PCBA (Ensamblaje de Circuitos Impresos), es decir, el ensamblaje de electrónica es un proceso de fijación de componentes electrónicos en el PCB (Circuito Impreso). Cuando miras un PCB, ¿alguna vez te has preguntado cómo los chips y otros componentes están firmemente adheridos a la placa? Eso es lo que se debe lograr durante el proceso de PCBA. No solo los componentes están físicamente adheridos a la placa, sino que la conexión eléctrica entre la placa y los componentes electrónicos se establece durante el proceso de PCBA.
Proceso de PCBA
- Plantillado de Pasta de Soldadura
Después de que se fabrica un PCB desnudo, se dejan almohadillas sin cubrir con máscara de soldadura para el SMT (Tecnología de Montaje Superficial).
La Pasta de Soldadura se aplicará en las almohadillas durante este proceso antes de que los componentes electrónicos se coloquen sobre ellas. La pasta está compuesta por 96.5% estaño, 3% plata y 0.5% cobre. Posteriormente, facilitarán las conexiones físicas y eléctricas entre los dispositivos/componentes y la placa.
Una máquina profesional de plantillado de pasta de soldadura puede sostener el PCB y aplicar una cantidad precisa de pasta en las áreas deseadas. A medida que la máquina extiende la pasta a través de la plantilla, la pasta se aplicará uniformemente en las almohadillas. La plantilla de pasta de soldadura es una hoja de metal como acero inoxidable o níquel que tiene agujeros cortados con gran precisión según la capa de pasta de soldadura del diseño de layout del PCB.
- Colocación y Montaje
Después de que se aplica la pasta de soldadura, el PCB pasa a una máquina de colocación y montaje. Un dispositivo robótico coloca los SMDs en la placa a un ritmo muy rápido. Están preprogramados para cada proyecto para saber dónde colocar los componentes.
Hoy en día, los componentes son cada vez más pequeños. Las máquinas de colocación y montaje tendrán capacidad para el componente más pequeño que puedan recoger. Si tus componentes son demasiado pequeños, podrías requerir una máquina especial para el proceso de colocación y montaje.
- Soldadura por Reflujo
Una vez que las pastas de soldadura y los SMDs están todos en su lugar, comienza un proceso de soldadura por reflujo. A medida que la pasta se solidifica, los SMDs se mantienen firmemente en la placa.
Este proceso se realiza en un horno de reflujo con una serie de calentadores que calientan gradualmente la placa a 250 grados Celsius. Luego, la pasta de soldadura se derrite adecuadamente. Después de eso, el PCB continúa moviéndose a través del horno y se enfría gradualmente. Luego, la pasta se enfría y solidifica de manera controlada.
- Inspección y Control de Calidad
Una vez que el proceso de SMT se completa, habrá una inspección que examinará las conexiones físicas y eléctricas entre los dispositivos y la placa. Las juntas de soldadura defectuosas a menudo resultan en serios problemas de calidad.
La Inspección Óptica Automática (AOI) es una inspección común para grandes lotes de PCBAs. Una máquina AOI tiene una serie de cámaras para examinar los PCBs. Las cámaras están dispuestas en diferentes ángulos para ver las conexiones de soldadura. Como las diferentes conexiones de soldadura de calidad reflejan la luz de manera diferente, la máquina AOI puede reconocer soldaduras defectuosas.
Las placas defectuosas serán devueltas para ser limpiadas y retrabajadas o desechadas dependiendo del requisito estándar.
- Inserción de Componentes de Orificio Pasante
Aparte de las almohadillas, también se dejan Orificios Pasantes Plateados (PTH) en el PCB para el proceso de Inserción de Componentes de Orificio Pasante cuando un PCB requiere componentes PTH. Un PTH es un orificio plateado a través de la placa. Los componentes PTH pueden pasar señales de un lado al otro.
El proceso de ensamblaje de componentes PTH requiere más mano de obra ya que los componentes deben insertarse en la placa manualmente. Por lo general, en la línea de inserción de componentes PTH, un trabajador solo inserta un componente, y luego la placa se pasa a otro trabajador para insertar otro componente. Esto continúa hasta que todos los componentes se insertan en la placa.
- Soldadura por Ola
Una máquina de soldadura por ola consta de un aplicador de flux, un túnel de precalentamiento y un recipiente de soldadura con una bomba. La máquina es buena para la producción en masa ya que elimina la soldadura manual, lo que lleva a una producción más rápida y de mayor calidad.
Una vez que todos los componentes PTH están en su lugar, las placas se cargan en el transportador de una máquina de soldadura por ola. Primero, se aplica el flux a las juntas en la parte inferior de la placa de circuito. Luego, las placas viajan a través de un túnel de calor para precalentar la placa y activar el flux. A medida que las placas salen del túnel de calor, la bomba de ola comienza, y el transportador continúa llevando las placas exponiéndolas a la ola de soldadura fundida debajo. A medida que la placa roza el borde de la ola de soldadura, todas las juntas expuestas a la ola serán soldadas mientras viajan.
Las placas terminadas saldrán de la máquina y se enfriarán para su extracción.
Sin embargo, la soldadura por ola podría no ser aplicable para PCB de doble cara ya que la ola puede dañar otros componentes en el mismo lado.
- Inspección Final y Prueba Funcional
Después de que los SMDs y los componentes PTH están todos colocados, habrá una inspección final para probar el PCB por su funcionalidad.
La prueba pone el PCB en una prueba de simulación. La energía y las señales simuladas correrán a través de la placa para que las características eléctricas del PCB se muestren cuando la placa funcione en circunstancias normales.
Si alguna característica eléctrica, incluyendo voltaje, corriente o salida de señal, muestra fluctuaciones inaceptables o alcanza picos fuera de un rango predeterminado, el PCB falla la prueba.
Este es el paso final y más importante en el proceso de ensamblaje de PCB ya que determina el éxito o fracaso de todo el proceso de PCBA.
Después de PCBA
Hay un paso final después de la inspección. Después del ensamblaje, habrá residuos de flux de la pasta de soldadura, aceites y suciedad de los dedos. La placa terminada puede parecer un poco sucia. Por lo tanto, se requiere limpieza. Durante la limpieza, se utiliza un aparato de lavado de alta presión de acero inoxidable con agua desionizada para eliminar los residuos de los PCBs. Dado que el agua está desionizada, no puede dañar la placa. Finalmente, la placa limpia se secará y empacará.
