superfice va pulita con un detergente disossidante.

3 – il saldatore è “freddo” (la temperatura è bassa) – la temperatura di un buon saldatore deve oscillare tra i 300°C e i 500°C.

La potenza necessaria è relativamente piccola: si va da 15 Watt a 25 Watt o poco più.

Il consiglio è di usare una stazione di saldatura termostatata da almeno 50 Watt.

Non risparmiare quando acquisti il saldatore.

Attenzione !!!

Se l’operazione di saldatura viene ripetuta sullo stesso punto più e più volte, può succedere che le piazzole si stacchino.

Ciò vuol dire che la piazzola si è scaldata troppo.

Con tempi di saldatura superiori ai 10-15 secondi può verificarsi questo problema.

Quindi è fondamentale la qualità dello stagno, la qualità del saldatore e la pulizia del circuito da saldare.

Ti consiglio anche l’uso della pasta saldante o del flussante, che agevolerà la saldatura e ti permetterà di posizionare lo stagno nell’esatta zona di destinazione, evitando così falsi contatti e/o cortocircuiti.

A questo punto non dovrai fare altro che tagliare i reofori nell’eccedenza rimasta.

LE PRECAUZIONI CHE DOVRAI ADOTTARE

Alcune cose potranno sembrarti scontate, ma sarai d’accordo con me sul fatto che è giusto che io le inserisca.

Pulisci accuratamente le piazzole e le zone limitrofe con alcool isopropilico e un panno morbido (un cotton-fioc è molto indicato per raggiungere i punti più nascosti e meno accessibili).

Ti consiglio di utilizzare un supporto che ti agevoli il lavoro ed eviti contatti accidentali.

• Pulisci bene la punta del saldatore ed elimina ogni impurità usando una piccola spugnetta imbevuta d’acqua o, in alternativa, puoi tranquillamente utilizzare anche uno straccio di cotone, sempre imbevuto d’acqua.

• Le impurità quali olio, grasso, ossidazione e polvere sul circuito stampato o sui reofori dei componenti, compromettono la saldatura.

• Le ossidazioni possono essere rimosse con prodotti specifici, come il disossidante per elettronica spray oppure con una semplice gomma per cancellare.

• I reofori dei componenti vanno sempre ispezionati prima di inserirli nelle piazzole, per assicurarsi che siano liberi da sostanze gommose o collanti che, spesso, sono presenti nelle confezioni di vendita.

• La saldatura, nei punti di fusione dello stagno, deve essere eseguita nel minor tempo possibile, per ovvi motivi di rischio di danneggiamento e surriscaldamento dei componenti, che verrebbero resi inutilizzabili.

• Tagliare la lunghezza in eccedenza dei reofori una volta concluse tutte la saldature.

• Proteggi le mani utilizzando guanti per elettronica durante la saldatura, poichè la temperatura raggiunta da un saldatore supera facilmente i 300°C.

Elementi come stagno e piombo creano vapori nocivi durante la saldatura, quindi è bene lavorare in locali ben areati.

Ti consiglio un Aspira-fumi o una mascherina, sono soluzioni ideali per proteggersi.

E’ importante operare con la cura e l’attenzione che queste tecniche richiedono.

Inoltre, come per tutte le cose immaginabili, una buona dose di calma e pazienza ti aiuteranno sicuramente ad ottenere i migliori risultati.

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