Uniones soldadas THT: Por qué no basta con las normas DfM - Riesgos y costes ocultos de la tecnología Through Hole
por el Dr. Reinhardt Seidel, DEEPTRONICS GmbH
Riesgos ocultos de la THT
Los diseñadores de placas de circuito impreso conocen el problema: aunque se cumplan estrictamente todas las normas de DfM, surgen problemas inesperados de soldadura THT en la producción en serie. Especialmente en el caso de la electrónica de alta potencia con múltiples capas de cobre y placas de circuito impreso gruesas (>1,6 mm), se ponen de manifiesto los límites de los enfoques convencionales de diseño para fabricación.
La realidad es que la mayoría de los riesgos de THT no están cubiertos por las comprobaciones estándar de DfM. Esta brecha es especialmente amplia en el caso de los sofisticados conjuntos de alta potencia, ya que aquí los efectos del diseño de las placas de circuito impreso son especialmente pronunciados.
Esto da lugar a costosos bucles de prototipos, repeticiones y retrasos.
La física detrás del problema
Las juntas de soldadura THT son sistemas multifísicos complejos. Su calidad depende de numerosos factores que se influyen mutuamente:
- Masa térmica: capas de cobre, grosor de la placa de circuito impreso y tamaño de los componentes.
- Parámetros del proceso: Tiempo de soldadura, perfiles de temperatura, fundente y aleación
- Influencias geométricas: Relación pin-agujero, conexión y distribución del proveedor
- Específicos de la máquina: tipo de proceso, configuración de la boquilla, altura de onda, precalentamiento
Las reglas de DfM convencionales no tienen suficientemente en cuenta estos factores y, en su lugar, definen reglas simples que suelen limitarse a definir distancias mínimas o un diámetro de orificio. Sin embargo, es la interacción entre el diseño del conjunto y el proceso de soldadura lo que determina la soldabilidad real.
Identifique los riesgos mediante cálculos basados en procesos en lugar de estimaciones
¿Qué pasaría si supiera en la fase de diseño qué uniones de soldadura serían problemáticas? ¿Y si pudiera cuantificar cómo afectarían los cambios de diseño a la fabricabilidad?
Un gemelo digital del proceso de soldadura THT lo hace posible. Simula la física del proceso y evalúa cada unión soldada individualmente:
- Juntas de soldadura verdes: Ventana de proceso robusta < 5 s
- Juntas de soldadura amarillas: se requiere un desarrollo iterativo del proceso de 5-7 s
- Soldaduras rojas: > 7 s alto riesgo de soldadura insuficiente
Minimización de riesgos en la fase de diseño para requisitos de alta calidad
El enfoque basado en la física del Solder Copilot complementa la evaluación subjetiva de la inspección manual con una evaluación de riesgos cuantificada. Las uniones de soldadura THT críticas se identifican antes de la congelación del diseño y del pedido de prototipos, y los defectos se corrigen antes de que resulten caros.
El resultado
Menos bucles de prototipos, plazos de comercialización más rápidos y mayor calidad de producción.
Los indicios de riesgos ocultos pueden identificarse mediante sencillas reglas empíricas:
- Placas de circuito impreso gruesas (>1,6 mm) con muchas capas de cobre (>4 capas)
- Capas de cobre gruesas > 35 µm
- Componentes de alta potencia (condensadores electrolíticos, derivaciones, transformadores)
- Uso de máscaras de soldadura por ola y soldadura por ola selectiva con montaje denso
Sobre el autor
El Dr. Reinhardt Seidel fundó DEEPTRONICS GmbH como empresa derivada de su trabajo de investigación en la cátedra FAPS de la FAU de Erlangen-Nuremberg. Es experto en maquetación THT, procesos de soldadura THT y gemelos digitales en la producción electrónica.
Contacto:
www.deeptronics.io
Programa de conferencias de otoño en la Universidad de Ciencias Aplicadas de Múnich
Le invitamos de nuevo a la conferencia de otoño en Múnich los días 16 y 17 de octubre de 2025. Como de costumbre, el lugar de celebración será el aulario "Roter Würfel" de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Múnich. Esperamos contar con su participación. Encontrará el programa detallado en https://www.conftool.net/imaps-herbstkonferenz-2025/sessions.php (ver código QR)
| Jueves 16 de octubre de 2025 | |
| 9:00 - 9:10 | Apertura y bienvenida: Martin Schneider-Ramelow, IZM | IMAPS |
| 9:10 - 10:25 | Unión y soldadura por ultrasonidos, Presidencia: Martin Schneider-Ramelow, IZM | IMAPS |
| Optimización basada en modelos de un sistema de soldadura torsional por ultrasonidos Markus Dohmen, Peter Bornmann, Walter Littmann, Tobias Hemsel, Walter Sextro |
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| Influencia de diferentes estrategias de control en la calidad de la unión del alambre pesado Bernhard Rebhan, Josef Sedlmair |
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| Nuevos sistemas de pasta de soldadura sin fundente para procesos de soldadura sin lavado Andreas Karch |
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| 10:25 - 10:45 | Presentación de las empresas expositoras, Presidencia: Matthias Lorenz, AEMtec | IMAPS |
| 10:45 - 11:30 | Pausa y exposición en la galería, Presidente: Ernst J. M. Eggelaar, Microtronic GmbH | IMAPS |
| 11:30 - 12:45 | Sustratos cerámicos, Presidente: Jens Müller, TU Ilmenau | IMAPS |
| Integración de materiales funcionales en la tecnología multicapa cerámica Arno Görne, Tina Block, Qaisar Khushi Muhammad, Uwe Krieger |
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| Estudio de viabilidad de insertos LTCC sinterizados en silicio para ampliar la funcionalidad del sustrato Michael Fischer, Cathleen Kleinholz, Alexander Schulz, Björn Müller, Jens Müller |
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| Termografía de contacto y diagnóstico multienergético por rayos X como métodos de ensayo no destructivos para matrices de semiconductores soldadas en sustratos DCB Martin Oppermann, Oliver Albrecht, Thomas Zerna |
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| 12:45 - 13:45 | Pausa y exposición en la galería |
| 13:45 - 15:00 | Simulación y modelización, Presidencia: Indira Käpplinger, CiS | IMAPS |
| Gemelo digital basado en FE térmica transitoria genérica para LED de alta potencia de automoción para predecir la fiabilidad de la unión soldada Gokulnath Vellaisamy Muniyandi, Hannes Schwan, Gordon Elger |
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| Modelo basado en IA para optimizar la fiabilidad de sustratos cerámicos con soldadura metálica activa (AMB) Abdel Rahman Alkasabreh, Gordon Elger |
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| Simulación de tensiones mecánicas en componentes MLCC debidas a gradientes térmicos durante procesos de desoldadura con fines de reparación o reutilización Steffen Wiese |
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| 15:00 - 15:35 | Pausa y exposición en la galería |
| 15:35 - 16:50 | Polímeros en la tecnología de microsistemas, Presidente: Matthias Lorenz |
| Influencia del encapsulado total de paquetes de LED de luz blanca de potencia media sobre la temperatura de color correlacionada Edward Olivera, Matthias Hien, Mahmoud Beker, Markus Zankl |
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| Fomento de la sostenibilidad en la fabricación de placas de circuito impreso para la próxima generación de electrónica ecológica Nihesh Mohan, Pratheep Kumar Annamalai, Gordon Elger |
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| Conceptos innovadores de montaje de emisores IR MEMS Toni Schildhauer, Michael Hintz, Manuel Kermann, Christian Maier, Andreas Winzer |
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| 17:00 - 18:00 | Reunión general de IMAPS Deutschland e.V., Presidente: Martin Schneider-Ramelow |
| 19:30 - 23:00 | Cena conjunta en Augustiner Gaststätten, Neuhauser Str. 27, 1ª planta, Grüner Saal |
| Viernes 17 de octubre de 2025 | |
| 9:00 - 10:40 | Tecnologías facilitadoras I, Presidente: Artem Ivanov, Universidad de Ciencias Aplicadas de Landshut |
| Fabricación y caracterización de estructuras de cobre nanoporoso para aplicaciones de contacto en envases a nivel de oblea Jordis Take, Markus Wöhrmann, Morten Brink, Martin Schneider-Ramelow |
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| Avances en el empaquetado mmW por encima de 100 GHz Janis Blank, Thomas Zwick |
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| Procesos láser térmicos en la electrónica impresa: posprocesamiento sostenible y rápido para la producción de grandes volúmenes Alexander Görk |
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| Tecnología de montaje y conexión de un módulo de potencia de alta corriente de 800 V con MOSFET de SiC TO-263 en una placa de circuito impreso con núcleo metálico Bernhard Jahn, Alexander Kleimaier |
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| 10:40 - 11:30 | Pausa y exposición en la galería |
| 11:30 - 13:10 | Enabling Technologies II, Presidente: Alexander Hensel, Siemens AG |
| IA potenciada por Condition Monitoring para la reparación y reutilización en electrónica Andreas Zippelius |
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| Codificación flexible de etiquetas RFID sin chip en el proceso de fabricación mediante exposición directa al láser Peter Uhlig, Lynn Möhring, Enrico Tolin, Martin Ihle, Birgit Manhica |
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| Sensibilidad a las interferencias de alta frecuencia de los micrófonos micromecánicos Margarita Chizh |
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| Embalaje de electrónica de potencia: nuevas perspectivas con el moldeo por compresión Marcus Voitel |
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| 13:10 - 13:15 | Palabras de clausura del Presidente de IMAPS Deutschland e.V., Martin Schneider-Ramelow |
Calendario de actos
| Lugar | Periodo | Nombre del acto | Organizador |
| Grenoble, Francia | 16-18 sept. 2025 | IMAPS Europa EMPC 2025 | IMAPS Francia |
| San Diego, EE.UU. | 29 sept - 2 oct 2025 | Simposio IMAPS 2025 | IMAPS EE.UU. |
IMAPS Alemania - Su asociación para la tecnología de embalaje e interconexión
IMAPS Alemania, parte de la Sociedad Internacional de Microelectrónica y Embalaje (IMAPS), ha sido el foro en Alemania para todos los implicados en la microelectrónica y la tecnología de embalaje desde 1973. Con casi 250 miembros, perseguimos esencialmente tres objetivos importantes:
- conectamos la ciencia y la práctica
- garantizamos el intercambio de información entre nuestros miembros y
- representamos el punto de vista de nuestros miembros en comités internacionales.
Pie de imprenta
IMAPS Alemania e. V.
Kleingrötzing 1, D-84494 Neumarkt-St. Veit
1er Presidente: Prof. Dr Martin Schneider-Ramelow, Director del Instituto Fraunhofer de Fiabilidad y Microintegración (IZM),
Tesorero
(para cuestiones sobre afiliación y contribuciones):
Ernst G. M. Eggelaar,
Encontrará información detallada de contacto de los miembros del Comité Ejecutivo en www.imaps.de
(Comité Ejecutivo)
