10 técnicas esenciales de fabricación PCB que todo diseñador debe conocer

La fabricación de PCB es un misterio para muchos diseñadores. Siempre sienten curiosidad por los métodos que usan sus fabricadores. Te encantaría enviar tu diseño PCB al fabricante para fabricación y ensamblaje. Sin embargo, si conocieras las técnicas de fabricación, podrías diseñar PCB mejor.

Podrías diseñar PCB exactamente según las especificaciones de tu fabricante. El desarrollo de alta tecnología y automatización hace que el servicio PCB correcto sea más eficiente. Hoy te contaremos las 10 técnicas de fabricación PCB que debes conocer.

Fabricación de PCB

El proceso de fabricación usa cuatro etapas principales para fabricar PCB para tus proyectos. La primera es taladrado y aplicación de pasta, que usa inspección de pasta de soldadura y máquinas de taladrado láser. La segunda es colocación automática de componentes que emplea dispensado de pegado y máquinas pick-and-place.

Luego, la tercera es soldadura mediante máquinas de reflujo y soldadura por onda. Finalmente, la última es inspección y pruebas usando inspección óptica automatizada (AOI), prueba de validación funcional (FVT), rayos X y prueba en circuito (ICT) – la cama de clavos. Ahora, profundicemos en qué hacen estas máquinas.

Máquina de Inspección de Pasta de Soldadura (SPI)

La máquina SPI inspecciona y fabrica placas de circuito impreso. Lo hace realizando una prueba precisa y rápida de la pasta de soldadura en la PCB. Esto asegura que la calidad de la pasta impresa es alta y sin fallos de fabricación. Los métodos visuales de los sistemas SPI monitorizan esta pasta para detectar errores.

Puede detectar defectos como arañazos, nódulos y pigmentos. Lo hace examinando la superficie de la PCB. La máquina ilumina la placa con muchas fuentes de luz y tiene una o una cámara con resolución HD. Por tanto, toma la imagen de la pasta de soldadura en la superficie. Además, también detecta fallos dimensionales como altura, área, volumen, desplazamiento, forma, desbordamiento y puentes. Esta máquina para fabricación mitiga la necesidad de inspección manual.

Taladrado láser

El proceso de fabricación usa ampliamente máquinas de taladrado láser. El gas dióxido de carbono procesa los via-holes en las intercapas de PCB multicapa. Una PCB está compuesta de diferentes materiales como resina para aislamiento, lámina de cobre para conexiones eléctricas y fibra de vidrio para resistencia mecánica. Por tanto, necesitas asegurar que la calidad de los diminutos via-holes sea alta.

Algunos fabricantes también usan sistema de escáner galvo de alta precisión y velocidad para capturar la máxima capacidad del láser. La máquina funciona dividiendo espacialmente el haz láser en dos rayos idénticos mediante un divisor de haz. Esto mejora el proceso procesando dos placas simultáneamente. Un buen proceso de taladrado produce agujeros consistentes, limpios y sin rebabas.

Máquina dispensadora de pegamento

La máquina dispensadora coloca puntos de pegamento en la superficie de las PCB antes de colocar los componentes. Esta máquina mantendrá los ingredientes en posición hasta que los contactos y patillas se suelden. Verás que esta máquina es particularmente crucial para fabricación que usa soldadura por onda. Es debido a la alta fuerza de la onda, que puede desplazar componentes electrónicos mayores. En soldadura por reflujo, ayuda a que las piezas no se caigan.

Máquina Pick-and-Place

Encontrarás esta máquina fascinante comparada con otras para fabricación. Te encantaría verla en funcionamiento. El dispositivo pick-and-place agarra los componentes y los coloca en la PCB descubierta. Reemplaza la necesidad del meticuloso procedimiento manual de colocar elementos con pinzas.

Por suerte, los fabricadores tienen esta máquina automática que opera en cualquier momento y es más precisa que los humanos. El dispositivo aspira componentes de tecnología de montaje superficial y los coloca precisamente en sus posiciones requeridas. Las posiciones se etiquetan usando la máquina dispensadora. La máquina coloca los elementos a velocidad de luz, logrando una tasa de 30.000 componentes/hora.

Máquina de soldadura por reflujo

La fabricación usa principalmente el método de soldadura por reflujo para ensamblaje preciso. La máquina es un gran horno que trata PCB llenas de componentes. Verás que las placas se mueven por diferentes zonas de temperatura que la máquina monitoriza cuidadosamente. Por tanto, la pasta se disuelve y solidifica para desarrollar conexiones eléctricas robustas entre componentes y pads de cobre correspondientes.

Máquina de soldadura por onda

La máquina de soldadura por onda pasa la PCB a través de una ola de soldadura fundida para soldar componentes. Al inicio, la máquina extiende una capa de flux en la superficie. Limpiará los pads y contactos, y la soldadura se adherirá correctamente.

Después, la máquina calienta la PCB para evitar choque térmico. Al final, un contenedor de soldadura fundida crea una ola a través de la cual pasan las PCB de forma que su parte inferior contacta con la ola. Desarrolla conexión entre las patillas de componentes y sus pads y agujeros correspondientes. No obstante, la máquina de reflujo ha superado a la de onda por su eficacia para soldar componentes SMT.

Inspección Óptica Automatizada (AOI)

Finalmente, cuando las placas han pasado por todos los métodos, las envías para pruebas e inspección. La máquina AOI reemplaza la necesidad de control manual agotador. Los ojos desnudos no pueden inspeccionar con precisión múltiples placas cuando se producen a gran escala.

En fabricación, las máquinas AOI identifican fallos en la PCB temprano en el proceso. Utilizan cámaras HD para tomar fotos de la superficie y analizarlas. La máquina compara las imágenes con imágenes de referencia para identificar fallos. Ahorrará desperdicio de material y coste de refabricación. Además, corrige placas individuales temprano y modifica los métodos en consecuencia.

Prueba en Circuito (ICT) – La Cama de Clavos

La fase de prueba en circuito usa una cama de clavos para inspeccionar rápidamente el funcionamiento de PCB complejas. El banco tiene una disposición de pines pogo, cada uno conectando con nodos en el circuito. La PCB final se coloca en estos pines y se presiona hacia abajo para hacer contacto con puntos de prueba. Los pines envían rápidamente señales de prueba a través de la PCB vía estos puntos. Por tanto, identifica cortocircuitos o roturas en el circuito.

Prueba de Validación Funcional (FVT)

Como implica el nombre, esta prueba usa software para comprobar si la PCB funcionará según su función. Debe poder realizar exactamente lo que quieres en tu campo de aplicación. La FVT interconecta la PCB a través del punto de prueba o su conector para simular el entorno de trabajo.

Los detalles varían de producto a producto, ya que cada PCB es única. Comúnmente, los fabricadores personalizan maquetas en caliente para simular el entorno final. Sin embargo, no importa cómo personalicemos las FVT, todas tienen el mismo software, hardware y componentes.

Rayos X

Muchos diseños modernos incluyen paquetes sin patillas como QFN y ensamblaje BGA. Estos componentes hacen conexiones con la PCB bajo sus cuerpos. Por tanto, los métodos de inspección tradicionales no son eficientes para inspeccionar la estructura interna. El método de inspección automatizada por rayos X prueba atributos ocultos usando rayos X.

Para asegurar la calidad, un rayo X penetra en las capas internas del paquete. Examina la calidad de conexiones de soldadura. La ventaja es que los materiales absorben los rayos según su grosor, número atómico y densidad.

Conclusión

Estas fueron las 10 técnicas de fabricación y ensamblaje PCB que debes conocer. Esperamos que ahora veas el panorama completo de lo que hacemos en el back-end. Fabricamos PCB de alta calidad usando todas estas máquinas y en poco tiempo. Siéntete libre de contactarnos si tienes preguntas o quieres pedir una cotización.