Procesos de Fabricación y Ensamblaje de PCB y Dónde Encaja la Soldadura por Onda

Puzzle with missing pieces

Al crecer, a veces me sentía como un chiquillo malcriado. Mi padre estaba en la Fuerza Aérea, no en el Ejército, y solo nos mudamos un par de veces. Sin embargo, cada vez que nos reubicamos en una nueva ciudad tuve que enfrentar los mismos problemas. Básicamente, tratando de encajar en un nuevo entorno con nuevas personas.

Desde la perspectiva, tratando de aprender sobre la fabricación y ensamblaje de PCB y qué papel juegan ciertos procesos puede ser similar. Es ventajoso para nuestro diseño y desarrollo aplicar buenas prácticas de diseño para la fabricación (DFM) para garantizar que nuestras placas puedan fabricarse y sean confiables. Por lo tanto, es importante saber dónde y cómo puede verse afectado el proceso de fabricación.

Aunque son pasos claramente definidos para la fabricación de PCB, existen técnicas y materiales alternativos que pueden y son aplicados por diferentes fabricantes. El método de soldadura utilizado para asegurar tus componentes es uno de estos procesos. El más conocido y más utilizado a lo largo de los años ha sido la soldadura por onda, que tiene ciertas ventajas y desventajas. Echemos un vistazo a los procesos de fabricación y montaje de PCB y cómo puedes diseñar tu placa para que la soldadura por onda pueda encajar fácilmente.

Proceso de Fabricación de PCB

El objetivo de la fabricación de PCB es convertir tu diseño de software en un dispositivo utilizable, la PCB, que contenga los componentes que has definido y la conectividad definida. La fabricación es el primer proceso aquí. Durante este proceso, la placa está preparada para que tus componentes se conecten. Cada paso se basa en el anterior, lo que da como resultado una PCB que contiene todos los rastros, taladros, pads de componentes y cualquier imagen adicional, como logotipos o texto.

El primer paso del proceso de fabricación de PCB es diseñar una imagen del diseño. Esta imagen debe ser exactamente como la que has creado en el software y puede imprimirse en la placa o en una superposición de imágenes. El siguiente paso es el grabado de la capa interna. Durante este paso, se elimina el exceso de cobre de las capas internas de la placa, de modo que solo quedan las trazas de cobre.

El siguiente paso es agregar todas las capas que conformarán la placa, lo que se denomina apilamiento. En este punto, se ha construido el PCB, incluidas todas las capas internas. El siguiente paso es la perforación de los agujeros, que incluye vías y agujeros de montaje. Una vez hecho esto, se realiza el grabado de la capa externa que deja los rastros de cobre de la capa superficial. Con los agujeros perforados, el revestimiento se puede hacer por vías.

El enmascaramiento de la soldadura se realiza a continuación, que cubre todas las áreas de la placa donde no se debe aplicar la soldadura. El paso de serigrafía es donde se agregan símbolos, indicadores del pin 1, logotipos y otras imágenes. Por último, se limpia la placa y se eliminan los restos. También se agrega una capa protectora. Este es el paso final del proceso de fabricación de PCB. Ahora, la base con la cual se unirán tus componentes, mediante soldadura, está completa.

 

PCB being manufactured on a CNC machine

Saber cómo optimizar tu proceso de fabricación le dará una visión más clara de los objetivos finales de tu producto.

Proceso de Ensamblaje de PCB

Una vez fabricada, tu placa está lista para montar los componentes. Cada paso durante el proceso de ensamblaje respalda la seguridad de tus componentes en la PCB. El método real de asegurar los componentes es mediante soldadura. Esto es así tanto si los componentes son dispositivos de montaje en superficie (SMD) o de orificio pasante.

El método de soldadura utilizado para agujeros pasantes y SMD suele ser diferente. Dependiendo de los componentes de su diseño, el ensamblaje puede variar ligeramente; sin embargo, el proceso general se suele poder definir mediante un conjunto específico de pasos. Lo primero que se hace a la placa fabricada es aplicar una capa inicial de soldadura. Si tu diseño los incluye, los SMD se colocan de modo que estén conectados a los pads apropiadas. Para asegurar las SMD, el reflujo de soldadura se realiza cuando la soldadura se calienta en un horno para formar conexiones.

En este punto, las conexiones se inspeccionan para garantizar una buena conectividad. Si es necesario, vuelve a realizar el trabajo, que puede incluir soldadura manual o reposicionamiento de componentes. A continuación, se montan componentes de orificio pasante, si tu diseño los incluye. Para asegurar los componentes del orificio pasante, se puede realizar una forma de soldadura por onda, que es su aplicación más ventajosa.

Esto puede ser una soldadura de onda de placa completa si tu diseño tiene todos los componentes de orificio pasante y están adecuadamente espaciados o soldadura de onda selectiva donde se usa un chorro dirigido para aplicar la soldadura. Nuevamente, se realiza una inspección de las conexiones de los componentes. Cualquier exceso de residuos o contaminantes potenciales se eliminan mediante lavado y las tablas se separan en unidades individuales.

Donde Encaja la Soldadura por Onda

La soldadura por onda fue el primer método automatizado para asegurar los componentes a los PCB. Con los años, el método se ha adaptado para mantenerse al día con los cambios en los tipos y tamaños de componentes que se han producido. Hoy en día, la soldadura por onda compite con otros métodos que han surgido principalmente para mejorar la precisión en la aplicación de soldadura. Dependiendo de tus elecciones de componentes en tu diseño y en la placa, la soldadura por onda puede ser la mejor técnica para el ensamblaje de tu PCB.

La soldadura por onda tiene las siguientes ventajas:

  • Velocidad: ya que todos los componentes de un área determinada se sueldan a la vez, es más rápido que los métodos que requieren soldadura de pad individual

  • Montaje de componentes de orificio pasante: desarrollado para soldar múltiples componentes de orificio pasante simultáneamente

y desventajas:

  • Falta de precisión: se pueden formar puentes de soldadura entre los pads que están muy juntas requiriendo un nuevo trabajo

  • Uso de recursos: utiliza más soldadura, flujo y potencia que otros procesos

Para abordar estos problemas, se desarrolló la soldadura de onda selectiva donde la soldadura se aplica mediante un chorro para proporcionar una aplicación específica. Esto permite aplicar soldadura por onda donde se requiere precisión.

 

last piece of the puzzle

Encajando

Al igual que con todos los diseños de PCB, se debe aplicar un buen diseño para la fabricación (DFM). Esto puede incluir facilitar la aplicación de soldadura por onda de modo que pueda encajar en la fabricación de PCB de tu placa.

La fabricación y el ensamblaje de PCB están destinados a crear una plataforma y montar tus componentes de manera que tu diseño funcione como se esperaba. Tu elección de componentes y su tipo con el paquete de software de diseño de PCB adecuado, como Altium, y la herramienta de creación, está equipado con todas las herramientas que necesitas para facilitar la aplicación de soldadura por onda para asegurar tus componentes. 

Para obtener más información sobre las ventajas y desventajas de la soldadura por onda u otros métodos y cómo diseñar tu PCB, comunícate con un experto en diseño de PCB Altium

Acerca del autor

Altium Designer

PCB Design Tools for Electronics Design and DFM. Information for EDA Leaders.

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