Guía completa de ensamblaje PCB sin plomo: Proceso paso a paso

El ensamblaje de PCB sin plomo significa ensamblaje que no usa plomo en ninguna fase de fabricación. El plomo se usa tradicionalmente en soldadura de PCB. Sin embargo, es tóxico y peligroso para la humanidad. Considerando sus consecuencias, la directiva Restriction of Hazardous Substances (RoHS) de la UE prohíbe el uso de plomo en procesos de ensamblaje de PCB. El reemplazo de plomo con sustancias menos tóxicas causa pequeñas diferencias en el proceso. Este artículo da detalles paso a paso del proceso de ensamblaje PCB sin plomo.

Directrices para ensamblaje PCB sin plomo

El proceso se divide en dos partes fundamentales: pre-ensamblaje y ensamblaje activo. Los pasos se detallan a continuación.

Pasos de pre-ensamblaje

Hay tres pasos fundamentales de pre-ensamblaje en fabricación de PCB sin plomo. Estos pasos sientan la base para un ensamblaje preciso y sin errores.

• Perfilado (Profiling): Proceso similar a prototipo. Los fabricantes toman un PCB sin plomo terminado como prototipo. Puede ser un PCB funcional real, no funcional o partes ficticias. Las plantillas para ensamblaje se trazan mediante perfilado. Los diseños de ensamblaje sin plomo se comparan con prototipos para asegurar compatibilidad.
• Inspección de pasta de soldadura (Solder Paste-Inspection): Como la unión de soldadura sin plomo da apariencia metálica, muy diferente a la soldadura con plomo, es importante inspeccionar meticulosamente. El perfil del PCB y la pasta se inspeccionan bajo estándares IPC-610D para asegurar uniones firmes y sólidas. El nivel de humedad también se prueba, ya que en soldadura sin plomo la placa se expone a mayor humedad que en soldadura tradicional.
• Lista de materiales (BOM) y análisis de componentes: El cliente debe verificar el BOM para asegurar que componentes son de material sin plomo. Los componentes sin plomo son propensos a humedad, por lo que deben hornearse en horno por el fabricante. Una vez realizados los pasos previos, comienza el ensamblaje activo sin plomo.

Pasos de ensamblaje activo

En el proceso activo, el ensamblaje real tiene lugar. Los pasos son:

• Colocación de plantilla y aplicación de pasta de soldadura: Se coloca la plantilla sin plomo del perfilado. Luego se aplica pasta de soldadura sin plomo. Generalmente el material es SAC305.
• Montaje de componentes (Component Mounting): Una vez aplicada la pasta, los componentes se montan. Puede hacerse manual o con maquinaria automatizada. Es una operación pick-and-place pero los componentes deben estar confirmados y etiquetados en verificación de BOM. La máquina u operador recoge el componente etiquetado y lo coloca en su ubicación designada.
• Soldadura (Soldering): Se realiza soldadura through-hole o manual sin plomo. Independientemente del tipo (THT o SMT), la soldadura debe ser sin plomo.
• Colocación de placa en horno de reflujo (Board Placement inside Reflow Oven): Los PCB compatibles RoHS deben calentarse a alta temperatura para fundir uniformemente la pasta. Por tanto, se colocan en horno de reflujo donde la pasta se funde. Luego se enfrían a temperatura ambiente para solidificar la pasta y fijar componentes.
• Pruebas y embalaje (Testing and Packaging): Los PCB se prueban bajo estándares IPC-600D. Las uniones de soldadura se testean. Inspección visual seguida de AOI e inspección de rayos X. Pruebas físicas y funcionales antes de embalaje.

Para el embalaje de PCB sin plomo, es muy importante usar bolsas anti-electrostáticas. Esto asegura que el producto final no sufra cargas estáticas durante el transporte.

Sin embargo, a pesar del conocimiento profundo del ensamblaje sin plomo, debe ser realizado por expertos para perfección. Creative Hi-Tech es una empresa de fabricación de PCB sin plomo que usa materiales FR4 compatibles RoHS. Siguen estándares IPC-A-600D y ANSI/J-STD-001 para fabricación sin plomo.

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