Ensamblaje de PCB:cómo ser más profesional

Las placas de circuito impreso son la fuerza impulsora detrás de una amplia gama de productos electrónicos. Puede encontrarlos en calculadoras simples y sistemas militares y satelitales avanzados. Sin embargo, ¿sabes cómo montar una PCB? ¿Conoces los pasos del proceso? ¡No hay necesidad de preocuparse si no lo hace! Hemos creado esta guía detallada sobre la lista de materiales (BOM) de una PCB para instalarla a bordo. Montaje de PCB para conocer todo lo que necesitas sobre el proceso. Entonces podrás montar tu PCB y darle vida a tu proyecto.

Esta guía explorará el proceso de ensamblaje de PCB y las diferentes tecnologías utilizadas.

El ensamblaje de placas de circuito impreso

El ensamblaje de la placa de circuito impreso consiste en montar o colocar componentes electrónicos que le dan a la placa su funcionalidad. Las técnicas manuales y automáticas pueden montar los componentes electrónicos y luego se sueldan en su lugar.

Un PCBA o conjunto de placa de circuito impreso. Ayudaría si no lo confundiera con la fabricación de placas de circuito impreso (PCB), que produce y crea prototipos. Cubre la instalación de componentes electrónicos durante el proceso de ensamblaje. El ensamblaje de la placa de circuito impreso) es la placa que se presenta después de que todas las partes y piezas se sueldan y se instalan correctamente.

Se pueden usar diferentes tecnologías para ensamblar una PCB, incluidos los procesos SMT y THT. Los exploraremos en detalle en el capítulo 4, pero por ahora, echemos un vistazo a un diseño de PCB.

Diseño y fabricación de circuitos impresos

Usando esquemas, puede usar una solución de diseño asistido por computadora (CAD) para diseñar PCB. De acuerdo con el diseño, los archivos de diseño o archivos Gerber se entregan al fabricante que produce o ensambla la placa de circuito impreso.

El diseño básico de PCB incluye-

Sustrato: El material base de una PCB se conoce como sustrato. Es lo que hace que la tabla sea rígida y duradera.

Cobre: Cada lado funcional de la PCB se aplica con una fina capa de cobre conductor. El número de caras requerirá una capa de cobre dependiendo de si el tablero es de una cara o de dos caras.

Máscara de soldadura: La sustancia de color verde en los PCB se debe a la aplicación de la máscara de soldadura. Proporciona aislamiento a las pistas de cobre para que no entren en contacto con los componentes conductores.

Serigrafía: Utilice una pantalla blanca como última capa de la PCB. Contiene las etiquetas de los diferentes componentes en símbolos y caracteres.

Los PCB también pueden ser de tres tipos:

• PCB rígido hecho de material sólido como fibra de vidrio
• PCB flexible hecha de materiales flexibles como Kapton
• PCB con núcleo metálico fabricado con núcleo metálico

El siguiente capítulo descubrirá el proceso de ensamblaje de la placa de circuito impreso.

Proceso de montaje de placas de circuito impreso

3.1 Herramientas requeridas

Necesitará una cantidad mínima de herramientas si planea soldar su PCB manualmente. Las cosas para arreglar incluyen-

• Soldador o estación de soldadura
• Flujo de soldadura
• Alicates
• Cortadores de alambre
• Destornillador
• Medidor de voltios/ohmios

3.2 Ensamblaje de PCB —Equipo de soldadura

Puede elegir entre una amplia gama de equipos de soldadura para el montaje manual de placas de circuito impreso. Los más simples se conectan directamente a la toma de corriente y no tienen muchas opciones para controlar la temperatura. Debe seleccionar un soldador de 15 a 30 vatios para su ensamblaje de PCB.

Los soldadores controlados termostáticamente pueden ser adecuados ya que vienen con opciones para controlar la temperatura. Algunos tienen diales para controlar la temperatura, mientras que otros usan una punta imantada con una temperatura específica.

Ayudaría si elige un soldador con puntas reemplazables de diferentes tamaños. Los bonos comienzan a magnetizarse a medida que aumenta el flujo de corriente, lo que hace que aumente la temperatura. Cuando el magnetismo baja, el calor también se reduce.

Es posible que también necesite una estación de soldadura de aire caliente que use aire caliente para derretir la soldadura.

3.3 Tipos de soldadura

Encontrará diferentes tipos de soldadura en el mercado y elegirá de acuerdo con el propósito y la aplicación de su proyecto. Hay tres tipos de soldadura utilizados para la electrónica-

• Soldadura de aleación de plomo
• Soldadura sin plomo
• Soldadura de aleación de plata

Soldadura de aleación de plomo

Las soldaduras están hechas de una combinación de plomo y estaño y también pueden contener trazas de otros metales. Es responsable de darle a la soldadura una temperatura de fusión más baja, lo cual es significativo ya que la mayoría de los componentes electrónicos son sensibles al calor.

Las soldaduras de aleación de plomo se definen por la relación del peso de estaño seguido del peso de plomo. Por ejemplo, podría tener un saldo de 60:40 o 63:37; el primer número representa la cantidad de contenedor mientras que el segundo se refiere a la cantidad de plomo.

Puede usar ambos tipos de soldadura para aplicaciones electrónicas típicas. La aleación 63:37 puede transformarse efectivamente en un estado líquido y ayuda a prevenir juntas de soldadura frías.

Las aleaciones a base de plomo se utilizan como estándar en la industria electrónica, pero pueden tener consecuencias para la salud.

Aleaciones sin plomo

Es posible que encuentre aleaciones sin plomo como la 96,5:3:0,5, que tiene un 96,5 % de estaño, un 3 % de plata y un 0,5 % de cobre. Las aleaciones sin plomo son más caras que las aleaciones a base de plomo y tienen una temperatura de fusión más alta.

Las aleaciones sin plomo crean uniones de soldadura más fuertes, aunque pueden ser quebradizas.

Soldadura de aleación de plata

Las soldaduras pueden o no contener plomo. La plata se utilizó por primera vez en soldaduras para crear juntas de soldadura más robustas y duraderas. Las soldaduras de aleación de plata tienden a ser más caras que las aleaciones sin plomo y con base de plomo.

3.4 Ensamblaje de PCB —Técnica de soldadura adecuada

Proceso de montaje de PCB. Debe tomar la ayuda de los métodos de soldadura varias veces durante el ensamblaje de la placa de circuito impreso. Sería útil si utilizara técnicas de soldadura adecuadas para obtener productos finales de la más alta calidad posible. Aquí le diremos cómo puede usar las técnicas de soldadura apropiadas durante la lista de materiales (BOM) de una placa de circuito impreso para instalarla a bordo.

La forma correcta de soldar es calentar las superficies que se soldarán más allá del punto de fusión de la soldadura. Permite que la soldadura fluya libremente sobre las superficies. Sería útil si también controlara la cantidad de soldadura, asegurándose de no usar demasiado.

También debe asegurarse de que la superficie se caliente lo suficiente para evitar juntas de soldadura frías. Ocurre cuando usa muy poco calor en la superficie y la soldadura no puede moverse libremente.

El resto del proceso de soldadura se realiza automáticamente por máquinas. La soldadura por reflujo utiliza una serie de calentadores y calentadores fríos para derretir y solidificar la soldadura y hacerla firme.

Debe asegurarse de que las temperaturas estén configuradas correctamente en la máquina de soldadura por reflujo. Necesita calentarse hasta 250 grados centígrados para derretir la soldadura.

La técnica de soldadura manual puede ser necesaria cuando se trata de componentes THT. Tienes que colocar las partes a mano y luego soldar el cable o cable adicional en el otro lado del tablero. Debe hacerse con cuidado para que la soldadura o el fundente no toque los diferentes componentes y solo en el lugar correcto.

Puede ser complejo o desafiante soldar PCB si es completamente nuevo en el trabajo. Sería de ayuda si primero practica en algunos proyectos pequeños y luego intenta soldar PCB después de que sea experto. Sería útil si también tuviera cuidado de no inhalar el vapor o el humo proveniente del fundente en la soldadura.

Ahora veremos las diferencias entre los procesos utilizados para ensamblar PCB.

Diferencias en el proceso de ensamblaje de placas de circuito impreso

Puede usar diferentes tecnologías para ensamblar los componentes electrónicos en una PCB. Los métodos principales incluyen la tecnología Thru-Hole (THT), la tecnología de montaje en superficie (SMT) y la tecnología mixta.

Discutiremos las principales diferencias y el proceso de SMT). Esto facilitará que una máquina de recoger y colocar elija y coloque fácilmente los componentes en la placa de circuito impreso (ensamblaje de placa de circuito impreso para cada método).

Thr Tecnología de orificios (THT)

El método THT de ensamblaje de PCB se utiliza para componentes electrónicos que vienen con un cable o conductor. El PCB viene con agujeros perforados para encajar las piezas. La carga extra que pasa por los agujeros está soldada en el lado opuesto de la placa.

THT se utiliza para componentes importantes como bobinas y condensadores. También se utiliza para otras piezas de PTH o orificios pasantes enchapados que pasan por el orificio pasante enchapado de la PCB. Varios componentes de la placa de circuito impreso utilizan los orificios de la placa para transferir señales de un lado al otro de la placa de circuito impreso. Por esta razón, no puede confiar en la pasta de soldar que pasará directamente a través de los agujeros.

Ensamblaje de PCB–Proceso de ensamblaje

El ensamblaje THT utiliza procesos manuales y automáticos para colocar los componentes en la PCB. Proceda de la siguiente manera –

1. Ensamblaje de PCB —Colocación de componentes

Los ingenieros eléctricos colocan manualmente los componentes en la PCB de acuerdo con las especificaciones. Tiene que hacerse de forma rápida y precisa con pleno cumplimiento de los estándares de operación o reglamentos del proceso de montaje de THT para un funcionamiento adecuado.

Por ejemplo, es fundamental definir la orientación y la polaridad de los componentes electrónicos para que los elementos operativos no los afecten.

2. Ensamblaje de PCB —Examinar y corregir

Debe verificar si todos los componentes electrónicos en la PCB se han colocado con precisión. Se puede hacer automáticamente con el uso de un marco de transporte. Los ingenieros pueden corregir rápidamente cualquier error o error si los encuentra.

3. Soldadura por ola

Estos componentes electrónicos deben soldarse a la placa en este paso. Puede hacerlo manualmente, pero se puede usar un proceso mucho más eficiente y automatizado llamado soldadura por ola.

El PCB se coloca en una cinta transportadora que lo lleva dentro de un horno especial que contiene soldadura fundida a altas temperaturas. La soldadura se aplica en la parte inferior de la placa, que cubre todos los pines a la vez.

Los componentes electrónicos están conectados con todas las conexiones de cables o conductores a la placa.

Tecnología de montaje en superficie (SMT)

WellPCB, contamos con profesionales y expertos que tienen las habilidades adecuadas para hacer realidad sus necesidades de PCB. Ofrecemos ensamblaje de PCB de fabricación de PCB (SMT le permite acelerar el proceso de producción, pero hay mayores posibilidades de defectos. SMT es la colocación o montaje automático de componentes electrónicos en una PCB. Por esta razón, el método también emplea la detección de fallas para crear productos funcionales. 

Los componentes eléctricos montados con SMT son más pequeños que los componentes PTH y pueden o no tener cables. A veces vienen con clavijas, contactos planos o terminaciones en su cuerpo.

Proceso de montaje

1. Ensamblaje de PCB —Aplicación de soldadura

Debe usar una impresora de pasta de soldadura para aplicar soldadura a la PCB. Se utiliza una pantalla de soldadura o una plantilla para garantizar la aplicación adecuada de la soldadura en los puntos válidos donde se colocarán los componentes electrónicos.

Es crucial contar con un proceso de impresión de soldadura en pasta eficiente, ya que afecta directamente la calidad de la soldadura. Se utiliza un inspector de soldadura para encontrar cualquier defecto en la calidad de la impresión de pasta de soldadura. Si hay algún error en el lugar, la soldadura se lava para una segunda impresión.

Para defectos menores, una reelaboración puede ser suficiente.

2. Colocación de componentes

Se utiliza una máquina de recoger y colocar para montar los componentes electrónicos después de la impresión de soldadura. El motor monta automáticamente el IC o los componentes a través de carretes de componentes. Los carretes de componentes son responsables de alimentar los detalles a la máquina, que luego se fijan en la PCB.

3. Ensamblaje de PCB —Soldadura por reflujo

Este paso utiliza un horno especializado para endurecer la soldadura en pasta para fijar firmemente los componentes de la placa. La PCB se transporta dentro de una serie de calentadores que elevan la temperatura de la placa a 250 grados centígrados. La alta temperatura derrite la soldadura de la placa.

A continuación, la PCB se mueve a través de una serie de calentadores más excelentes, que reducen la temperatura y ayudan a que la soldadura se endurezca. That adheres all the electronic components firmly to the PCB.

PCB Assembly–Mixed Technology

Electronic products have increased in complexity, requiring different electronic components on PCBs in the modern age. You will find the use of both THT and SMT technologies in a single PCB that contains both surface-mounted and through-hole details.

Mixed technology is used in the following cases-

Single Side Mixed Assembly

In single side mixed assembly, the usual solder paste printing process is carried out first. Then the surface-mounted components are placed, followed by reflow soldering.

Then you have to place the THT components and carry out wave soldering. You can also go for manual soldering if you use a small number of THT components.

One Side THT and One Side SMT

First, you need to apply the surface mount adhesives and then mount the SMT components. Then you have to place them in the oven for solidification, followed by flipping.

Then you have to mount the THT components and perform wave soldering. This assembly process requires high cost because of the use of an increased amount of adhesives.

Double Side Mixed Assembly

It is a complicated and lengthy process where SMT components are placed after solder paste printing. Then you have to use adhesives for placing the SMT components on the other side, followed by solidification.

Next, the THT components are mounted, ending with wave soldering. You can also carry out the process without using adhesives but need to use heating three times, resulting in decreased efficiency.

The following chapter will determine how a PCB is tested to ensure its functionality and quality.

Printed Circuit Board Assembly Testing

You will need to run various tests to determine the functionality of your PC assembly. It starts with the DFM check, which involves checking the design specifications of a PCB for missing or problematic features.

The next test for functionality is carried out after the surface-mounted components are placed and soldered. The board is tested for its connections and shorts, which can occur if inappropriate links have occurred.

Manually inspect the PCB after the reflow process. It can be helpful in a small batch of PCBs but is not feasible for large-scale production. An automatic optical inspection machine is also used to test the PCBs using advanced cameras.

The machine can detect low-quality solder by analyzing the way they reflect light.

One of the less conventional methods used for highly complex or multi-layered PCB involves X-ray inspection. The X-ray provides visuals of all the layers and can help find hidden problems from plain eyesight.

After the assembly process is over, a final inspection and functionality test are carried out. You can find out different aspects through the trial, such as signal output, current, and voltage. You can determine the electrical characteristics of the PCB through simulated signals.

PCB Assembly–Conclusion

This will make it easy for a pick and place machine to easily pick and place the components on the PCB (PCB assembly can be a complicated process or a simple one depending on the number of electronic components you are using and their types. The best way to assemble a PCB is to specialize in maintaining all specifications and standards.

You can contact us for printed circuit board assembly and high-quality end products quickly passing the function tests. We will ensure that the PCBs are assembled as per your design and instructions to deliver the best results.