Existem práticas de montagem que sempre serão importantes, não importando quanto a tecnologia seja desenvolvida. Se bem que a possibilidade de se trabalhar com encaixes, matrizes de contatos e outras técnicas sejam cada vez mais importantes na atividade maker, se desejarmos uma montagem definitiva e de alta confiabilidade o uso da solda ainda é a melhor solução. Como soldar é algo que todo maker deve saber e neste artigo ensinamos como fazer isso.
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Desde os primórdios da montagem de aparelhos eletrônicos, ainda quando se usavam as válvulas, soldar era fundamental para se fazer a junção entre componente e entre componentes e fios.
O uso de uma liga metálica feita a quente garantia não apenas uma condução perfeita da corrente elétrica, sem falhas com o movimento, como também uma sustentação mecânica para componentes e fios. O aparelho inteiro se comportava como uma peça única.
Apesar de termos hoje os circuitos integrados e as montagens em módulos com encaixas, o uso da solda é ainda muito importante em muitos casos. Por isso, soldar é algo que todo o maker deve saber e para isso não será preciso muito: um ferro de soldar e solda que é vendida em cartelas, tubos e rolos.
Uma atividade maker muito importante para os cursos que atendam os programas STEM e da BNCC é justamente como soldar.
Você pode aprender a soldar sozinho, praticando segundo os ensinamentos que amos a seguir ou ainda, se você é professor ou quer organizar uma oficina maker, formando um grupo.
Aprendendo a soldar
O sucesso de uma montagem eletrônica não depende apenas da escolha de bons componentes, de uma placa de circuito impresso bem dimensionada e sem defeitos, e dos ajustes corretos no final da execução. Tão importante como tudo isto é uma boa soldagem.
A FINALIDADE DA SOLDA
A solda tem duas funções num aparelho eletrônico: segurar firmemente pelos terminais componentes pequenos em posição de funcionamento e proporcionar a conexão elétrica destes componentes com o restante do circuito. Isso significa que a função da solda é tanto elétrica, como mecânica.
Os componentes pequenos como resistores, capacitores e diodos aproveitam as duas funções da solda: sustentar o peso da peça e ao mesmo tempo, proporcionar caminho para a corrente que deve circular por ela.
No caso de transformadores e outros componentes pesados, a solda tem maior função elétrica, pois ela apenas proporciona caminho para a corrente desses componentes através de seus terminais. A função mecânica, neste caso, é apenas prender o terminal e não o componente.
A SOLDA
Como a finalidade da solda é dupla, ela deve ser feita de material que possua propriedades condizentes com o que se a deseja. Como os componentes eletrônicos que devem ser sustentados são leves, ela não precisa ser extremamente resistente a esforços mecânicos. Por outro lado, deve apresentar uma resistência elétrica suficientemente baixa para proporcionar um percurso à corrente elétrica sem problemas.
O material deve ainda se fundir a uma temperatura suficientemente baixa para permitir sua utilização fácil com um soldador pequeno. Nos trabalhos de eletrônica utiliza-se uma liga de chumbo e estanho. Esta é a solda comum de chumbo-estanho que, entretanto, pela toxidade de chumbo está sendo abolida das montagens eletrônicas.
Atualmente, a tendência é usar solda se chumbo “leadless” que é menos tóxica, mas que exige soldadores apropriados, por se fundir a uma temperatura mais altas. Para o maker, esta solda ainda não precisa ser usada.
A solda usada nos trabalhos de eletrônica consiste portanto, numa liga de estanho com chumbo que, dependendo do tipo de trabalho a ser realizado, está na proporção de 60/40 ou próximo disto. Para facilitar os trabalhos de soldagem, esta solda é fornecida basicamente em fios que contém em seu interior uma resina limpadora que ajuda na aderência da solda.
Os fios podem ser adquiridos em rolos, cartelinhas e mesmo tubinhos, conforme mostra a figura 1.
Para o maker que vai realizar pequenas montagens ou serviços de reparação e instalação, a melhor solda é a que vem em fios de 0,8 a 1,2 mm de espessura e com proporção de estanho e chumbo de 60/40.
O SOLDADOR
Para derreter a solda no local onde deve ser feita a junção do terminal de um componente com outro componente ou com uma placa de circuito impresso, é preciso aplicar calor. Isso é conseguido por meio de uma ferramenta elétrica chamada ferro de soldar ou soldador. Um tipo comum é mostrado na figura 2.
Ligado numa tomada de energia, ele aquece uma ponta a uma temperatura de algumas centenas de graus, o suficiente para derreter a solda, no processo que vamos descrever mais adiante. O soldador pode aplicar mais ou menos calor num determinado local dependendo da sua potência que é medida em watts (W).
No entanto, o melhor soldador nem sempre é o mais potente, pois se for aplicado calor excessivo no local de uma soldagem, esse calor pode se propagar até o componente e danificá-lo, pois a maioria deles resiste a um calor moderado, uma soldagem rápida.
Na figura 3 mostramos como podemos segurar com um alicate um componente sensível ao fazer a soldagem de modo a evitar que o calor se propague.
O melhor, entretanto, é ter um ferro apropriado com potência de acordo com o trabalho que fazemos e ter a capacidade de soldar rápido para não aplicar calor em excesso no local. Para os trabalhos de montagens com transistores e circuitos integrados como os usados pelos makers, um soldador de 20 a 30 W é o mais recomendado.
Os Soldadores comuns como o que vimos, demoram algum tempo para atingir a temperatura normal de funcionamento, o que pode ser incômodo para determinados tipos de trabalho.
Um tipo de Soldador de aquecimento instantâneo é a pistola de soldar mostrada na figura 4.
Quando apertamos o gatilho, uma forte corrente é induzida no elemento da ponta da pistola, aquecendo instantaneamente. Apesar de eficiente, a pistola tem alguns inconvenientes: o primeiro refere-se ao fato da ponta ser percorrida por uma corrente que pode ser perigosa para determinados tipos de componentes.
Assim, somente os profissionais mais avançados com bom conhecimento do seu trabalho devem usar esta ferramenta para poder saber que componentes podem ser soldados com ela.
Os formatos das pontas dos ferros também variam, mas para os casos mais comuns, as pontas retas e as curvas são as mais usadas.
Curiosidade:
Há muitos anos recebi um pedido insólito de um leitor. Um soldador que não precisasse ser ligado na tomada, pois onde ele morava, no interior da Amazônia não havia energia elétrica. E, de fato, descobri que naquela época estava disponível um soldador que podia ser aquecido no fogão. Deixava-se sobre a chama por um tempo e ele se aquecia o suficiente para que algumas soldas pudessem ser feitas. E, de fato ainda hoje pode-se contar com esta ferramenta denominada Ferro de Soldar Maçarico, mostrado na figura 5.
Um tubinho de gás alimenta uma chama que aquece a ponta do soldador.
COMO SOLDAR
De posse de um soldador e tendo solda disponível, será interessante que o leitor saiba como soldar. Pratique um pouco antes de conseguir a soldagem perfeita e somente depois parta para montagens de aparelhos.
Uma forma interessante de praticar é retirando componentes de algum aparelho velho e depois soldando-os numa ponte de terminais ou numa placa qualquer de circuito impresso, conforme a figura 6.
Os procedimentos para fazer uma solda perfeita são os seguintes:
a) Aqueça bem o Soldador, deixando-o ligado pelo menos 10 minutos.
b) Se o soldador for novo, sua ponta deve ser bem limpa de modo que o metal brilhante apareça. Uma lima ou lixa serve para esta finalidade.
c) Estanhe a ponta do soldador, se ela não estiver "molhada" com solda, o que ocorre num soldador que já foi usado. Quando o soldador estiver quente, encoste um pouco de solda de modo que ela se funda. Essa solda vai “molhar” ou "estanhar” a ponta do ferro no local de uso, formando uma região brilhante de metal fundido, veja a figura 7.
a) Se os terminais de componentes, fios ou locais de soldagem estiverem sujos ou oxidados é preciso limpá-los para que a solda possa aderir. Para isso use uma lâmina afiada (canivete, por exemplo), uma lixa fina ou uma lima. Remova toda a sujeira, deixando aparecer o metal brilhante no local onde deve ser feita a soldagem.
b) Aqueça o local em que deve ser feita a soldagem, encostando a ponta do soldador e imediatamente encostando a solda nos terminais ou nos locais de solda (não encoste na ponta do ferro). Se o local estiver aquecido, a solda derrete e envolve os componentes que devem ser soldados, conforme exemplifica a figura 8. Evite utilizar fluidos ou ácidos, pois os vapores gerados por estas substâncias podem atacar o próprio terminal do componente e outros componentes do aparelho, causando corrosão. A solda será melhor, mas a vida útil da conexão ficará comprometida pela corrosão que pode ter inicio no momento da soldagem. Além disso, os gases que emanam no processo são tóxicos.
c) Derretendo quantidade suficiente de solda para envolver os elementos que devem ser soldados, afaste o soldador, mantendo as peças firmes em sua posição até que a solda esfrie. Para endurecer completamente, o tempo necessário deve ser da ordem de 5 a 10 segundos, dependendo do tamanho da junção. A junção perfeita deve ficar lisa, brilhante e envolver todo o local de junção dos componentes, veja na figura 9. Na mesma figura, temos exemplos de soldas imperfeitas.
d) Se o local não for aquecido suficientemente, a solda pode empedrar" dando origem a maus contatos, ou seja, o componente não tem a aderência da solda e acaba por ficar solto, conforme mostra a figura 10.
Uma solda deste tipo é denominada popularmente de “solda fria" e deve ser evitada de qualquer maneira. Também devem ser evitados espalhamentos de solda que possam provocar curto-circuitos entre os terminais de componentes ou trilhas de uma placa de circuito impresso, conforme sugere a figura 11.
e) Feita a soldagem de todos os componentes de uma montagem, a placa de circuito impresso pode ser protegida com uma camada de verniz incolor. Para outros tipos de montagem ou reparação, é conveniente verificar se os componentes soldados estão realmente firmes, se não houve "pingamento" de solda capaz de provocar curtos em outros componentes do aparelho.
Se tudo estiver bem feito, o leitor terá garantido um bom funcionamento do seu aparelho, no que depender de soldagem.
A terceira função da solda
Existe uma terceira função importante da solda que é observada em alguns casos. Existem componentes que se aquecem e que o calor que desenvolvem precisa ser dissipado rapidamente para que eles não se queimem. Pois bem, estes componentes podem usar a solda para transferir o calor gerado no seu interior e que passa pelos seus terminais para uma região cobreada da placa que funciona como radiador. Uma solda mal feita, neste caso pode prejudicar não só funcionamento elétrico do componente como sua própria refrigeração.
Sugestão
Antes de partir para sua primeira montagem, já tendo um ferro de soldar disponível, pratique. Arranje alguns componentes e placas e tente retirar componentes da placa, solde componentes em placas para ter certeza de que está fazendo uma boa solda (figura 12)
Segurança no uso
O ferro de soldar é uma ferramenta que trabalha quente, como um ferro de passar roupas ou um fogareiro elétrico. Cuidados devem ser tomados com seu uso para que queimaduras não ocorram.
Em educação tecnológica não recomendamos o uso por jovens de menos de 14 anos que corresponde à idade mínima para a nona série do ensino fundamental. As escolas que usarem essa ferramenta no ensino de tecnologia indicado pela BNCC ou STEM devem pedir permissões aos país dos estudantes.
Para o ensino médio em que os estudantes são maiores de 15 anos, recomendamos apenas o alerta às normas de segurança ao se usar as ferramentas em geral tanto que possam cortar ou perfurar como queimar..
Devem também ter o ambiente adequado ao uso da ferramenta como salas ventiladas, bancadas aterradas e com materiais não inflamáveis. Uma peça de papelão grosso sobre uma bancada consiste num bom procedimento de proteção, como usamos em nossos cursos.
