Programación de exfoliación con láser
El siguiente es el proceso SMT.
Paso 1: Diseño de circuitos
El diseño de placas de circuito asistido por computadora no es nada nuevo. Hemos mejorado continuamente nuestras capacidades de diseño y producción mediante la automatización y la optimización de procesos. Los componentes importantes del producto se analizan cuidadosamente para eliminar errores antes de completar el diseño. Por lo tanto, dedicar más tiempo con antelación y estar completamente preparado puede acelerar el tiempo de comercialización. La introducción de nuevos productos (NPI) es un enfoque marco estructurado para el desarrollo, diseño y fabricación de productos que garantiza una organización, planificación, comunicación y gestión eficaces. En todos los documentos que guían a DFM, se deben incluir los siguientes elementos:
Criterios de selección para componentes SMT y de orificio pasante;
Requisitos dimensionales para placas de circuito impreso;
Requisitos dimensionales de soldadura para discos y orificios metalizados;
Identificadores y convenciones de nomenclatura;
Orientación de elementos;
Datos;
Posicionamiento Agujeros;
Almohadillas de prueba;
Información sobre cómo colocar y dividir tablas;
Requisitos para líneas impresas;
Requisitos para orificios pasantes;
Requisitos para diseños comprobables;
Estándares de la industria, como IPC- D-279, IPC-D-326, IPC-C-406, IPC-C-408 y IPC-7351. Para obtener más información, visite el sitio web: www.ipc.org para ver las especificaciones técnicas de IPC relevantes.
Al diseñar una placa de circuito impreso con funcionalidad de programación en el sistema (ISP), se requiere cierta planificación temprana para reducir el número de iteraciones del diseño de la placa de circuito. Los ingenieros pueden optimizar las placas de circuito impreso para la programación de ISP en la línea de producción de varias maneras. Los ingenieros pueden identificar componentes programables en placas de circuito. No todos los dispositivos
se pueden programar en el sistema, por ejemplo, los dispositivos paralelos. Los ingenieros de diseño primero deben leer atentamente las especificaciones técnicas de programación de cada componente y luego organizar el cableado de los pines para que puedan tocar los pines de la placa de circuito. Otro paso es determinar cómo se puede agregar energía a los componentes programables durante la producción y también comprender qué fabricantes de dispositivos prefieren usar estos dispositivos para la programación.
Además, también debes considerar el seguimiento de información, por ejemplo, datos sobre la configuración. Siempre que se utilicen correctamente, el diseño de placas de circuito y el DFM pueden garantizar eficazmente la fabricación y las pruebas del producto, acortar y reducir el tiempo, el costo y el riesgo de desarrollo del producto. Un diseño incorrecto de la placa de circuito puede poner en peligro la calidad y confiabilidad del producto final, por lo que los ingenieros de diseño deben comprender completamente la importancia del DFM.
Paso 2: Control de procesos
El control de procesos es el medio más eficaz para prevenir defectos y se puede realizar un seguimiento a lo largo de toda la línea de montaje. Con el desarrollo de la globalización, cada vez más empresas han instalado fábricas en todo el mundo. Necesitan controlar eficazmente la producción y, lo que es más importante, gestionar eficazmente la cadena de suministro. Componentes más pequeños y precisos, uso sin plomo y productos de alta confiabilidad se combinan para hacer que el control de procesos sea más complejo. Eliminar la posibilidad de error humano reduce los defectos. El control estadístico de procesos (SPC) se puede utilizar para probar procesos y monitorear cambios debido a causas generales y específicas. Para aprovechar al máximo el control de procesos, se requieren varias herramientas SPC. También deberíamos utilizar SPC para estabilizar nuevos procesos y mejorar los existentes. El control del proceso también puede lograr y mantener niveles de preparación, estabilidad y repetibilidad. Se basa en herramientas estadísticas para pruebas, retroalimentación y análisis.
El contenido más básico del control de procesos es:
Elementos de control: el proceso o máquina a monitorear;
Parámetros de monitoreo: elementos de control que deben ser monitoreado;
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Frecuencia de inspección: el número o tiempo de los intervalos de inspección;
Método de inspección: herramientas y técnicas;
Formato de informe: SPC gráfico;
Tipo de datos: atributo o datos variables;
Punto de activación: el punto en el que se producirá un cambio.
Con la llegada de la electrónica sin plomo surge un nuevo requisito para el control de procesos: el seguimiento de materiales. Los precios de los productos son cada vez más bajos y los requisitos de calidad son cada vez más altos, lo que requiere un control más estricto durante todo el proceso de ensamblaje. En todos los campos, se requiere seguimiento. El vínculo clave es el seguimiento de materiales.
A través del sistema de seguimiento de materiales, podemos comprender de un vistazo el estado y la ubicación de los materiales en el taller. El seguimiento de la composición también es muy importante al mezclar aleaciones. La colocación accidental de componentes sin plomo y de estaño-plomo puede tener consecuencias muy graves.
Otros contenidos del control de procesos incluyen:
Calibración de equipos;
Usar buenas placas de circuito como controles para encontrar defectos;
Máquina repetibilidad;
Interfaces de software abiertas entre sistemas;
Sistema de ejecución de fabricación (MES);
Planificación de recursos empresariales.
En el proceso de introducción de nuevos productos (NPI), los ingenieros de procesos deben estudiar y desarrollar un proceso de montaje completo y eficaz y una planificación de alta calidad. El software de la máquina y las estructuras de datos deben desarrollarse simultáneamente, y las interfaces deben estar abiertas para que los ingenieros puedan diseñar, controlar y monitorear procesos SMT en múltiples líneas de producción simultáneamente. Para mejorar la calidad, necesitamos un conjunto de planes, un conjunto de objetivos que sean diferentes de estándares específicos, varias herramientas de prueba, métodos y comunicación para realizar cambios para mejorar la calidad del producto final.
Paso tres: soldar materiales
Durante muchos años, hemos utilizado soldadura de estaño y plomo en nuestra producción. Los productos vendidos en la UE y China ahora deben cambiar a aleaciones de soldadura sin plomo. Si bien hay muchas opciones de soldadura sin plomo disponibles, las aleaciones de soldadura SAC se han convertido en la primera opción.
Existen muchos tipos de productos de soldadura, incluidas varillas de soldadura, bloques de soldadura, alambre de soldadura, polvo de soldadura, soldadura formada, bolas de soldadura, pasta de soldadura, etc. En el proceso de soldadura se utilizan varios fundentes, los más comunes son la colofonia, el fotoactivador (RMA) y el fundente de ácido orgánico. Básicamente existen dos tipos de fundentes: uno que requiere limpieza con agua o disolvente limpiador y el otro que no requiere limpieza.
Las razones por las que esta industria elige SAC provienen principalmente de los siguientes aspectos:
Bajo punto de fusión: Cuando se calientan, las aleaciones de bajo punto de fusión cambian de sólido a líquido sin pasar por el " etapa "blanda". Inicialmente, fue por esta razón que muchas organizaciones comerciales consideraron que el SAC era la aleación de bajo punto de fusión más adecuada. Trabajos posteriores demostraron que si la temperatura de la aleación (SAC) se desvía ligeramente de este bajo punto de fusión, se pueden reducir en gran medida las fallas, como los problemas con componentes discretos pasivos que se levantan en un extremo. La aleación más ideal es SAC305, que contiene 3,0% de plata, 0,5% de cobre y el resto estaño.
Punto de fusión: El punto de fusión o liquidus de una aleación de soldadura cambiará dependiendo de su composición metalográfica. El punto de fusión de SAC305 u otra soldadura sin plomo con punto de fusión casi bajo es de aproximadamente 265438 ± 07 ℃.
Precio de la aleación: Debido a que el precio de la plata es alto, es mejor tener menos plata en la aleación. Para la soldadura en pasta, esto no es un gran problema porque el precio del proceso de fabricación de la soldadura en pasta es mucho más alto que el precio de los materiales. Pero para la soldadura por ola, la soldadura sin plomo es más cara.
Bigotes de estaño: el plomo en las superficies libres de plomo de los cables de los componentes puede provocar bigotes de estaño.
Mojabilidad: las aleaciones de soldadura sin plomo tienen una humectabilidad deficiente en comparación con las aleaciones de soldadura de estaño-plomo o tradicionales de bajo punto de fusión.
Alineación automática: Las aleaciones sin plomo no se pueden alinear automáticamente porque su capacidad de humectación es obviamente inferior a la de las aleaciones de estaño-plomo. Por lo tanto, la probabilidad de alineación de las bolas de soldadura durante la soldadura por reflujo es baja.
Reología: la viscosidad y la tensión superficial de la soldadura es un tema que necesita atención al seleccionar una nueva soldadura en pasta sin plomo, primero se debe evaluar la viscosidad y la tensión superficial.
Fiabilidad: La fiabilidad de las uniones soldadas es un tema que debe considerarse urgentemente en la tecnología sin plomo. Las uniones de soldadura sin plomo son frágiles y pueden dañarse fácilmente si se golpean o se caen. Pero a bajo voltaje, la confiabilidad del SAC es equivalente o incluso mejor que la de la aleación Sn-Pb. Además, la confiabilidad a largo plazo de las aleaciones de soldadura sin plomo es cuestionable porque no tenemos datos de confiabilidad para esta aleación como los tenemos con las aleaciones de soldadura de estaño y plomo.
Estándares I PC: J-ST D-0 02/0 03, JSTD-0 0 4/0 0 5/ 0 0 6, I PC-TP-1043/1044 (Para obtener detalles de todos los IPC estándares, visite el sitio web: www.ipc.org).
Paso 4: Imprimir
El proceso de impresión de soldadura en pasta involucra una serie de variables interrelacionadas, pero para lograr la calidad de impresión deseada, la imprenta juega un papel decisivo. Para una aplicación, el mejor enfoque es elegir una impresora de pantalla que cumpla con los requisitos específicos.
En una impresora manual o semiautomática, coloque la pasta de soldadura en un extremo de la plantilla/pantalla usando una escobilla de goma con la mano. Una impresora automática aplicará automáticamente la pasta de soldadura.
Durante el proceso de impresión por contacto, la placa de circuito y la plantilla permanecen en contacto durante el proceso de impresión, y la placa de circuito y la plantilla no se separarán cuando el raspador camine sobre la plantilla.
En el proceso de impresión sin contacto, la pantalla se despega o se desprende de la placa de circuito después de que la espátula pasa a través de ella y vuelve a su posición original después de aplicar la pasta de soldadura. La distancia entre la criba y el tablero y la presión del rasero son dos variables importantes relacionadas con el equipo.
El desgaste, la presión y la dureza de la rasqueta determinan la calidad de impresión. Sus bordes deben ser afilados y rectos. Si la presión del raspador es baja, se producirán errores de impresión y rebabas, pero si la presión del raspador es alta o el raspador es suave, la pasta de soldadura impresa en la almohadilla se verá borrosa, lo que puede dañar el raspador, la plantilla o la pantalla.
Las plantillas de doble espesor pueden agregar la cantidad correcta de soldadura en pasta a las almohadillas de componentes de paso fino y a las almohadillas de componentes de montaje en superficie de soldadura estándar. Esto requiere una espátula de goma para presionar la pasta de soldadura en los pequeños orificios de la plantilla. El uso de un raspador de metal puede evitar cambios en el volumen de la pasta de soldadura, pero es necesario modificar el diseño de los orificios en la plantilla para evitar aplicar demasiada pasta de soldadura en las almohadillas de paso fino. La relación entre el ancho y el grosor de los orificios de la plantilla es mejor de 1:1,5 para evitar obstrucciones.
Plantilla de grabado químico: El grabado químico se puede utilizar para grabar ambos lados de plantillas metálicas y plantillas metálicas flexibles. Durante este proceso, el grabado se produce en direcciones específicas (longitudinal y transversal). Las paredes de estas plantillas pueden ser desiguales y requerir electropulido.
Plantilla de corte por láser: Este proceso de corte generará una plantilla y utilizará directamente el archivo Gerber para generar el láser. Podemos ajustar los datos del archivo para cambiar el tamaño de la plantilla.
Plantilla electroformada: se trata de un proceso adicional que deposita níquel sobre un sustrato de cobre para crear poros. Se forma una película seca fotosensible sobre la lámina de cobre. Tras el revelado se obtiene un resultado negativo. Sólo se cubrirán con fotorresistente los agujeros de la plantilla. El niquelado alrededor del fotoprotector aumentará hasta que se forme una plantilla. Después de alcanzar el espesor predeterminado, se retira el fotoprotector de los pequeños orificios, se separa la lámina de níquel electroformada del sustrato de cobre y luego se retira el sustrato de cobre.
Para obtener los mejores resultados de impresión, se requiere la combinación correcta de materiales, herramientas y procesos de soldadura en pasta. La mejor pasta de soldadura, el mejor equipo y los mejores métodos de uso no pueden garantizar los mejores resultados de impresión. Los usuarios también deben controlar los cambios en el dispositivo.
Paso 5: Adhesivo/resina epoxi y tecnología de dosificación
Este adhesivo de resina epoxi tiene buena capacidad de recubrimiento, forma y tamaño de punto de pegamento uniforme, alta humectabilidad y resistencia al curado, curado rápido. flexibilidad y resistencia al impacto. También son adecuados para recubrir puntos de pegamento muy pequeños a altas velocidades y las propiedades eléctricas de la placa de circuito después del curado son buenas. La fuerza de la unión es el parámetro más importante en el rendimiento de la unión. La unión entre el componente y la PCB, la forma y el tamaño del punto de pegamento y el grado de curado determinarán la fuerza de la unión.
La reología afecta a la formación de puntos epoxi, así como a su forma y tamaño. Para garantizar que la forma de los puntos de pegamento cumpla con los requisitos, el pegamento debe ser tixotrópico, lo que significa que el pegamento se volverá cada vez más delgado cuando se agita y cada vez más espeso cuando está estacionario. Al construir un sistema de revestimiento adhesivo reutilizable, el aspecto más importante es cómo combinar las propiedades reológicas correctas.
Los adhesivos se clasifican en función de sus propiedades eléctricas, químicas o de curado y de sus propiedades físicas. Para el montaje en superficie se utilizan adhesivos conductores y no conductores.
Los sistemas de dosificación automatizados se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde la simple dosificación de pegamento hasta la rigurosa dosificación de materiales como pasta de soldadura, adhesivo de montaje superficial (SMA), encapsulantes y rellenos inferiores.
Las máquinas dosificadoras de inyección pueden controlarse de forma manual o neumática. Los productos desarrollados mediante tecnología de inyección se caracterizan por su precisión, repetibilidad y estabilidad. Hay varios tipos diferentes de válvulas disponibles para dispensadores de inyección, incluidas válvulas de tubo a presión, de diafragma, de pulverización, de aguja, de carrete y giratorias. Las agujas también son un componente importante en los equipos de recubrimiento de mesa. Un recubrimiento preciso requiere el uso de una aguja de recubrimiento de metal.
El diámetro de la aguja está entre 0,1 mm y 1,6 mm. Por supuesto, hay otras especificaciones de agujas para elegir. La tecnología de recubrimiento por pulverización es ideal para aplicaciones que requieren mayor velocidad y precisión o colocación controlada de material. Sus principales aplicaciones incluyen embalaje a escala de chip (CSP), flip chip, relleno sin flujo y preaplicado, así como adhesivos conductores y de montaje en superficie tradicionales. La tecnología de pulverización utiliza componentes mecánicos, piezoeléctricos o resistivos para expulsar el material de la boquilla.
El recubrimiento del material determina el éxito o fracaso del producto final. La comprensión y selección completa de la combinación ideal de materiales, máquinas dispensadoras y movimientos son la clave para determinar el éxito o el fracaso de un producto.
Paso 6: Instalación de componentes
Los componentes discretos son cada vez más pequeños, por lo que la instalación de componentes se vuelve cada vez más difícil. Es difícil garantizar una instalación precisa de los componentes y una instalación fiable y repetible al mismo tiempo. Los componentes 0201 se han vuelto cada vez más comunes; sin embargo, pronto veremos componentes 01005 en las placas de circuito. Los tamaños de los componentes son cada vez más pequeños y las placas de circuito se vuelven más complejas. Es necesario montar varios componentes en la placa de circuito y la cantidad de componentes está aumentando.
Montar componentes es tan sencillo como cogerlos de una cinta transportadora, bastidor o palé y montarlos correctamente en la placa de circuito. La colocación de componentes se divide en colocación manual, colocación semiautomática y colocación totalmente automática. El montaje manual es muy adecuado para la reparación, pero la precisión es deficiente y la velocidad no es rápida. No es adecuado para los requisitos de la tecnología de componentes y las líneas de producción actuales. La colocación semiautomática implica aspirar los componentes y colocarlos en la placa de circuito. Este método es mucho más rápido que el montaje manual, pero debido a que requiere intervención manual, aún existe la posibilidad de errores. La colocación automática se utiliza ampliamente en montajes a gran escala. La máquina se puede utilizar para la colocación de componentes a alta velocidad, con velocidades de colocación que oscilan entre 3.000 y 80.000 componentes por hora.
Existen tres tipos de máquinas colocadoras: máquinas colocadoras rotativas, máquinas colocadoras de pórtico y máquinas colocadoras flexibles. La máquina de colocación de chips de pórtico es rápida, de tamaño pequeño, de bajo precio, tiene sólidas capacidades de programación y es fácil de usar con componentes. Por lo tanto, las máquinas de colocación de pórtico se utilizarán en futuras líneas de producción SMT. Este tipo de máquina puede completar rápidamente la colocación de componentes grandes y de paso fino, lo cual es su ventaja.
Los diferentes entornos de producción requieren el uso de diferentes tipos de máquinas colocadoras. La escala de producción es el primer tema a considerar. Que la máquina cumpla con los requisitos de producción depende de qué componentes deben instalarse eléctricamente.
Cuántos componentes deben instalarse en la carretera y cuál es el entorno de producción específico. Existen varios tipos de máquinas colocadoras y es posible que los fabricantes no puedan satisfacer todas las necesidades de los usuarios con una sola máquina. Al comprar una nueva máquina de colocación, primero debe aclarar las siguientes preguntas:
¿Qué tamaño de placas de circuito puede producir?
¿Cuántos componentes diferentes se necesitan?
¿Qué tipo/especificación de componentes se utilizarán?
¿Cuánto cambiará?
¿Cuántos componentes se instalan de media por panel?
¿Cuántas placas de circuito se pueden producir por hora?
¿Qué nivel de retorno de la inversión se puede conseguir? ¿Cuál es la tarifa?
La instalación exitosa de componentes a menudo está asociada con varios dispositivos. Comprender todos los aspectos de todo el proceso hará que sea más fácil tomar la decisión más beneficiosa basada en los pros y los contras de las diferentes máquinas de colocación.
Paso 7: Soldar
La soldadura sin plomo tendrá cierto impacto en todos los aspectos de la fabricación, pero ningún aspecto se puede comparar con la soldadura por reflujo. Debido a la alta temperatura del punto de fusión de las aleaciones de soldadura sin plomo y los grandes cambios en la curva de temperatura de la soldadura por reflujo, es necesario realizar algunos ajustes en la gestión de la soldadura por reflujo. Los parámetros del proceso de refundición que debemos considerar incluyen la temperatura máxima, el tiempo de liquidus (TAL) y la velocidad de aumento y caída de la temperatura. Además, también se deben considerar los requisitos de refrigeración, la temperatura al salir de la placa y el control del flujo.
En la soldadura por reflujo sin plomo, los problemas más comunes son las burbujas de aire, la deformación de la placa de circuito y el daño de los componentes, que se deben a que el proceso de soldadura por reflujo excede el alcance de las especificaciones técnicas. Algunos componentes, como los condensadores electrolíticos de aluminio y algunos otros conectores de plástico, requieren bajas temperaturas para evitar daños por altas temperaturas, pero los componentes más grandes, como los zócalos, requieren más calor para obtener una buena unión de soldadura, por lo que cuando la placa tiene este tipo de componentes, desarrollar una El perfil de temperatura de reflujo es un tema desafiante. La compatibilidad con versiones anteriores (componentes BGA sin plomo montados en placas de circuitos de estaño y plomo) también complica la cuestión.
En la soldadura por convección, la temperatura de reflujo es más alta, lo que significa que es menos probable que se queme el fundente requerido. Para los hornos de reflujo, el sistema de recolección de fundente no solo tiene que funcionar a temperaturas más altas, sino que también debe contener más fundente.
El nitrógeno (N2) previene la oxidación de las superficies metálicas durante el calentamiento y asegura la correcta activación del fundente. Pero vale la pena mencionar que el nitrógeno no funciona en el horno de reflujo cuando se utiliza la aleación SAC305 sin plomo. Es posible que las industrias sensibles a los precios aún no planeen utilizar nitrógeno en productos sin plomo.
Para componentes discretos con orificios o soportes de superficie, al cambiar a soldadura por ola sin plomo, el horno de soldadura debe ser resistente a la corrosión debido a la mayor proporción de estaño en la soldadura sin plomo y la mayor temperatura del horno. . La soldadura sin plomo tiene el mayor contenido de estaño y requiere temperaturas más altas, lo que favorece la formación de residuos.
Los hornos de soldadura sin plomo requieren un alto nivel de mantenimiento preventivo para garantizar el normal funcionamiento de la máquina. Las aleaciones como el estaño, la plata y el cobre pueden corroer los materiales utilizados en las máquinas de soldadura por ola más antiguas.
El proceso de soldadura por reflujo con vapor tiene éxito en aleaciones sin plomo, lo que puede
evitar cambios durante el procesamiento a alta temperatura. Este proceso tiene buenas características de transferencia de calor.
La soldadura láser ayuda a mejorar este proceso automatizado y es ideal para componentes sensibles a la temperatura. Este método es más lento, pero cumple con los requisitos sin plomo. La mayoría de las ideas sobre la soldadura por lotes utilizando aleaciones sin plomo también se aplican a las reparaciones mediante soldadura manual.
Cuando se utiliza un proceso sin limpieza, la selección del flujo es clave. Los fundentes sin limpieza de curado fuerte pueden reducir los defectos de soldadura pero dejan un fundente más visible en la placa de circuito.
En la soldadura sin plomo, se deben considerar las siguientes cuestiones: método de soldadura, equipo de soldadura, aleación de soldadura, fundente, termopar, nitrógeno, horno de soldadura y, al mismo tiempo, el estaño existente en el La misma placa de circuito en la etapa de transición debe resolverse. La soldadura con plomo tiene el mismo problema que la soldadura sin plomo.
Paso 8: Limpieza
La limpieza de las placas de circuito impreso es un proceso muy importante y valioso que elimina la contaminación causada por diferentes procesos de fabricación y métodos de procesamiento. Si no se limpia adecuadamente, la suciedad de la superficie puede provocar defectos en el proceso de producción. Sin plomo aumenta la importancia del proceso de limpieza. Los procesos de soldadura sin plomo generalmente requieren el uso de más fundente y más fundentes activos que los procesos de soldadura de estaño y plomo, por lo que a menudo es necesario realizar una limpieza para eliminar el fundente y los residuos.
A la hora de seleccionar los medios y equipos de limpieza adecuados, se tienen en cuenta principalmente los siguientes factores: el sistema debe ser respetuoso con el medio ambiente, económico y eficaz; las leyes y normativas locales relativas a la descarga de compuestos orgánicos volátiles (COV) y aguas residuales; (DQO/DBO/pH) puede influir en la selección de la solución y del equipo; el agente de limpieza también debe cumplir con los requisitos para los materiales de montaje y el equipo de limpieza.
En el montaje SMT, el método de limpieza más utilizado es un sistema de pulverización en línea o un sistema de pulverización por lotes. Los métodos de desengrase por ultrasonidos y con vapor se encuentran entre otros métodos de limpieza por lotes. El método de limpieza por lotes es más adecuado para producciones con bajo rendimiento y gran variedad. La fumigación en línea está orientada a producciones con alto rendimiento y monovarietales, o producciones con plurivarietales.
Limpieza con agua: este método de limpieza utiliza agua o agua que contiene un agente de limpieza (el contenido de agente de limpieza generalmente está entre 2-30%). Los materiales solubles en agua suelen consistir en alcohol líquido o soluciones de compuestos orgánicos volátiles que se pueden pulverizar. Este método permite el uso de fundente con bajo contenido de residuos limpiado con colofonia en tecnología de montaje en superficie o tecnología de orificio pasante. La limpieza soluble en agua se utiliza a menudo en equipos de limpieza en línea de alta presión.
Limpieza semihúmeda: este es un proceso de limpieza con solvente/limpieza con agua. Algunos de los materiales químicos utilizados en esta tecnología incluyen alcoholes no lineales y compuestos de alcohol sintéticos. Los alcoholes no lineales combinan sustancias de actividad baja y media. Puede limpiar fundentes difíciles de eliminar, como resinas de alta temperatura y resinas sintéticas, así como fundentes solubles en agua y fundentes que no son limpiadores.
Utilizamos tres métodos de prueba comunes para determinar la limpieza de la producción y las operaciones de SMT: inspección visual, resistencia del aislamiento de la superficie (SIR) y extracción de solución. En la inspección visual, inspeccionamos la placa de circuito manualmente a través de un microscopio. El método de extracción de solución implica remojar placas de circuito en alcohol isopropílico y agua desionizada (DI) para determinar la conductividad iónica. Las pruebas SIR requieren el uso de placas de circuito de prueba especializadas durante la etapa de diseño del proceso y la etapa de producción en masa, y luego evalúan estas placas de circuito de prueba en la sala SIR. En la sala SIR, los circuitos de prueba activos deben exponerse a diferentes condiciones ambientales.
La limpieza es una parte muy importante del proceso de montaje. Las aleaciones de soldadura sin plomo impondrán varios requisitos en la limpieza de la superficie de la placa de circuito: el uso de fundentes más activos y de mayor calidad y temperaturas de reflujo más altas. Temperaturas tan altas pueden convertir los residuos de fundente en una pasta, lo que dificulta su eliminación, especialmente si se utilizan técnicas tradicionales de limpieza química.
Paso 9: Pruebas e Inspección
Debido al menor tiempo de comercialización, el tamaño reducido de los componentes y el cambio a una producción sin plomo, se necesitan más métodos de prueba y métodos de inspección. Los requisitos sobre el grado de defectos (defectos generados durante el proceso de producción) y la efectividad de las inspecciones han impulsado el desarrollo de la industria de la inspección. La estrategia de prueba óptima suele estar limitada por las características de la placa de circuito. Varios factores importantes a considerar incluyen: complejidad de la placa, escala de producción planificada, placas de una o dos caras, inspección de encendido e inspección visual, y problemas específicos de los componentes.
Los métodos de prueba existentes en esta industria incluyen:
Pruebas en circuito (TIC) después de la soldadura por reflujo, es decir, encender los componentes para probarlos individualmente y comprobar si hay cualquier problema con la placa de circuito impreso. Los sistemas TIC tradicionales utilizan equipos de prueba de lecho de pines para hacer contacto con múltiples puntos de prueba en la parte inferior de la placa de circuito impreso.
La sonda voladora es una prueba de TIC que utiliza sondas mientras está encendida y no requiere una interfaz de aguja entre el equipo de prueba y la placa de circuito impreso. Utiliza una gran cantidad de pines errantes para inspeccionar la placa de circuito impreso.
Las pruebas de escaneo de límites pueden compensar la falta de inspección de encendido. El escaneo de límites utiliza conectores de borde o dispositivos de lecho de aguja limitados para probar componentes bajo prueba y nodos de circuitos que son inaccesibles para las TIC y las sondas voladoras.
El último paso para comprobar si la placa de circuito impreso está calificada es la prueba funcional antes de enviar la placa de circuito impreso. Estos dispositivos de prueba utilizan conectores de borde y/o puntos de prueba para conectarse a la placa de circuito impreso. El instrumento de prueba simula el entorno eléctrico final y comprueba si la placa de circuito funciona según lo requerido.
La inspección es diferente a la prueba. La inspección consiste en comprobar la calidad de la placa de circuito sin alimentación. Podemos verificar temprano en el proceso de ensamblaje para lograr el monitoreo del proceso. Existen varios métodos de inspección:
Inspección manual. Esta es una inspección visual de la placa de circuito impreso realizada por un inspector para ver si hay algún defecto. Este método es el menos confiable, especialmente para placas de circuito que utilizan componentes 0201 y componentes sin plomo de paso fino. Y el coste de la inspección manual también es elevado.
La inspección por rayos X se utiliza principalmente para inspeccionar componentes que no pueden tocarse, no pueden detectarse mediante TIC o no pueden verse a simple vista después de la soldadura por reflujo. Podemos operar estos sistemas manualmente, probando muestras o probando muestras en la línea de producción de forma totalmente automatizada (AXI).
Inspección óptica automatizada (AOI). Este método utiliza tecnología de imágenes de cámaras para inspeccionar placas de circuito impreso. AOI puede detectar rápidamente varios defectos y puede llevarse a cabo en la línea de producción después de que se completa cada proceso de colocación. La inspección AOI posterior a la instalación puede mejorar la precisión del proceso de instalación y verificar si los componentes están conectados a la placa de circuito impreso. También se puede utilizar para comprobar la posición y colocación de componentes. La inspección AOI después de la soldadura por reflujo también puede detectar algunos defectos que pueden ser causados por la soldadura por reflujo.
Durante todo el proceso de montaje, controlar los defectos y descubrirlos afectará directamente al control de calidad y al coste. Los fabricantes deben realizar pruebas e inspecciones exhaustivas para determinar cuáles cumplen mejor con los requisitos de la línea de producción.
Paso 10: Reparación y Mantenimiento
La reparación y el mantenimiento son fundamentales. Todos los pasos anteriores tienen un solo objetivo, que es mejorar la precisión y confiabilidad del proceso, pero aún así es inevitable retirar los componentes y reemplazarlos. El proceso de reparación incluye los siguientes cuatro pasos:
1. Descubra el componente defectuoso y la posible causa de la falla;
2. Retire el componente defectuoso;
3. Complete la preparación de la posición de colocación de la placa de circuito impreso;
4. Instale los componentes y luego vuelva a fluir.
La producción sin plomo requiere temperaturas más altas, lo que puede crear nuevos problemas en el proceso de reparación. Debido a que la placa de circuito está a altas temperaturas, los componentes y la placa de circuito pueden dañarse. La ventana del proceso de reflujo de la soldadura sin plomo es estrecha y, para componentes que se ven fácilmente afectados por la temperatura, como BGA y CSP, se requiere un control de temperatura preciso. A medida que estos paquetes más grandes se acercan a sus temperaturas máximas, los componentes más pequeños cercanos pueden sobrecalentarse debido a su pequeña capacidad térmica y las altas temperaturas del proceso de soldadura por reflujo. Las placas de circuito impreso multicapa de gran tamaño que utilizan componentes empaquetados en matriz son el mayor problema durante el retrabajo.
Cuando se encuentra un componente dañado, un técnico de reparación debe determinar primero si se puede reparar a mano o si el componente debe retirarse y reemplazarse. Al mismo tiempo, es necesario comprobar la funcionalidad de la placa de circuito impreso.
Normalmente la reparación sólo requiere cromado a mano. Cuando se suelda a mano, la punta de ferrocromo ya caliente entra en contacto con las clavijas y las almohadillas del componente, transfiriendo calor a las clavijas y las almohadillas, elevando la temperatura por encima del punto de fusión de la soldadura sin plomo (generalmente 217 °C). Un cable que contiene fundente entra en contacto con la parte calentada, donde el cable se funde, humedece la superficie y durante el proceso de solidificación forma una junta soldada para conexiones eléctricas y mecánicas. El soldador no debe estar en contacto directo con los componentes para evitar posibles choques térmicos y roturas. Los bancos de soldadura manuales son relativamente económicos pero requieren un operador capacitado.
Otros trabajos de reparación pueden requerir el uso de una pluma de aire caliente operada manualmente, que utiliza convección forzada para rociar una pequeña cantidad de aire caliente directamente sobre las clavijas y las almohadillas para completar la soldadura. Aunque para esta fiesta se suele recomendar utilizar un bolígrafo de aire caliente.
Se requieren hojas de reparación al reparar dispositivos empaquetados en matriz, como BGA y CSP. Estas estaciones de retrabajo suelen incluir bastidores X/Y móviles (utilizados para montar y soportar la PCB), boquillas de aire caliente y mecanismos para la alineación óptica hacia arriba y hacia abajo. Después de la alineación, la boquilla recoge el componente y lo coloca en la placa de circuito. Luego, la boquilla hace refluir la pieza. Algunas estaciones de retrabajo también utilizan calefacción por infrarrojos o láser.
Cambiar a soldadura sin plomo dificultará el proceso de retrabajo. Si bien los pasos básicos son los mismos, los operadores de reparación deben ser conscientes de la estrecha ventana del proceso sin plomo y de los peligros que el aumento de las temperaturas del proceso puede representar para las placas de circuito impreso y sus componentes.