noviembre 2, 2023

Cosas básicas que debe saber sobre el proceso de ensamblaje de PCB

Cosas básicas que debe saber sobre el proceso de ensamblaje de PCB

El proceso de ensamblaje de PCB o placas de circuito incluye varios pasos, pautas y reglas que deben seguirse para obtener al final un producto preciso y completamente funcional. Sin embargo, para lograr este objetivo con éxito, los ensambladores de PCB utilizan fenómenos de calentamiento y enfriamiento controlados y plantillas de pantalla para regular la ubicación de componentes eléctricos

Los ensambladores deben elegir la tecnología adecuada para ensamblar la placa de circuito según el tipo de componente. Todas las piezas y partes deben alinearse correctamente en el lugar designado. Además, cualquier ligero desplazamiento del componente puede provocar una disfunción. Para comprender los pasos iniciales, consulte ¿Qué es la fabricación de PCB?.

¿Cómo funciona el ensamblaje de PCB?

Conjunto de PCB (placa de circuito impreso) es el proceso de unir piezas cruciales de PCB. Condujo al desarrollo de dispositivos electrónicos comerciales y electrodomésticos. El primer paso del ensamblaje de PCB es la fabricación. Implica el grabado de las trazas de cobre y las almohadillas en la superficie del sustrato. Después de esto, los técnicos comienzan con el ensamblaje de la PCB. Si está diseñando su propia PCB, es posible que encuentre Cómo diseñar un diseño de PCB útil.

Pasta de soldadura Es importante para este proceso y utiliza una plantilla. Una soldadura se fabrica a partir de diferentes gránulos de soldadura y fundentes de soldadura. Aumenta la resistencia de la mezcla de soldadura y se adhiere a los componentes de la PCB. También es fundamental colocar con cuidado las piezas de PCB en la placa y colocarlas en los lugares correctos mientras se suelda. Se realiza a través de máquinas pick-and-place de gran precisión y rapidez en este trabajo. 

Una vez que las máquinas han colocado todas las piezas de PCB, es hora de tomar la PCB a través de un proceso de reflujo. Normalmente se utiliza para este fin un horno de reflujo. 

El objetivo es calentar completamente la PCB junto con sus componentes. La soldadura en pasta se derretirá por el calor y luego se solidificará. Establecerá fuertes uniones entre los componentes de la PCB y la superficie de la PCB, lo que aumentará la calidad del rendimiento de la PCB al mismo tiempo. El siguiente paso es inspeccionar los PCB y comprobar si hay algún defecto o no. Existen diferentes métodos de inspección de PCB disponibles a este respecto. AOI es una técnica común. Conozca más sobre las máquinas utilizadas en este proceso leyendo Guía para la inspección óptica automatizada (AOI).

Diferentes fabricantes de PCB también utilizan la inspección manual, lo que ayuda a identificar posibles errores dentro de los PCB antes de enviarlos. Después de la inspección, estos PCB se someten a procedimientos de mejora adicionales, como encapsulado y revestimiento conformado. Estos pasos adicionales son importantes para hacer que los PCB sean inmunes a daños ambientales adversos y posibles impactos negativos. Aprender más acerca de Cómo identificar componentes en placas de circuito impreso..

De esta manera, los fabricantes consiguen que los PCB sean duraderos y más fiables a largo plazo. El último paso es probar los PCB para ver si pueden funcionar correctamente en circunstancias desfavorables o no. Algunos ejemplos comunes son las pruebas funcionales, las pruebas de escaneo y las pruebas en circuito. 

Tipos de ensamblaje de PCB y términos

Los fabricantes de productos electrónicos tienden a enfrentar muchos desafíos al desarrollar sus prototipos. A medida que la tecnología avanza, también aumenta la necesidad de desarrollar un prototipo de alta calidad. 

Por lo tanto, existen varios enfoques técnicos que hacen que el proceso de ensamblaje de PCB sea mucho más fácil y eficiente. Para comprender el fenómeno del ensamblaje de PCB, debe profundizar en las siguientes tecnologías que desempeñan un papel vital en el proceso de ensamblaje de PCB.

Primer plano del proceso de ensamblaje SMT en PCB
  • Asamblea SMT

Este tipo de ensamblaje representa un proceso de ensamblador que incorpora los componentes eléctricos en la superficie de la placa directamente mediante soldadura en pasta. Para conocer en profundidad la tecnología de montaje en superficie, consulte Asamblea SMT.

  • Ensamble mecanico

Este proceso ayuda a ensamblar componentes eléctricos de PCB en líneas de producción o ensamblaje. Además, también representa todos los productos y componentes ensamblados que se fabricaron de esta manera. En palabras simples, indica el fenómeno de juntar piezas para realizar una determinada función.

Conjunto de rejilla de bolas en una placa de circuito impreso
  • Asamblea BGA

El conjunto BGA se refiere a un paquete de montaje en superficie. Este proceso utiliza circuitos integrados y pines. Además, BGA permite el uso de PCB HDI a un precio asequible, lo que lo convierte en la mejor opción para ensamblar componentes eléctricos en superficies de tablero con sumo cuidado y precisión. Descubra más sobre BGA y su papel en PCB multicapa en nuestro Guía completa sobre PCB multicapa.

  • Montaje de cable

El ensamblaje de cables implica un proceso de juntar tantos cables en un grupo. Los conjuntos de cables tienen la capacidad de transmitir energía. Esta característica exquisita del conjunto de cables le permite entregar señales y energía en todos los ámbitos. Además, el uso de un grupo de cables ensamblados también permite un fácil mantenimiento y reemplazo en comparación con un solo cable. Para comprender los componentes involucrados en los conjuntos de cables, visite Componentes de la placa de circuito electrónico.

  • Montaje horizontal axial

Los cables axiales salen de cada extremo de los componentes cilíndricos o en forma de caja. El grupo de cables axiales tiene la misma forma que los puentes de alambre. Estos axiales se utilizan principalmente en PCB de espacio corto. Además, el conjunto horizontal axial tiene dos tipos distintos de configuraciones, que involucran SMT y PTH en ángulo recto. En estos entornos, los cables provienen del otro extremo (opuesto) de los componentes electrónicos.

Montaje de PCB llave en mano completo con componentes
  • Montaje llave en mano

Llave en mano representa un producto listo para usar que permite a una persona utilizarlo inmediatamente después de comprarlo. Los fabricantes y ensambladores deben prestar la máxima atención a cada elemento del ensamblaje y fabricación de PCB. Esto también incluye la colocación de componentes eléctricos y la fabricación de PCB. Conozca las soluciones llave en mano en Montaje de PCB llave en mano.

  • Montaje De Radical Vertical

Los ensambladores utilizan este proceso cuando hay espacio limitado a bordo, pero aún quedan componentes para completar la placa. Este proceso les permite incorporar componentes eléctricos de forma vertical sobre la superficie de la PCB. Los componentes se colocan en forma vertical. Sin embargo, en el montaje vertical radical, los cables provienen de un solo lado del extremo del componente.

Primer plano del proceso de ensamblaje de la caja

Box-build contiene una caja que consta de una cabina cerrada con espacios pequeños llena de toneladas de cables completamente incorporados a un sistema electromecánico. Los ensambladores utilizan este cuadro para evaluar los PCB ya producidos. 

  • Soldadura sin plomo

Este tipo de soldadura involucra metales como cobre, bismuto, antimonio, indio, estaño, zinc, plata, estaño y algunos otros. La soldadura sin plomo, como su nombre indica, no utiliza plomo en el proceso de soldadura. Además, la soldadura se realiza con soldador. Cuando la punta del soldador se calienta, puede liberar polvo y vapores al aire, lo que puede resultar perjudicial para la salud del ensamblador y de las personas que se encuentran en la zona.

  • Impresión 

La impresión de placas se refiere al proceso de transformar el esquema y el diseño digital de una PCB en una hoja de papel brillante. Para obtener los mejores resultados, la impresión debe realizarse en el lado brillante del papel. La impresión juega un papel vital en el ensamblaje de PCB. Sin embargo, cualquier pequeño error en la impresión puede provocar un mal funcionamiento o daños en la PCB al final.

  • Sistema N2

N2 o gas nitrógeno, es una molécula química. No tiene ningún olor ni color y juega un papel esencial en la producción de placas de circuito impreso. El sistema N2 representa el uso de gas en la fabricación de PCB, que incluye reflujo y cierta soldadura selectiva. El N2 tiene un enfoque único para proteger el reflujo por convección y los problemas de oxidación.

  • barnizar

El barnizado se aplica sobre la superficie de la PCB. El objetivo principal del barnizado es crear una capa protectora en la superficie del tablero, que la proteja de daños y corrosión causados por factores externos. En palabras simples, el barnizado ayuda a los PCB a resistir factores ambientales hostiles.

Técnicos que prueban PCB en un laboratorio
  • Pruebas

pruebas de PCB juega un papel crucial en la producción de PCB. Las pruebas permiten a los fabricantes identificar errores y corregirlos de antemano. Este proceso permite a los fabricantes ahorrar dinero adicional que podría generar retrabajo. Además, las pruebas también permiten detectar errores que provocan el mal funcionamiento de las PCB.

  • embalaje

Los PCB necesitan un embalaje que los proteja de la humedad y de roturas físicas. Un embalaje inadecuado puede provocar daños en la placa y afectar su funcionalidad. Sin embargo, un embalaje adecuado se considera vital para la integridad de los PCB. Por lo tanto, asegúrese siempre de elegir un fabricante que entregue PCB con el embalaje adecuado.

Pasos del proceso de ensamblaje de PCB

El proceso de montaje de PCB. no se considera completo, independientemente de varios pasos manuales y automáticos. La PCBA siempre comienza con la unidad básica de una PCB.

Paso 1: Aplicación de pasta de soldadura a la PCB

Aplicación automática de pasta de soldadura sobre una plantilla de PCB

En primer lugar, utilice una unidad mecánica para colocar una fina lámina de modelo de acero inoxidable en la superficie de la placa. Asegúrese de esparcir la pasta de soldadura uniformemente en el lugar correcto de la PCB. 

  • Ingredientes de la pasta de soldadura

La pasta de soldadura es un material gris compuesto de pequeñas bolas de metales, que se llama soldadura. Estas mini bolas de metal contienen 0,5% de cobre, 3% de plata y 96,5% de estaño. Luego, se agrega fundente a la soldadura para crear pasta de soldadura. El fundente se refiere a una sustancia química que ayuda a que la soldadura se derrita y cree un enlace. La pasta de soldar debe aplicarse en una cantidad adecuada en el lugar correcto de la superficie del tablero. Para obtener más detalles sobre los tipos y aplicaciones de soldadura en pasta, consulte Pasta de soldadura en la fabricación de productos electrónicos.

En una línea de montaje de PCB industrial, los soportes mecánicos sujetan la pasta de soldar y la PCB en su lugar. Luego, el aplicador aplica la pasta en la superficie derecha del área. Después de eso, la máquina aplicó la mezcla uniformemente sobre el modelo. Después de retirar el modelo, la pasta de soldar se fija en el lugar deseado. 

Paso 2: Máquina de recogida y colocación

Máquina automatizada de recogida y colocación de componentes SMT

Una vez finalizada la soldadura, viene el paso de recoger y colocar los componentes eléctricos en la placa. Un robot de recogida y colocación coloca el conjunto SMD o de montaje en superficie sobre la PCB terminada. Los SMD ayudan a colocar en su mayoría componentes eléctricos que no son conectores en las PCB.

Antes, este paso se hacía manualmente usando unas pinzas. El ensamblador recogió y colocó cada componente eléctrico manualmente. Sin embargo, hoy en día, los fabricantes sólo necesitan un robot para realizar esta tarea de forma automática. Además, la colocación de los componentes requiere la máxima precisión. Por lo tanto, este cambio es necesario tanto para el fabricante como para la PCB.

  • Tecnología de montaje superficial

El dispositivo SMT inicia el proceso de recogida y colocación mediante abrazaderas de vacío. La pinza recoge la PCB y la introduce dentro de la estación. Allí, el robot comienza a aplicar SMT sobre la superficie de la PCB. Estos componentes eléctricos se colocan sobre la pasta de soldadura en la posición prediseñadas.

Paso 3: solidificar la pasta de soldadura

Soldadura en pasta solidificándose en PCB durante el reflujo

Para una incorporación firme de los componentes eléctricos, pasta de soldadura debe pasar por un proceso de reflujo para mantener los componentes en su lugar por más tiempo. 

Después del proceso de colocación, la PCB se transfiere a la correa transportadora. Esta cinta pasa a través de un largo horno de reflujo, que contiene varios calentadores. A medida que la PCB pasa a través de estos calentadores, la calientan lentamente a 250 grados, lo que derrite la soldadura. Las técnicas detalladas se pueden encontrar en Soldadura de PCB.

  • Soldadura por reflujo

Después de derretir la soldadura, la PCB pasa por un gran horno. A medida que la PCB atraviesa varios sistemas de enfriamiento, el material fundido comienza a enfriarse, lo que solidifica la soldadura y crea una unión de soldadura. Esto genera una unión firme y permanente, que se utiliza para unir el PCB y el SMD. 

Muchos PCBA necesitan una consideración especial durante el reflujo de soldadura, particularmente para el ensamblaje de PCB de dos caras. Este tipo de montaje necesita especialmente modelado y soldadura por reflujo de ambas caras por separado. Sin embargo, el lado del tablero con menos componentes se modela, coloca y luego vuelve a fluir primero; luego pasa al segundo lado.

Paso 4: Verifique el ensamblaje de la PCB

Técnico-inspeccionando-ensamblaje-de-PCB-bajo-microscopio

Después de completar el tercer paso, la soldadura de los componentes electrónicos montados, viene el paso de inspección de la PCB. La placa debe pasar por varios análisis y pruebas que describan su funcionalidad. Sin embargo, la inspección de PCBA de control de calidad incluye:

  • Inspección manual

Un diseñador realiza un análisis visual en vivo para confirmar la calidad de la PCB, lo que se denomina inspección manual.

  • Inspección óptica automática

Este tipo de inspección se considera más adecuado para PCBA masivos. AOI significa Inspección óptica automatizada. Este método de prueba utiliza detectores de cámara de alta potencia que observan las uniones soldadas desde distintos ángulos. Obtenga más información sobre métodos de inspección como AOI en ¿Qué es la inspección óptica automatizada (AOI) en PCB?.

  • Inspección por rayos X

Esta inspección implica un análisis profundo al detectar problemas en las capas de PCB.

Paso 5: Inserte el componente del orificio pasante chapado

Inserción de un componente de orificio pasante chapado en la PCB

La selección del tipo de soldadura se basa únicamente en el tipo de placa. Los ensambladores también utilizan otros métodos para soldar. Además de los componentes SMT, utilizan ensamblaje PTS.

Un PTH se refiere a un tipo de orificio que está recubierto en la PCB a lo largo de todo el circuito. Estos orificios se utilizan para pasar señales de un borde al otro borde de la PCB. En tales escenarios, la soldadura en pasta no es adecuada porque la pasta puede atravesar los espacios y no dejar espacio para la adhesión. Además, el PTH necesita un método de soldadura más profesional. 

  • Soldadura manual

Esto implica la inserción manual de cables a través de agujeros.

  • Soldadura por ola

La soldadura por ola se diferencia de la soldadura manual. Es un método automatizado que utiliza material fundido para perforar agujeros en la placa de PCB.

Complete una inspección final

Una vez finalizada la soldadura, queda el último paso, que implica el análisis funcional y las pruebas de la PCB. Los fabricantes utilizan señales analógicas y energía para probar las características eléctricas de la PCB. Si una PCB muestra fluctuaciones en la transferencia de señales durante la inspección, entonces tiene fallas. Por alguna razón, si la inspección falla, el fabricante tiene que iniciar todo el proceso.

Las pruebas juegan un papel crucial en todo el proceso de ensamblaje de PCB porque esto indicará si la PCB funciona correctamente o no. 

Proceso de ensamblaje de PCB: inspección y pruebas

No podemos negar el hecho de que la inspección de PCB resulta no sólo eficaz sino también segura para los usuarios. Los PCB completamente inspeccionados brindan más protección y duran más tiempo. 

Los proveedores de PCB utilizan diferentes métodos de inspección para garantizar que los PCB estén en un buen lugar. Por lo tanto, es crucial que las marcas minoristas de PCB analicen completamente los PCB y vean si tienen algunos defectos o no. 

Técnico-examinando-una-PCB-con-una-máquina-de-rayos-X

Los métodos comunes a este respecto son la inspección por rayos X y la inspección manual para un control de calidad intensivo de los PCB. Tenga en cuenta una cosa: estos métodos varían según su presupuesto; por lo tanto, determinar su presupuesto de antemano será crucial. 

  1. La inspección por rayos X es común y muchos proveedores también la permiten, lo que analiza en profundidad los PCB en busca de defectos. 
  2. La inspección manual es el método más asequible y tampoco requiere ningún equipo avanzado. 
  3. AOI es otra opción a elegir, que verifica con precisión los PCB e identifica fallas ocultas en ellos, lo que en última instancia mejora su calidad para un uso a largo plazo. 

Conclusión

Al final del día, usted necesita confiar en PCB de grado industrial para sus operaciones. Los PCB defectuosos no sólo son peligrosos sino que también resultan menos duraderos para una dependencia a largo plazo. 

Por este motivo, le invitamos a comprobar nuestros PCB por una vez y luego decidir si colaborar con nosotros será beneficioso para usted o no. Sabemos que su inversión es importante y nuestros PCB se ajustan plenamente a sus necesidades y requisitos con éxito. 

Artículo escrito por Alicia Lee