PCBA (Montagem de Placa de Circuito Impresso), ou seja, montagem eletrônica, é um processo de fixação de componentes eletrônicos em uma PCB (Placa de Circuito Impresso). Ao observar uma PCB, você já se perguntou como os chips e outros componentes ficam firmemente presos à placa? É isso que precisa ser feito durante o processo de PCBA. Os componentes não são apenas fixados fisicamente na placa, mas a conexão elétrica entre a placa e os componentes eletrônicos também é estabelecida durante o processo de PCBA.
Processo PCBA
- Aplicação de Pasta de Solda
Após a fabricação de uma PCB crua, as pads são deixadas sem cobertura de máscara de solda para a tecnologia SMT (Surface Mount Technology).
A pasta de solda será aplicada nas pads durante este processo, antes que os componentes eletrônicos sejam posicionados sobre elas. A pasta é composta por 96,5% de estanho, 3% de prata e 0,5% de cobre. Posteriormente, elas facilitarão as conexões físicas e elétricas entre os dispositivos/componentes e a placa.
Uma máquina profissional de aplicação de pasta de solda pode segurar a PCB e aplicar uma quantidade precisa de pasta nas áreas desejadas. À medida que a máquina espalha a pasta sobre o stencil, a pasta será aplicada uniformemente nas pads. O stencil de pasta de solda é uma folha de metal, como aço inoxidável ou níquel, que possui furos cortados com alta precisão de acordo com a camada de pasta de solda do projeto de layout da PCB.
- Pick and Place
Após a aplicação da pasta de solda, a PCB vai para uma máquina de pick-and-place. Um dispositivo robótico posiciona os componentes SMD na placa em ritmo muito acelerado. Eles são pré-programados para cada projeto, de modo que saibam onde posicionar os componentes.
Atualmente, os componentes estão cada vez menores. As máquinas pick-and-place terão capacidade limitada quanto ao menor componente que podem pegar. Se seus componentes forem muito pequenos, você pode precisar de uma máquina especial para o processo pick-and-place.
- Soldagem por Refluxo
Assim que as pastas de solda e os componentes SMD estiverem no lugar, inicia-se o processo de soldagem por refluxo. À medida que a pasta se solidifica, os componentes SMD são mantidos firmemente na placa.
Este processo é realizado em um forno de refluxo com uma série de aquecedores que aquecem gradualmente a placa a 250 graus Celsius. Então, a pasta de solda é derretida adequadamente. Após isso, a PCB continua a se mover pelo forno e esfria gradualmente. Em seguida, a pasta é resfriada e solidificada de forma controlada.
- Inspeção e Controle de Qualidade
Assim que o processo SMT estiver concluído, haverá uma inspeção para examinar as conexões físicas e elétricas entre os dispositivos e a placa. Soldas defeituosas geralmente resultam em sérios problemas de qualidade.
A Inspeção Ótica Automática (AOI) é uma inspeção comum para grandes lotes de PCBAs. Uma máquina AOI possui uma série de câmeras para examinar as PCBs. As câmeras são posicionadas em diferentes ângulos para visualizar as conexões de solda. Como diferentes conexões de solda de qualidade refletem a luz de maneira diferente, a máquina AOI pode reconhecer soldas defeituosas.
As placas com defeito serão devolvidas para serem limpas e retrabalhadas ou descartadas, dependendo dos requisitos padrão.
- Inserção de Componentes Through-Hole
Além das pads, os furos metalizados (PTH – Plated Through-Holes) também são deixados na PCB para o processo de inserção de componentes Through-Hole quando uma PCB requer componentes PTH. Um PTH é um furo metalizado na placa. Os componentes PTH podem passar sinais de um lado para o outro.
O processo de montagem de componentes PTH requer mais mão de obra, pois os componentes precisam ser inseridos manualmente na placa. Normalmente, na linha de inserção de componentes PTH, um trabalhador insere apenas um componente, e então a placa é passada para outro trabalhador para inserir outro componente. Isso continua até que todos os componentes sejam inseridos na placa.
- Soldagem por Onda
Uma máquina de soldagem por onda consiste em um aplicador de fluxo, um túnel de pré-aquecimento e um pote de solda com uma bomba. A máquina é ideal para produção em massa, pois elimina a soldagem manual, levando a uma produção mais rápida e maior qualidade.
Assim que todos os componentes PTH estiverem no lugar, as placas são carregadas na esteira de uma máquina de soldagem por onda. Primeiro, o fluxo é aplicado nas juntas na parte inferior da placa de circuito. Em seguida, as placas passam por um túnel de aquecimento para pré-aquecer a placa e ativar o fluxo. À medida que as placas saem do túnel de aquecimento, a bomba de onda inicia e a esteira continua transportando as placas, expondo-as à onda de solda derretida abaixo. À medida que a placa desliza ao longo da borda da onda de solda, todas as juntas expostas à onda serão soldadas durante o percurso.
As placas acabadas sairão da máquina e esfriarão para serem removidas.
No entanto, a soldagem por onda pode não ser aplicável para PCBs de dupla face, pois a onda pode danificar outros componentes do mesmo lado.
- Inspeção Final e Teste Funcional
Após a colocação de todos os componentes SMD e PTH, haverá uma inspeção final para testar a funcionalidade da PCB.
O teste coloca a PCB em um teste de simulação. A energia e os sinais simulados passarão pela placa para que as características elétricas da PCB sejam mostradas quando a placa funcionar em circunstâncias normais.
Se alguma característica elétrica, incluindo tensão, corrente ou saída de sinal, apresentar flutuação inaceitável ou atingir picos fora de uma faixa predeterminada, a PCB reprovará no teste.
Esta é a etapa final e mais importante no processo de montagem da PCB, pois determina o sucesso ou a falha de todo o processo de PCBA.
Após o PCBA
Há uma etapa final após a inspeção. Após a montagem, haverá resíduos de fluxo da pasta de solda, óleos e sujeira dos dedos. A placa acabada pode parecer um pouco suja. Portanto, é necessária a limpeza. Durante a limpeza, um aparelho de lavagem de alta pressão em aço inoxidável usando água deionizada é usado para remover resíduos das PCBs. Como a água é deionizada, ela não pode danificar a placa. Por fim, a placa limpa será seca e embalada.
