2 de novembro de 2023

Coisas básicas que você deve saber sobre o processo de montagem de PCB

Coisas básicas que você deve saber sobre o processo de montagem de PCB

O processo de montagem de PCB ou placas de circuito inclui várias etapas, diretrizes e regras que precisam ser seguidas para se obter um produto preciso e totalmente funcional ao final. No entanto, para atingir esse objetivo com sucesso, os montadores de PCB usam fenômenos controlados de resfriamento e aquecimento e modelos de tela para regular a colocação de componentes elétricos

Os montadores devem escolher a tecnologia certa para montar a placa de circuito com base no tipo de componente. Todas as peças e peças devem estar alinhadas corretamente no local designado. Além disso, qualquer ligeiro deslocamento do componente pode levar à disfuncionalidade. Para entender as etapas iniciais, consulte O que é fabricação de PCB?.

Como funciona a montagem do PCB?

Montagem de PCB (placa de circuito impresso) é o processo de reunir peças cruciais do PCB. Isso levou ao desenvolvimento de dispositivos eletrônicos comerciais e eletrodomésticos. A primeira etapa da montagem do PCB é a fabricação. Envolve a gravação dos traços de cobre e das almofadas na superfície do substrato. Depois disso, os técnicos começam com a montagem propriamente dita da PCB. Se você estiver projetando seu próprio PCB, poderá descobrir Como projetar um layout de PCB útil.

Pasta de solda é importante para este processo e utiliza um estêncil. Uma solda é feita de diferentes grânulos e fluxos de solda. Ele aumenta a resistência da mistura de solda e adere aos componentes da PCB. Também é crucial colocar cuidadosamente as peças do PCB na placa e posicioná-las nos lugares certos durante a soldagem. Isso ocorre por meio de máquinas pick-and-place de alta precisão e rapidez neste trabalho. 

Depois que as máquinas posicionarem todas as peças da PCB, é hora de tomar a decisão PCB através de um processo de refluxo. Normalmente, um forno de refluxo é utilizado para esta finalidade. 

O objetivo é aquecer totalmente o PCB junto com seus componentes. A pasta de solda derreterá com o calor e depois solidificará. Ele criará ligações fortes entre os componentes do PCB e a superfície dos PCBs, o que aumentará a qualidade do desempenho do PCB ao mesmo tempo. O próximo passo é inspecionar os PCBs e verificar se há algum defeito ou não. Existem diferentes métodos de inspeção de PCB disponíveis a esse respeito. AOI é uma técnica comum. Saiba mais sobre as máquinas utilizadas neste processo lendo Guia para inspeção óptica automatizada (AOI).

A inspeção manual também é utilizada por diferentes fabricantes de PCBs, o que ajuda a identificar possíveis erros nos PCBs antes de despachá-los. Após a inspeção, esses PCBs passam por procedimentos de aprimoramento adicionais, como envasamento e revestimento isolante. Estas medidas adicionais são importantes para tornar os PCB imunes a danos ambientais adversos e possíveis impactos negativos. Aprender mais sobre como identificar componentes em placas de circuito impresso.

Dessa forma, os fabricantes tornam os PCBs duráveis e mais confiáveis no longo prazo. A última etapa é testar os PCBs para ver se estes podem funcionar corretamente em circunstâncias desfavoráveis ou não. Testes funcionais, testes de varredura e testes no circuito são alguns exemplos comuns. 

Tipos de montagem e termos de PCB

Os fabricantes de eletrônicos estão propensos a enfrentar muitos desafios no desenvolvimento de seus protótipos. À medida que a tecnologia avança, a necessidade de desenvolver um protótipo de alta qualidade também aumenta. 

Portanto, existem diversas abordagens técnicas que tornam o processo de montagem de PCB muito mais fácil e eficiente. Para compreender o fenômeno da montagem de PCB, você deve mergulhar nas seguintes tecnologias que desempenham um papel vital no processo de montagem de PCB.

Close do processo de montagem SMT em PCB
  • Montagem SMT

Este tipo de montagem representa um processo de montagem que incorpora os componentes elétricos na superfície da placa diretamente com pasta de solda. Para uma análise aprofundada da tecnologia de montagem em superfície, confira Montagem SMT.

  • Montagem Mecânica

Este processo auxilia na montagem de componentes elétricos de PCB em linhas de produção ou montagem. Além disso, representa também todos os produtos e componentes montados que foram fabricados desta forma. Em palavras simples, indica o fenômeno de juntar peças para realizar uma determinada função.

Matriz de grade de esferas em uma placa de circuito impresso
  • Montagem BGA

A montagem BGA refere-se a um pacote de montagem em superfície. Este processo utiliza circuitos integrados e pinos. Além disso, o BGA permite o uso de PCBs HDI a um preço acessível, o que o torna a melhor opção para montar componentes elétricos em superfícies de placas com o máximo cuidado e precisão. Descubra mais sobre BGA e seu papel em PCBs multicamadas em nosso Guia abrangente sobre PCB multicamadas.

  • Conjunto de cabos

A montagem de cabos envolve um processo de reunir tantos cabos em um grupo. Os conjuntos de cabos têm a capacidade de transmitir energia. Este recurso requintado de montagem de cabos permite fornecer sinais e energia em toda a placa. Além disso, o uso de um grupo montado de cabos também permite fácil manutenção e substituição em comparação com um único cabo. Para entender os componentes envolvidos nas montagens de cabos, visite Componentes da placa de circuito eletrônico.

  • Montagem Horizontal Axial

Os cabos axiais saem de cada extremidade dos componentes cilíndricos ou em forma de caixa. O grupo de cabos axiais tem o mesmo formato dos jumpers de fio. Esses axiais são usados principalmente em PCBs de espaço curto. Além disso, a montagem horizontal axial possui dois tipos distintos de configurações, que envolvem SMT e PTH em ângulo reto. Nessas configurações, os condutores vêm da outra extremidade (oposta) dos componentes eletrônicos.

Montagem completa de PCB pronta para uso com componentes
  • Montagem chave na mão

Turnkey representa um produto pronto para uso que permite que uma pessoa o utilize logo após adquiri-lo. Os fabricantes e montadoras precisam prestar a máxima atenção a cada elemento da montagem e fabricação da PCB. Isso também inclui a colocação de componentes elétricos e fabricação de PCB. Saiba mais sobre soluções prontas para uso em Montagem de PCB pronta para uso.

  • Montagem de Vertical Radical

Os montadores usam esse processo quando há espaço limitado a bordo, mas ainda restam componentes para completar a placa. Este processo permite incorporar componentes elétricos de forma vertical sobre a superfície do PCB. Os componentes são colocados verticalmente. Entretanto, na montagem vertical radical, os fios vêm de apenas um lado da extremidade do componente.

Close do processo de montagem da caixa

Box-build contém uma caixa que consiste em uma cabine fechada e de pequeno espaço, preenchida com toneladas de fios totalmente incorporados a um sistema eletromecânico. Os montadores usam esta caixa para avaliar PCB já produzidos. 

  • Solda sem chumbo

Este tipo de soldagem envolve metais como cobre, bismuto, antimônio, índio, estanho, zinco, prata, estanho e alguns outros. A soldagem sem chumbo, como o nome sugere, não utiliza chumbo no processo de soldagem. Além disso, a soldagem é feita com ferro de soldar. Quando a ponta do ferro de soldar esquenta, pode liberar poeira e vapores no ar, o que pode ser prejudicial à saúde do montador e também das pessoas que estão no local.

  • Impressão 

A impressão de placas refere-se a um processo de transformação do esquema digital e do design de uma PCB em uma folha de papel brilhante. Para obter os melhores resultados, a impressão deve ficar no lado brilhante do papel. A impressão desempenha um papel vital na montagem do PCB. No entanto, qualquer pequeno erro na impressão pode causar mau funcionamento ou danos ao PCB no final.

  • Sistema N2

N2 ou gás nitrogênio, é uma molécula química. Não possui odor nem cor e desempenha um papel essencial na produção de Placas de Circuito Impresso. O sistema N2 representa o uso de gás na fabricação de PCB, que inclui refluxo e alguma soldagem seletiva. O N2 tem uma abordagem única para proteger problemas de refluxo e oxidação por convecção.

  • Envernizamento

O envernizamento aplica-se na superfície do PCB. O principal objetivo do envernizamento é criar uma camada protetora na superfície da placa, que a proteja de danos e corrosão causados por fatores externos. Em palavras simples, o envernizamento ajuda os PCBs a resistir a fatores ambientais adversos.

Técnicos testando PCBs em laboratório
  • Teste

Teste de PCB desempenha um papel crucial na produção de PCBs. Os testes permitem que os fabricantes identifiquem erros e os corrijam antecipadamente. Esse processo permite que os fabricantes economizem dinheiro adicional que pode resultar de retrabalho. Além disso, os testes também permitem a detecção de erros que causam mau funcionamento dos PCBs.

  • Embalagem

Os PCBs precisam de uma embalagem que os proteja contra umidade e quebras físicas. A embalagem inadequada pode causar danos à placa e afetar sua funcionalidade. No entanto, a embalagem adequada é considerada vital para a integridade do PCB. Portanto, certifique-se sempre de escolher um fabricante que forneça PCBs com embalagens adequadas.

Etapas do processo de montagem de PCB

O processo de montagem de PCB não é considerado completo, independentemente de diversas etapas manuais e automáticas. O PCBA sempre começa com a unidade básica de um PCB.

Etapa 1: Aplicação de pasta de solda no PCB

Aplicação de pasta de solda à máquina no estêncil de PCB

Em primeiro lugar, utilize uma unidade mecânica para colocar uma fina chapa de aço inoxidável na superfície da placa. Certifique-se de espalhar a pasta de solda uniformemente no local certo da PCB. 

  • Ingredientes da pasta de solda

A pasta de solda é um material cinza composto por minúsculas bolas de metal, chamado solda. Essas minibolas de metal contêm cobre 0,5%, prata 3% e estanho 96,5%. Em seguida, o fluxo é adicionado à solda para criar a pasta de solda. Fluxo refere-se a uma substância química que ajuda a solda a derreter e a criar uma ligação. A pasta de solda deve ser aplicada em quantidade adequada no local correto da superfície da placa. Para obter mais detalhes sobre tipos e aplicações de pasta de solda, consulte Pasta de solda na fabricação de eletrônicos.

Em uma linha de montagem industrial de placas de circuito impresso, os suportes mecânicos prendem a pasta de solda e a placa de circuito impresso no local. Em seguida, o aplicador aplica a pasta na superfície direita da área. Depois disso, a máquina colocou a pasta uniformemente sobre o modelo. Após a retirada do modelo, a pasta de solda é fixada no local desejado. 

Etapa 2: Escolha e coloque a máquina

Máquina automatizada de seleção e colocação de componentes SMT

Após a conclusão da soldagem, vem a etapa de escolher e colocar os componentes elétricos na placa. Um robô pick-and-place coloca o conjunto SMD ou montagem em superfície sobre o PCB acabado. Os SMDs ajudam a colocar principalmente componentes elétricos sem conectores nos PCBs.

Antes, essa etapa era feita manualmente com uma pinça. O montador selecionou e colocou cada componente elétrico manualmente. No entanto, hoje, os fabricantes só precisam de um robô para realizar esta tarefa automaticamente. Além disso, a colocação dos componentes requer a máxima precisão. Portanto, essa mudança é necessária tanto para o fabricante quanto para o PCB.

  • Tecnologia de montagem em superfície

O dispositivo SMT inicia o processo de pick-and-place usando pinças a vácuo. A pinça pega a PCB e a coloca dentro da estação. Lá, o robô começa a aplicar SMT na superfície do PCB. Esses componentes elétricos são colocados sobre a pasta de solda na posição pré-projetada.

Etapa 3: solidificando a pasta de solda

Pasta de solda solidificando no PCB durante o refluxo

Para uma incorporação firme de componentes elétricos, pasta de solda deve passar por um processo de refluxo para manter os componentes em seus lugares por mais tempo. 

Após o processo de colocação, o PCB é transferido para a correia transportadora. Esta correia passa por um longo forno de refluxo, que contém vários aquecedores. À medida que o PCB passa por esses aquecedores, eles o aquecem lentamente até 250 graus, o que derrete a solda. Técnicas detalhadas podem ser encontradas em Soldagem de PCB.

  • Soldadura por refluxo

Após derreter a solda, o PCB passa por um grande forno. À medida que o PCB atravessa vários sistemas de resfriamento, o fundido começa a esfriar, o que solidifica a solda e cria uma junta de solda. Isso gera uma junta firme e permanente, que é utilizada para unir o PCB e o SMD. 

Muitos PCBAs precisam de consideração especial durante o refluxo de soldagem, especialmente para montagem de PCB nos dois lados. Este tipo de montagem necessita particularmente de modelagem e refluxo de soldagem de ambos os lados separadamente. No entanto, o lado da placa com menos componentes é modelado, colocado e depois refluido primeiro; então, ele passa para o segundo lado.

Etapa 4: verifique a montagem da PCB

Técnico inspecionando montagem de PCB sob microscópio

Após a conclusão da terceira etapa, a soldagem dos componentes eletrônicos montados, vem então a etapa de inspeção da PCB. A placa precisa passar por diversas análises e testes que retratam sua funcionalidade. No entanto, a inspeção de PCBAs de controle de qualidade inclui:

  • Inspeção Manual

Um projetista realiza uma análise visual ao vivo para confirmar a qualidade do PCB, que é chamada de inspeção manual.

  • Inspeção Óptica Automática

Este tipo de inspeção é considerado mais adequado para PCBAs em massa. AOI significa Inspeção Óptica Automatizada. Esta abordagem de teste usa detectores de câmeras de alta potência que visualizam as juntas de solda de ângulos distintos. Aprenda sobre métodos de inspeção como AOI em O que é inspeção óptica automatizada (AOI) em PCB.

  • Inspeção de Raios X

Esta inspeção envolve uma análise profunda, detectando problemas nas camadas do PCB.

Etapa 5: insira o componente do furo passante revestido

Inserindo componente de furo passante revestido em PCB

A seleção do tipo de solda é baseada exclusivamente no tipo de placa. Os montadores também usam outras abordagens para soldagem. Além dos componentes SMT, eles utilizam montagem PTS.

Um PTH refere-se a um tipo de orifício que é revestido na PCB durante todo o circuito. Esses orifícios são usados para passar sinais de uma borda para a outra da PCB. Nesses cenários, a pasta de solda não é adequada porque a pasta pode passar pelos espaços e não deixar espaço para adesão. Além disso, o PTH precisa de um método de soldagem mais profissional. 

  • Soldagem manual

Isto envolve a inserção manual de cabos através de orifícios.

  • Soldadura em onda

A soldagem por onda difere da soldagem manual. É uma abordagem automatizada que usa material fundido para fazer furos na placa de PCB.

Conclua uma inspeção final

Após a finalização da soldagem, resta a última etapa, que envolve a análise funcional e teste da PCB. Os fabricantes executam sinais analógicos e energia para testar as características elétricas do PCB. Se uma PCB mostrar flutuações na transferência de sinais durante a inspeção, então ela apresenta falhas. Por alguma razão, se a inspeção falhar, o fabricante terá que iniciar todo o processo.

O teste desempenha um papel crucial em todo o processo de montagem da PCB porque dirá se a PCB funciona corretamente ou não. 

Processo de montagem de PCB - inspeção e teste

Não podemos negar o facto de que a inspeção dos PCB se revela não só eficaz, mas também segura para os utilizadores. PCBs totalmente inspecionados fornecem mais proteção e duram mais tempo. 

Os fornecedores de PCB usam diferentes métodos de inspeção para garantir que os PCBs estejam em um bom lugar. Portanto, é crucial que as marcas varejistas de PCBs analisem completamente os PCBs e vejam se há algum defeito neles ou não. 

Técnico examinando um PCB com uma máquina de raios X

Os métodos comuns nesse sentido são a inspeção por raios X e a inspeção manual para intenso controle de qualidade de PCBs. Tenha uma coisa em mente: esses métodos variam de acordo com o seu orçamento; portanto, determinar antecipadamente o seu orçamento será crucial. 

  1. A inspeção por raios X é comum, e muitos fornecedores também a pagam, o que analisa profundamente os PCBs em busca de seus defeitos. 
  2. A inspeção manual é o método mais acessível e também não requer nenhum equipamento avançado. 
  3. AOI é outra opção, que verifica com precisão os PCBs e identifica falhas ocultas neles, o que, em última análise, melhora sua qualidade para uso a longo prazo. 

Conclusão

No final das contas, você precisa contar com PCBs de nível industrial para suas operações. Os PCB defeituosos não são apenas perigosos, mas também revelam-se menos duráveis para a dependência a longo prazo. 

Por esse motivo, convidamos você a verificar nossos PCBs uma vez e depois decidir se colaborar conosco será benéfico para você ou não. Sabemos que seu investimento é importante e nossos PCBs atendem totalmente às suas necessidades e requisitos com sucesso. 

Artigo escrito por Alice Lee