Qué es un perfil de reflujo y cómo se valida

La línea de montaje superficial llevaba tres semanas con un aumento de juntas frías en un conector de potencia. La inspección óptica automática las detectaba, el retrabajo las corregía y el indicador de primera pasada seguía bajando. Cuando se revisó el horno, la receta era la misma de siempre. Lo que había cambiado era la tarjeta: el cliente había pasado a un laminado más grueso con más cobre en las capas internas, y nadie volvió a medir el perfil. El horno entregaba la temperatura programada. La junta del conector no la recibía.

Qué es un perfil de reflujo

Un perfil de reflujo es la curva de temperatura contra tiempo que experimenta una tarjeta electrónica al pasar por el horno de reflujo, medida en la propia tarjeta y no en el aire del horno. Es el resultado de la receta del horno, que fija la temperatura de cada zona y la velocidad del transportador, combinada con la masa térmica del ensamble. Dos tarjetas distintas con la misma receta tienen perfiles distintos, y por eso el perfil se define y se mide por producto.

El perfil tiene que cumplir dos límites al mismo tiempo: el de la pasta de soldadura, que necesita cierto calor para activar el fundente y humectar la junta, y el de los componentes, que tienen una temperatura máxima que no pueden rebasar sin dañarse. La ventana útil queda entre los dos.

Las etapas del perfil

• —Precalentamiento: la tarjeta sube de temperatura ambiente de forma controlada. Una rampa demasiado rápida produce choque térmico y salpicaduras de pasta; una demasiado lenta agota el fundente.
• —Estabilización o remojo: la temperatura se mantiene en una meseta para que los componentes grandes y pequeños se igualen y el fundente limpie las superficies.
• —Reflujo: la soldadura se funde. Se controlan la temperatura pico y el tiempo por encima del punto de fusión, conocido como TAL.
• —Enfriamiento: la junta solidifica. La velocidad de enfriamiento influye en la estructura del grano y en los esfuerzos que quedan en la junta.

Como referencia, en aleaciones sin plomo del tipo SAC305, cuyo punto de fusión ronda los 217 a 220 grados, los perfiles suelen buscar picos alrededor de 235 a 250 grados y tiempos por encima de la fusión de 60 a 90 segundos. Los valores exactos los fija la hoja técnica de la pasta y se limitan con la clasificación de los componentes según la J-STD-020, que define la temperatura máxima que cada encapsulado soporta según su tamaño y espesor.

Cómo se mide

El perfil se mide con un perfilador: un registrador que viaja por el horno junto con una tarjeta real, poblada, a la que se le colocan termopares. Los termopares se fijan con soldadura de alta temperatura, adhesivo o cinta de aluminio en los puntos críticos, que normalmente son el componente con más masa térmica, el de menos masa, el más sensible a la temperatura y las zonas del borde y del centro de la tarjeta. La guía IPC-7530 describe cómo seleccionar esos puntos y cómo colocar los termopares para que la lectura sea confiable.

Muchos perfiladores calculan un índice de ventana de proceso, que expresa en un solo número qué tan centrado está el perfil dentro de los límites especificados. Un índice bajo indica un proceso robusto; uno cercano al límite indica que cualquier variación del horno o del producto puede sacarlo de especificación.

Cómo se valida

La soldadura por reflujo es un proceso especial en el sentido de la ISO 9001: la calidad de la junta interna no se puede verificar por completo después de fabricarla sin destruirla. La norma pide validar esos procesos y revalidarlos cuando cambian las condiciones. En la práctica, la validación de un perfil incluye:

• —Definir la ventana de proceso a partir de la hoja técnica de la pasta y de la clasificación térmica de los componentes.
• —Medir el perfil en una tarjeta representativa, con termopares en los puntos críticos y un perfilador calibrado.
• —Evaluar las juntas con inspección visual y, cuando aplica, rayos X y cortes metalográficos.
• —Registrar la receta aprobada por número de parte, con su versión y los límites de cada parámetro.
• —Definir la frecuencia de verificación del perfil y los cambios que obligan a medir de nuevo: tarjeta, pasta, componente crítico, mantenimiento mayor del horno o cambio de línea.

Errores frecuentes

• —Perfilar con una tarjeta desnuda o con otra tarjeta parecida en lugar del ensamble real.
• —Usar la misma receta para productos con masas térmicas muy distintas.
• —Colocar los termopares en lugares cómodos y no en los componentes críticos.
• —Reutilizar la tarjeta de perfilado hasta que los termopares se despegan o la tarjeta se degrada.
• —No volver a perfilar después de un cambio de revisión de la tarjeta.
• —Tener el perfilador sin calibración vigente.
• —Guardar la curva sin comparar contra los límites ni conservar el registro por número de parte.

Dónde se rompe en la operación

En las plantas de manufactura electrónica por contrato, una misma línea corre decenas de números de parte de clientes distintos, y los cambios de revisión llegan por correo al área de ingeniería de un cliente y no siempre a quien opera el horno. En Guadalajara, donde se concentra buena parte de la manufactura electrónica del país, el perfil de reflujo es de los primeros registros que revisa un cliente cuando audita la línea. Conectar el control de cambios del cliente con la revalidación del proceso es parte de lo que se trabaja en la Consultoría ISO 9001 en Guadalajara, donde la validación de procesos especiales queda amarrada al resto del sistema de gestión.

En resumen

Un perfil de reflujo es la curva de temperatura que recibe la tarjeta dentro del horno, medida sobre el ensamble real. Tiene cuatro etapas, precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento, y debe quedar dentro de los límites de la pasta y de los componentes. Se mide con un perfilador y termopares en los puntos críticos, se valida como proceso especial y se vuelve a medir cada vez que cambia algo que afecta la masa térmica o los materiales.