¿Qué es el ensamblaje de PCB?

¿Qué es el ensamblaje de PCB?

ensamblaje de PCBse refiere al proceso de ensamblar todos los componentes electrónicos como resistencias, transistores, diodos, etc. en una placa de circuito impreso, y el método de ensamblaje puede ser manual o mecánico.   La gente suele confundir el montaje de PCB con la fabricación de PCB, ya que implican procesos completamente diferentes.   En cuanto a la fabricación de PCB, implica una amplia gama de procesos que incluyen el diseño y la creación de prototipos, mientras que el ensamblaje de la placa de circuito impreso comienza después de la fabricación de la PCB y se trata de la colocación de los componentes.

3 tipos de tecnologías de ensamblaje de PCB

El progreso de las tecnologías electrónicas ha traído más posibilidades para el ensamblaje de PCB.   Ahora hay tres tecnologías de ensamblaje comúnmente utilizadas, una es SMT (tecnología de montaje en superficie), la segunda es THT (tecnología Thru-Hole) y la tercera es una combinación de las dos anteriores.

Tecnología de montaje en superficie

Montaje de PCB SMT

El ensamblaje SMT se ensambla principalmente soldando dispositivos de montaje en superficie (SMD) en la PCB.   Dado que el paquete estándar de componentes SMD es pequeño, todo el proceso debe controlarse cuidadosamente para garantizar la alta precisión y la temperatura adecuada de las uniones de soldadura.   Afortunadamente, SMT es una tecnología de ensamblaje totalmente automatizada que recoge automáticamente componentes individuales y los coloca en la PCB con extrema precisión.

Tecnología de orificio pasante

THT es una tecnología de ensamblaje de PCB más tradicional en la que el instalador inserta componentes electrónicos como condensadores, bobinas y resistencias e inductores grandes en la placa de circuito a través de orificios.   En comparación con SMT, el montaje por orificio pasante permite el ensamblaje de componentes de gran tamaño y proporciona una unión mecánica más fuerte, que también es más adecuada para pruebas y creación de prototipos.   más ensamblaje de PCB THT>>

Tecnología de ensamblaje de PCB mixta

Los productos electrónicos tienden a diseñarse para ser más pequeños y tener más funciones, lo que impone mayores exigencias a los consumidores.ensamblaje de placa de circuito impreso.  La gente necesita ensamblar circuitos altamente complejos en un espacio limitado, es difícil lograr el efecto deseado usando solo SMD o PTH, necesitamos combinar tecnología SMT y THT.   Cuando se utiliza tecnología de ensamblaje de PCB mixta, se deben realizar los ajustes adecuados para simplificar la soldadura y el ensamblaje.

Proceso de ensamblaje de PCB

Step 1: Solder Paste Stenciling

En el primer paso, se aplicaría pasta de soldadura a la placa.  La pasta de soldadura es gris y consta de pequeñas bolas de metal compuestas de 96,5% de estaño, 3% de plata y 0,5% de cobre. Asegúrese de usarla en una cantidad controlada y de aplicarla en el lugar exacto.  en unensamblaje de PCBLa línea, las placas de circuito impreso y las plantillas de soldadura se sujetan mediante abrazaderas mecánicas y se aplica la cantidad exacta de pasta de soldadura en las áreas deseadas.  La máquina aplicará la mezcla a la plantilla hasta que cubra uniformemente cada área abierta.   Finalmente, cuando retiramos el stencil podremos ver que la soldadura en pasta queda en el lugar correcto.

Paso 2: elegir y colocar

En el segundo paso, necesitamos utilizar la máquina de recogida y colocación que puede colocar componentes de montaje en superficie en placas de circuito impreso automáticamente.   Actualmente, los componentes SMD se utilizan ampliamente en tipos de PCB, que pueden ensamblarse con alta eficiencia.  En el pasado, la selección y colocación se aplicaba manualmente y el ensamblador debía prestar mucha atención durante el proceso para asegurarse de que todos los componentes estuvieran colocados en la posición correcta.  Si bien el pick and place automático es operado por robots que pueden trabajar las 24 horas del día, los 7 días de la semana sin fatiga, mejoró la productividad y redujo los errores en gran medida.   La máquina recoge las placas de circuito impreso con su empuñadura de vacío y luego las traslada a la estación de recogida y colocación.  Luego, el robot coloca la PCB en la estación y los componentes SMD se colocarán encima de la pasta de soldar en los lugares previstos.

Paso 3: soldadura por reflujo

Después de la recogida y colocación, el conjunto de PCB pasaría al proceso de soldadura por reflujo.  Las placas de circuito se transferirían a un gran horno de reflujo a través de la cinta transportadora.  El horno calentaría a los verracos a altas temperaturas, normalmente unos 250 grados Celsius, para derretir la soldadura en la pasta de soldadura.   Cuando finaliza el proceso de calentamiento, los circuitos se moverían a través del horno, que consta de una serie de calentadores más fríos, que ayudarían a enfriar y solidificar la soldadura derretida.  Durante la soldadura por reflujo, debemos prestar atención a algunas placas especiales, como por ejemplo PCB de dos caras.   Cada lado de los PCB de dos caras debe estar estarcido y soldarse por reflujo por separado; normalmente, el lado con menos componentes se soldará por reflujo primero y luego el otro lado.

Paso 4: Inspección

Es necesario probar la funcionalidad de las placas de circuito ensambladas; el proceso de reflujo puede resultar en una conexión deficiente o incluso en la falta de conexión.  El movimiento durante la soldadura por reflujo también puede causar cortocircuitos. Por tanto, la inspección es un paso clave durante el proceso de montaje. Existe una variedad de métodos para inspeccionar errores y los más utilizados son las comprobaciones manuales, la inspección por rayos X y la inspección óptica automática.  Se pueden realizar inspecciones periódicas después de la soldadura por reflujo, de modo que se pueda identificar cualquier problema potencial hasta que el conjunto de la tarjeta de circuito pase al siguiente proceso.  Esta inspección puede ayudar a los fabricantes a ahorrar mucho dinero porque cuanto antes detecten un problema, antes podrá resolverlo sin perder tiempo, recursos humanos y materiales.

Paso 5: Inserción de componentes por orificio pasante

Además de los componentes SMD, es posible que algunas placas de circuito deban ensamblarse con otros tipos de componentes, como componentes de orificio pasante o PTH.  Entonces, ¿cómo ensamblar estos componentes?  Bueno, hay orificios chapados en las placas de circuito, que brindan acceso a los componentes de la PCB para transferir señales de un lado al otro de la placa.  Por lo tanto, la pasta para soldar es viable en este caso, por lo que necesitamos utilizar otros métodos de soldadura para insertar componentes de PTH, como la soldadura manual y la soldadura por ola.

Paso 6: Prueba funcional

En el último paso, se realizará la inspección final para probar la funcionalidad de PCBA; a este proceso lo llamamos "prueba funcional".  Esta prueba simulará el funcionamiento normal de la PCB y monitoreará las características eléctricas de la PCB cuando la fuente de alimentación y la señal analógica pasen a través de la PCB para juzgar si la PCBA está calificada.

Sugerencias para realizar mejor el ensamblaje de PCB

Después de explicar el proceso detallado de ensamblaje de circuitos impresos, ahora nos gustaría ofrecer algunas sugerencias que pueden mejorar la calidad de la PCBA.

Tamaño del componente

Es de gran importancia seleccionar el tamaño de paquete correcto para cada componente en las placas durante el período de diseño de PCB; en general, sugerimos elegir paquetes más grandes. La elección de paquetes más pequeños puede generar problemas potenciales durante la fase de ensamblaje de la tarjeta de circuito, lo que llevaría mucho tiempo modificar el circuito. Mientras que para algunas modificaciones complicadas, como desmontar y soldar componentes, volver a montar toda la placa de circuito es mucho más fácil.

Huella del componente

La huella del componente es otra consideración clave en el ensamblaje de PCB.  Cada huella debe crearse precisamente de acuerdo con el patrón de terreno especificado en la hoja de datos de cada componente integrado. Pueden surgir muchos problemas debido a una huella incorrecta, como provocar que se aplique un calor desigual al componente integrado durante el proceso de soldadura, lo que hace que se adhiera solo a un lado de la PCB en lugar de a ambos lados.  Además, los componentes SMD pasivos, como resistencias, condensadores e inductores, también se verían afectados principalmente debido a las dimensiones incorrectas del patrón de tierra asociado con el componente y a la diferente magnitud de las pistas conectadas a los dos pads del componente, o la pista. el ancho es demasiado ancho.

Espaciado entre componentes

El sobrecalentamiento causado por un espacio insuficiente entre los componentes es una de las principales causas de falla de la PCB, y este problema es más pronunciado en algunos circuitos altamente complejos. Colocar un componente demasiado cerca de otro puede causar una variedad de problemas, el más grave de los cuales puede llevar al rediseño y refabricación de la PCB, que es un proceso que requiere mucho tiempo y agrega costos innecesarios.  Cuando utilizamos máquinas automatizadas de ensamblaje y prueba, es importante asegurarnos de que cada componente se mantenga alejado de las piezas mecánicas, el borde del tablero y todos los demás componentes.  Un espacio muy pequeño entre componentes o componentes que giran incorrectamente puede causar problemas durante el proceso de soldadura por ola.  Por ejemplo, si un componente de mayor altura precede a un componente de menor altura en el camino recorrido por la onda, la soldadura se debilitará.

Lista de materiales actualizada

Tanto para los procesos de diseño como de ensamblaje de PCB, es vital asegurarse de que la lista de materiales (BOM) esté siempre actualizada. Cualquier error o inexactitud en la lista de materiales puede traer grandes problemas, lo que puede posponer toda la fase de ensamblaje, ya que los fabricantes necesitan dedicar mucho tiempo a descubrir y resolver el problema.  Para garantizar la exactitud y validez de la lista de materiales, cada vez que actualice el diseño de su PCB, debe revisar la lista de materiales minuciosa y cuidadosamente.  Por ejemplo, si se agrega un nuevo componente a un proyecto existente, entonces es necesario asegurarse de que la lista de materiales se actualice en consecuencia.

Uso de fiduciales

Los fiduciales son formas redondeadas de cobre que desempeñarían el papel de puntos de referencia para las máquinas de ensamblaje pick and place. Mediante el uso de fiduciales, los equipos automatizados pueden identificar la orientación de la placa y ensamblar componentes de montaje en superficie de paso fino. Los fiduciales se pueden dividir en dos clases: fiduciales globales y fiduciales locales. Los fiduciales globales se utilizan para colocar en el borde de las placas de circuito impreso de modo que las máquinas de recogida y colocación puedan detectar la orientación de la placa en el plano X-Y. En cuanto a los fiduciales locales, se colocan cerca de las esquinas de los componentes SMD cuadrados, lo que permite que las máquinas de selección y colocación ubiquen la huella de un componente con precisión, lo que puede ayudar a reducir los errores de posicionamiento durante el ensamblaje de PCB. En una palabra, los fiduciales son muy importantes para el ensamblaje de PCB, especialmente cuando hay muchos componentes involucrados en la placa que no están lejos unos de otros.