La tecnología de montaje de superficie (SMT) es un método utilizado en la fabricación electrónica donde los componentes se montan directamente en la superficie de las placas de circuito impreso (PCB S). SMT se ha convertido en el proceso de fabricación estándar en la industria electrónica debido a su eficiencia, rentabilidad y capacidad para producir dispositivos electrónicos compactos de alto rendimiento. En este artículo, exploraremos el proceso de fabricación SMT en detalle, incluido cada paso y términos relacionados.
Términos relacionados con SMT
Antes de sumergirse en el proceso de fabricación SMT, es importante comprender algunos términos clave:
PCB (placa de circuito impreso) : una placa utilizada en electrónica para soportar mecánicamente y conectar eléctricamente componentes electrónicos.
SMD (dispositivo de montaje en superficie) : componentes que están diseñados para montarse directamente sobre la superficie de PCB s.
Pasta de soldadura : una mezcla de soldadura en polvo y flujo utilizado para unir SMD s a PCB s.
Soldadura de reflujo : un proceso donde la pasta de soldadura se calienta a su punto de fusión para crear conexiones eléctricas y mecánicas permanentes entre los componentes y el PCB.
AOI (inspección óptica automatizada) : un proceso de inspección visual basado en la máquina que utiliza cámaras para detectar defectos en PCB s.
AXI (inspección automatizada de rayos X) : un método de inspección que usa rayos X para verificar las juntas y conexiones de soldadura ocultas debajo de los componentes.
SPI (inspección de pasta de soldadura) : el proceso de verificación de la calidad de la aplicación de pasta de soldadura en un PCB.
SMT Proceso de fabricación
El proceso de fabricación SMT consta de varios pasos, cada uno crítico para garantizar la colocación confiable y la soldadura de componentes electrónicos en un PCB. A continuación se muestra una descripción detallada de cada paso en el proceso SMT.
Paso #1: Impresión de pasta de soldadura
El primer paso en el proceso de fabricación SMT es aplicar la pasta de soldadura a la PCB. La pasta de soldadura es una sustancia pegajosa hecha de pequeñas bolas de soldadura mezcladas con flujo. Se aplica a las áreas del PCB donde los componentes se montarán, típicamente sobre almohadillas de metal.
El proceso de impresión de pasta de soldadura:
sténcil Alineación : una plantilla de metal con recortes correspondientes a las ubicaciones de la almohadilla de soldadura en el PCB se coloca sobre la placa. La plantilla actúa como una máscara para garantizar que la pasta de soldadura solo se aplique a las áreas deseadas.
Aplicación de pegar : una escobilla o una herramienta similar extiende la pasta de soldadura a través de la plantilla, forzándola a través de las aberturas en el PCB debajo. El grosor y la uniformidad de la capa de pasta son críticos para garantizar el accesorio de componentes y la soldadura adecuados.
sténcil Desmontaje : la plantilla se levanta cuidadosamente, dejando la pasta de soldadura depositada con precisión en las almohadillas PCB.
La aplicación adecuada de pasta de soldadura es crucial ya que determina la calidad de las juntas de soldadura y la confiabilidad general del ensamblaje.
Paso #2: Inspección de pasta de soldadura (SPI)
Después de aplicar la pasta de soldadura, el siguiente paso es la inspección de pasta de soldadura (SPI) . Este paso es vital para garantizar que la pasta de soldadura se deposite correctamente en el PCB.
El proceso SPI:
Inspección automatizada : SPI Las máquinas usan cámaras y sensores para escanear el PCB y medir el volumen, la altura, el área y la posición de los depósitos de pasta de soldadura.
Control de calidad : los datos de inspección se analizan para detectar cualquier defecto, como pasta insuficiente, exceso de pasta o depósitos desalineados. Estos defectos pueden conducir a juntas de soldadura deficientes, extravagantes componentes o cortocircuitos.
Bucle de retroalimentación : si se detectan defectos, se pueden hacer ajustes a la configuración de la impresora de pasta de soldadura o los parámetros de proceso para corregir el problema. Este bucle de retroalimentación garantiza la aplicación de pasta de soldadura de alta calidad.
Paso #3: Montaje de chips
Una vez que la pasta de soldadura ha sido inspeccionada y verificada, el siguiente paso es el montaje de chips , también conocido como colocación de componentes.
El proceso de montaje de chips:
Preparación de componentes : SMT Los componentes, o SMD s, se suministran en carretes, bandejas o tubos y se alimentan en la máquina de selección y lugar.
Pick-and-Place : la máquina de selección y lugar utiliza brazos robóticos equipados con boquillas de vacío para recoger componentes de los comederos y colocarlos en las almohadillas de sueldos en el PCB. La alta precisión de la máquina asegura que los componentes se colocen con precisión de acuerdo con el diseño PCB.
Alineación y colocación : la máquina utiliza sistemas de visión y algoritmos de alineación para garantizar que cada componente se coloque correctamente. La velocidad y la precisión de las máquinas modernas de selección y lugar permiten una producción de alto rendimiento.
El montaje de chips es un paso crítico, ya que cualquier desalineación o extravagante puede dar lugar a tableros defectuosos que requieren un reelaboración o desguace costoso.
Paso #4: Inspección visual + colocación de componentes a mano
Después de la colocación automatizada de componentes, a menudo existe la necesidad de una inspección visual y la colocación de algunos componentes a mano.
Inspección visual y proceso de colocación manual:
Inspección visual : los operadores calificados inspeccionan visualmente las tablas para verificar los componentes desalineados, las piezas faltantes o cualquier defecto obvio que las máquinas puedan haber perdido. Este paso a menudo se realiza utilizando herramientas de aumento o microscopios.
Colocación de componentes manuales : algunos componentes, especialmente aquellos que no son estándar, grandes o sensibles, pueden necesitar colocarse manualmente. Esto podría incluir conectores, transformadores o componentes de forma extraña que las máquinas automatizadas no pueden manejar de manera efectiva.
Ajustes : si se encuentra que los componentes están fuera de lugar o faltan, los operadores pueden ajustar o agregar manualmente estos componentes para garantizar que todas las piezas estén colocadas correctamente antes de soldar.
Este paso ayuda a garantizar que cualquier error del proceso automatizado se capte temprano, lo que reduce los posibles defectos en el producto final.
Paso #5: Soldadura de reflujo
Una vez que todos los componentes están en su lugar, el ensamblaje PCB se mueve a la soldadura de reflujo , donde la pasta de soldadura se derrite para formar conexiones eléctricas y mecánicas permanentes.
El proceso de soldadura de reflujo:
Zona de precalentamiento : el ensamblaje PCB se calienta gradualmente en el horno de reflujo para eliminar cualquier humedad y llevar la placa y los componentes a una temperatura justo debajo del punto de fusión de la soldadura.
Zona de remojo : la temperatura se mantiene para activar el flujo en la pasta de soldadura, que limpia las superficies de metal y las prepara para soldar.
Zona de reflujo : la temperatura se incrementa rápidamente a por encima del punto de fusión de la pasta de soldadura, lo que hace que las bolas de soldadura se derritan y formen juntas de soldadura entre los componentes y las almohadillas PCB.
Zona de enfriamiento : el conjunto se enfría lentamente para solidificar las juntas de soldadura, asegurando una fuerte conexión mecánica y eléctrica.
La soldadura de reflujo es crítica ya que determina la calidad de las juntas de soldadura, lo que afecta el rendimiento y la confiabilidad del dispositivo electrónico final.
Paso #6: AOI (inspección óptica automatizada)
Después de la soldadura de reflujo, el ensamblaje sufre una inspección óptica automatizada (AOI) para detectar cualquier defecto en la ubicación o soldadura de componentes.
El proceso AOI:
Imágenes de alta resolución : las máquinas AOI usan cámaras de alta resolución para capturar imágenes detalladas del ensamblaje PCB desde múltiples ángulos.
Análisis de imágenes : la máquina compara las imágenes capturadas con una buena referencia conocida, que busca desviaciones como componentes faltantes, polaridad incorrecta, puentes de soldadura o tumbas (donde los componentes están en un extremo).
Detección de defectos : el sistema AOI marca cualquier defecto para su revisión. Las juntas con defectos detectados se envían para retrabajar o marcados para una inspección adicional.
AOI ayuda a mantener una alta calidad al garantizar que solo las tablas sin defectos procedan a la siguiente etapa de producción.
Paso #7: AXI (inspección automatizada de rayos X)
Para los componentes con juntas de soldadura ocultas, como las matrices de cuadrícula de bola (BGA S) , se requiere una inspección automatizada de rayos X (AXI) para inspeccionar la calidad de la soldadura.
El proceso AXI:
Imágenes de rayos X : AXI Las máquinas usan rayos X para penetrar el PCB y crear imágenes de las juntas de soldadura ocultas debajo de los componentes.
Análisis de defectos : las imágenes de rayos X se analizan para verificar defectos como vacíos, puentes de soldadura o cobertura de soldadura insuficiente, que no son visibles a través de la inspección óptica.
Garantía de calidad : los tableros con defectos se marcan para reelaborar o desechar, dependiendo de la gravedad y la factibilidad de reelaboración.
AXI es esencial para garantizar la confiabilidad de los componentes con juntas de soldadura ocultas, ya que los defectos no detectados pueden conducir a la falla del dispositivo.
Paso #8: TIC o prueba de funciones
El paso final en el proceso de fabricación SMT es la prueba de circuito (TIC) o una prueba funcional para garantizar que el ensamblaje PCB cumpla con todas las especificaciones eléctricas y funcionales.
El proceso de prueba de TIC o funcional:
Prueba de circuito (ICT) : esta prueba verifica los componentes individuales en PCB, como resistencias, condensadores e IC, para garantizar que estén correctamente colocados y funcionando. Las TIC también verifican los pantalones cortos, se abre y corrigen conexiones de soldadura.
Pruebas funcionales : en esta prueba, el PCB está encendido, y las funciones específicas se prueban para garantizar que la placa funcione como se esperaba. Las pruebas funcionales simulan las condiciones de funcionamiento reales que se enfrentará PCB en su aplicación final.
Identificación de defectos y reelaboración : si se identifican defectos durante las TIC o las pruebas funcionales, la placa se envía de regreso para volver a trabajar. Esto puede implicar reemplazar componentes, volver a soldar o ajustar la configuración de ensamblaje.
Las TIC y las pruebas funcionales son los últimos pasos para garantizar la calidad y la funcionalidad del producto final, minimizando el riesgo de que los productos defectuosos lleguen al cliente.
Conclusión
El proceso de fabricación SMT implica varios pasos precisos, desde la impresión de pasta de soldadura hasta las pruebas funcionales finales. Cada paso es crucial para garantizar la calidad, confiabilidad y rendimiento del producto electrónico final. Al comprender los detalles de cada paso en el proceso SMT, los fabricantes pueden producir productos electrónicos de alta calidad que cumplan con los estándares exigentes actuales.
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