Tema 1: Técnicas de Ligações Electrónicas

1. Soldadura

A soldadura é uma operação que permite ligar dois ou mais elementos metálicos ou plásticos.

Essa ligação pode ser feita por aquecimento, por pressão, ou em simultâneo, com ou sem

adição de material complementar (também denominado material de adição).

O uso dos processos de soldadura está hoje generalizado. É empregue em muitos produtos,

em praticamente todo o tipo de indústria.

A actividade de soldadura acarreta diversos riscos, pelo que os profissionais desta actividade

devem estar bem cientes dos seus principais processos, de forma a conseguir avaliá-los

correctamente.

1.1. Tipos de Soldadura

a) Soldadura a Arco Eléctrico

A Soldadura por Arco Eléctrico serve para ligar metais por meio do calor. Esse calor é

produzido por um arco eléctrico (ou por um circuito eléctrico fechado).

b) Soldadura a Resistência

A Soldadura a Resistência une dois metais pelo calor produzido pela resistência ao fluxo de

uma corrente eléctrica.

c) Soldadura a Gás

A Soldadura a Gás une as partes metálicas pelo efeito do calor de um maçarico a gás. Neste

ripo de soldadura, o gás mais comum é o acetileno misturado com oxigénio.

d) Soldadura por Pontos

A Soldadura por Pontos aproveita a resistência que certos materiais oferecem à passagem da

corrente eléctrica, transformando-a em calor que funde os materiais, em função da duração do

tempo de passagem dessa corrente. Quando se aplica sobre eles uma pressão adequada, eles

soldam.

e) Soldadura de Materiais Plásticos

A soldadura de plásticos consiste na junção de duas peças de materiais polimericos iguais ou

compatíveis, sob calor e pressão.

f) Soldadura de Estanho/Chumbo

A Soldadura de Estanho/Chumbo é habitualmente usada para operações complementares de

acabamento.

1.2. Riscos na soldadura Queimaduras e exposição a vários gamas de radiação: Devem-se às altas

temperaturas produzidas pelo equipamento e pelos salpicos de material incandescente.

O processo de soldadura pode também produzir a emissão de radiações não ionizantes

(em especial UV e IV).

Electrocussão: Estão relacionados com a utilização do material eléctrico envolvido

no processo de soldadura.

Intoxicação: Relacionadas com as emanações perigosas e plenas de substâncias

tóxicas produzidas por certos gases, que quando inaladas causam danos aos

indivíduos expostos.

Incêndios e Explosões: Poderão ocorrer devido às temperaturas elevadas geradas nos

processos de soldadura ou devido ao emprego de materiais potencialmente

explosivos, especialmente os gases.

Ruido: Em alguns processos de soldadura, as emissões de ruído ultrapassam os

valores recomendados, especialmente na soldadura por arco e por plasma.

1.3. Medidas de prevenção

– Devem apenas ser realizadas por pessoas com a formação adequada;

– Tem de ser garantida a exaustão localizada de fumos;

– Deve existir sinalização e extintores adequados nos locais de realização dos

processos;

– A instalação eléctrica e as máquinas têm de estar devidamente limpas e preparadas,

em conformidade com as normas em vigor;

– Os locais onde os processos vão decorrer devem ser convenientemente arrumados e

limpos, com especial atenção para a eliminação total de todos os vestígios de

substâncias químicas;

– De modo a evitar a formação de gases e vapores, arejar bem os locais de trabalho e

aspirar esses gases e vapores no ponto da sua emissão.

1.4. Equipamentos de Protecção Individual

Aquando da selecção dos EPI´s, tem que se considerar os seguintes aspectos:

– os riscos a que o trabalhador está exposto;

– as condições de trabalho;

– as partes do corpo que se pretende proteger, tendo em conta as características pessoais

do trabalhador que os vai utilizar.

Consequentemente, é necessário escolher os EPI´s específicos para a protecção :

– dos ouvidos;

– dos olhos e da face;

– das vias respiratórias;

– das mãos e dos braços;

– do tronco e do abdómen;

– dos pés e das pernas.

a) Protecção dos ouvidos

Habitualmente, são escolhidos tampões ou os auscultadores.

b) Protecção dos olhos e da face

Devem seguir as seguintes regras:

– não limitar o campo de visão;

– conter lentes neutras;

– permitir a inclusão de óculos de correcção.

– ser resistentes à corrosão, choques, abrasão e produtos químicos;

c) Protecção das vias respiratórias

As máscaras têm por finalidade proteger trabalhadores contra agentes perigosos e eventuais

faltas de oxigénio.

d) Protecção das mãos e dos braços

As luvas devem ter conservação adequada e ser substituídas assim que se deteriorem.

As mangas de couro são também recomendáveis, uma vez que podem existir eventuais

salpicos de material incandescente.

e) Protecção do tronco e do abdómen

Seguindo a mesma lógica do ponto anterior, é recomendada a utilização de aventais de couro.

f) Protecção dos pés e das pernas

A protecção dos pés e pernas é fundamental quando existe a possibilidade de lesões devidas a

acções mecânicas, físicas, químicas, térmicas ou eléctricas, típicas dos procedimentos de

soldadura.

As características específicas da actividade de soldadura requerem algumas protecções

adicionais para os pés e pernas, tais como:

• Botas com biqueira de aço – em todas as ocasiões em que exista o risco de queda de

peças ou entalões provocados por equipamentos elevatórios;

• Polainas - para a protecção das pernas (dos eventuais salpicos de material em fusão e

das chispas formadas).

2. Soldadura a Estanho

2.1. EstanhoDesde a antiguidade que o estanho é usado pelos nossos antepassados em suas diferentes

ligas. Este elemento químico ocupa o IVa grupo da tabela periódica e apresenta o número

atómico 50. A principal característica deste metal é a sua elevada resistência anticorrosiva o

que faz com que este seja usado para processos de soldadura e eletrodeposição para actuar

contra a humidade e oxidação.

2.1.1. Ligas do Estanho

É usado como componente do bronze (liga de estanho e cobre), da solda (estanho e chumbo)

e também em outras ligas como é o caso da liga com o antimónio usado na indústria

aeroespacial.

2.1.2. A solda

É a liga mais usada para trabalhos relacionados com eléctrica e electrónica para junção de

metais como o caso de fios condutores e também para junção dos terminais dos componentes

electrónicos com as trilhas dos circuitos impressos. A solda pode ser classificada em macia

ou dura dependendo do seu ponto de fusão e da sua resistência mecânica.

As soldas macias são geralmente aplicadas em electrónica e apresentam normalmente uma

composição de 60% de estanho e 40% de chumbo.

O chumbo é adicionado ao estanho na formação da solda e serve como elemento de diluição

para diminuição do custo da solda. Também contribui para outros aspectos como

melhoramente das propriedades mecânicas das juntas das soldas e diminuição do ponto de

fusão da liga.

Para comercialização, geralmente a solda esta disponível em forma de lingotes, ânodos,

pastas, barras e vergas estruturadas, fitas laminadas e fios. Em electrónica a soldadura dos

componentes as suas placas geralmente e feita pelo uso de soldas em forma de fios como

representada na figura que se segue.

Fig.1: Fio de solda.

A solda pode apresentar diferentes proporções de estanho e chumbo dependendo sua

aplicação. Na tabela que se segue estão apresentados alguns tipos de solda e as suas

respectivas aplicações.

Liga (Sn/Pb) Intervalo de fusão Aplicações

20/80 183o a 280oC Soldagens por imersão

25/75 183o a 267oC Soldagens por imersão, maçarico ou

ferro de soldar

30/70 183o a 255oC Soldagem de radiadores de

automóveis, calhas, terminais e cabos

eléctricos

40/60 183o a 235oC Trocadores de calor, calhas e motores

eléctricos

50/50 183o a 212oC Manutenção eléctrica, tubulações e

conexões de cobre, terminais

eléctricos

60/40 183o a 189oC Soldagem com ferro de soldar,

circuitos impressos, componentes

electrónicos

63/37 183oC Electrónica, soldagem por onda em

máquinas automáticas, por imersão e

ferro de soldar

Tabela 1: Proporções do estanho e chumbo na solda e as sua aplicações.

Para além do chumbo, outros metais são adicionados a solda para alterarem as suas

características. Como exemplo tem-se o antimónio que é usado para garantir a ausência do

alumínio na solda porque este contamina a soldadura pela facilidade de produzir óxidos.

Tem-se também a prata que é adicionada para aumentar a dureza da junta da solda e outros.

2.1.3. Solda sem Chumbo

A indústria electrónica está tentando substituir o chumbo da solda por este de certa forma ser

um metal venenoso.

Actualmente já existem algumas propostas de metais que possam substituir o chumbo mas

estes não são tão eficientes como o chumbo na solda.

a) b) c)

Como exemplo tem-se o Índio que é um dos metais chave para substituir o chumbo mas este

é um metal semiprecioso quase com o mesmo preço que a prata.

2.2. Material para a SoldaduraPara uma boa soldadura deve-se possuir os seguintes materiais:

Um ferro de soldar com o seu suporte; Um rolo de fio de estanho adequado; Uma esponja ou um pano grosso; Uma lixa fina; Um chupa solda; Alicate de corte.

2.2.1. Ferro de soldar e o seu suporte

O ferro de soldar é um dos principais componentes para a soldadura pois este é responsável

pela atribuição do calor ao estanho para que este entre em fusão e realiza a junção.

Fig.2: a) Exemplo de um ferro de soldar. b) Ferro de soldar em um suporte vertical. c) Ferro

de soldar em um suporte horizontal.

Actualmente encontra-se ferros de soldar de diferentes tipos, isto é, que usam diferentes tipos

de energia para o aquecimento. Pode-se encontrar ferros a carvão, a gás, eléctrico, etc.

O ferro eléctrico é o mais usado por ser um dos mais baratos. Mas os ferros de soldar a

carvão, a gás e mais, são também importantes pois são de grande utilidade em zonas sem

acesso a energia eléctrica.

Para escolher-se um ferro de soldar deve-se tomar em conta o tipo de trabalho a ser

efectuado.

Para trabalhos de electrónica é recomendado um ferro de soldar com uma potência de 30W

porque ferros com potências elevadas podem danificar os componentes a serem soldados.

A potência do ferro a ser usado é também influenciada pelo ambiente em que se realiza o

trabalho pois em ambientes muito refrigerados ou muito ventilados, um ferro de soldar de

pequena potência pode não desempenhar o seu trabalho.

Os suportes para os ferros de soldar são acessórios importantes para a soldadura pois estes

dão apoio ao ferro de soldar para que este não fique de jogado pela mesa de trabalho durante

a soldadura.

2.2.2. O fio de Estanho

O fio de estanho a ser usado é também um dos principais componentes da soldadura porque é

a partir deste que se vai realizar a junção.

O estanho a ser usado em um trabalho deve também ser escolhido de acordo com o tipo de

junta que se pretende realizar. Como foi mostrado anteriormente existem diferentes ligas que

podem ser usadas na soldadura, ver tabela 1.

2.2.3. A esponja ou pano grosso

Estes materiais são usados como acessórios de limpeza do ferro de soldar antes e durante um

trabalho. Estes devem ser primeiro molhados com água de forma que fiquem húmidos.

Fig.3: Esponja para limpar o ferro de soldar. [4]

Geralmente os suportes do ferro de soldar vêm com uma esponja para a limpeza do ferro.

2.2.4. A lixa

A lixa é também um acessório para a limpeza não do ferro de soldar mas sim para a limpeza

dos terminais dos componentes. Geralmente devido ao mau armazenamento dos componentes

os seus terminais se oxidam ou ficam com sujidades.

A lixa nunca deve ser usada para a limpeza do ferro de soldar porque esta pode ferir o seu

bico.

2.2.5. Chupa solda

O chupa solda é um componente usado para retirar a solda ou para desfazer a junção da

soldadura.

Fig.4: Chupa solda. [2]

Esta é usada quando se pretende retirar um componente danificado para a reparação do

sistema ou quando se pretende corrigir erros durante a soldadura.

2.2.6. Alicate de corte

O alicate de corte é usado para o corte das sobras dos terminais dos componentes que ficam

depois da soldadura.

Fig.5: Alicate de corte. [1]

Para além deste instrumento pode-se ter outros úteis para o trabalho da soldadura como o

caso de pinças para segurar os componentes durante a soldadura.

Fig.6: Pinça.

3. Processos da soldadura Consiste em unir electricamente os terminais dos componentes electrónicos com os

condutores (ou trilhas) dos circuitos a partir de uma gota de estanho fundido que quando se

esfria, realiza uma boa junção do ponto de vista electrónico.

O processo de soldadura a estanho pode ser efectuada por meio da soldadura ponto por ponto

ou por meio da soldadura a onda.

3.1.Soldadura ponto por ponto

É aquela que é feita pela ligação dos elementos por meio de um ferro de soldar e um fio de

solda, o estanho. Este método é o mais usado para efectuar-se reparações, realização de

protótipos e construção de circuitos onde se encontram componentes electrónicos muito

sensíveis (circuitos integrados). Pode ser efectuada ou pelo homem ou por máquinas

programadas para execução da soldadura.

Para realizar-se uma soldadura ponto por ponto com o estanho deve-se possuir, pelo menos, o

seguinte material:

Um ferro de soldar;

Um rolo de fio de estanho adequado;

Uma esponja ou um pano grosso;

Uma lixa fina;

Alicate de corte.

Antes de começar um trabalho de soldadura deve-se tomar em consideração os seguintes

cuidados:

Nunca tocar ou encostar o bico do ferro de soldar em uma parte desprotegida do corpo

ou no fio de energia do próprio ferro, visto que este atinge elevadas temperaturas

quando em funcionamento;

Colocar o ferro de soldar sempre no seu suporte quando este esta ligado mais não esta

a ser usado no momento;

A soldadura deve ser feita em uma área ventilada para que os gases soltos durante a

soldadura não sejam ingeridos pelo soldador;

Lavar as mãos sempre depois de um trabalho porque o estanho contém chumbo que é

um metal venenoso.

Tendo em conta os cuidados a tomar antes do trabalho, deve-se de seguida criar um ambiente

favorável para a soldadura.

Todo o ferro de soldar deve ser previamente preparado antes de um trabalho. Para preparar o

ferro de soldar deve-se:

Ligar o ferro de soldar depois de ter-se colocado no seu suporte para que este aqueça;

Molhar a esponja ou o pano que serão usados para limpar o ferro de soldar;

Depois de aquecido, deve-se limpar a ponta do ferro com a esponja ou pano molhado

e dissolver um pouco de estanho na ponta do ferro para melhorar o seu aquecimento.

Antes de começar-se a soldar deve-se também preparar a placa do circuito e os componentes

que serão soldados.

Os terminais dos componentes devem estar limpos e não oxidados. Caso isso não se verifique

estes podem ser limpados por meio de uma lixa fina. Tendo os terminais limpos, os

componentes devem depois ser preparados para serem colocados na placa do circuito, ver

figura que se segue.

Fig.7: a) Limpeza do terminal da resistor por meio da lixa. b) Dobragem dos terminais do

resistor. c) Colocação do resistor na placa. d) Dobragem dos terminais do resistor em 45o.

Na figura esta apresentado um resistor em que os seus terminais são primeiro lixados, depois

dobrados para que o componente entre na placa. Depois de inserido na placa deve-se dobrar

de novo os terminais do componente em um ângulo de 45o para que no momento da

soldadura este não caia.

Tendo o dispositivo posicionado na placa, procede-se a soldadura do seu terminal a trilha da

placa. Para isso deve-se:

Tocar com a ponta do ferro de soldar o terminal do componente e a trilha da placa

durante uns segundos para os aquecer e depois aproximar a solda na junta;

Nota: se a solda for colocada imediatamente após o contacto do ferro de soldar com a junção,

a soldadura apresentará defeitos porque os terminais ou a trilha não estarão devidamente

aquecidos para aderir a solda.

Retirar a solda e depois o ferro de soldar e deixar que a junção arrefeça;

Cortar as sobras do terminal do componente e inspeccionar a soldadura.

Fig.8: a) Aquecimento do terminal do componente e da trilha do circuito. b) Aproximação da

solda ao terminal do componente e a trilha do circuito. c) Junção depois de arrefecida. d)

Corte da sobra do terminal do componente.