¿Puedo solicitar asesoramiento sobre los diez pasos del procesamiento SMT?

El proceso de procesamiento y ensamblaje de SMT, especialmente para componentes de paso pequeño, requiere un monitoreo continuo del proceso y una revisión sistemática. Por ejemplo, en Estados Unidos, los estándares de calidad de las uniones de soldadura se basan en IPC-A-620 y el estándar de soldadura nacional ANSI/J-STD-001. Al comprender estos estándares y especificaciones, los diseñadores pueden desarrollar productos que cumplan con los requisitos estándar de la industria.

Diseño de producción en serie

El diseño de producción en serie incluye todos los procesos de producción en serie, montaje, capacidad de prueba y confiabilidad, y comienza con requisitos documentados.

Un documento de montaje completo y claro es absolutamente necesario para la transición del diseño a la fabricación y una garantía de éxito. Las listas de archivos relacionados y datos CAD incluyen lista de materiales (BOM), lista de fabricantes calificados, detalles de ensamblaje, guías de ensamblaje especiales, detalles de fabricación de placas de PC y disquetes que contienen datos de Gerber o IPC-D-350. procedimientos.

Los datos CAD en disco son muy útiles para desarrollar herramientas de prueba y proceso y programar equipos de ensamblaje automático. Contiene ubicaciones de coordenadas X-Y, requisitos de prueba, gráficos de esquema, diagramas de cableado y coordenadas X-Y de puntos de prueba.

Calidad de la placa de PC

Tome una muestra de cada envío o número de lote específico para probar su soldabilidad. Comience comparando la placa de PC con los datos del producto proporcionados por el fabricante y las especificaciones de calidad anotadas en el IPC. Luego, la pasta de soldadura se imprime en las almohadillas y se hace refluir, limpiando para eliminar los residuos si se usó fundente orgánico. Además de evaluar la calidad de la unión de soldadura, también evalúe la apariencia y la respuesta dimensional de la placa de PC después del proceso de soldadura. La misma prueba también se aplica al proceso de soldadura por ola.

Desarrollo del proceso de montaje

Este paso implica el seguimiento continuo de cada movimiento mecánico a simple vista y con equipos de visión automatizados. Por ejemplo, se recomienda utilizar un láser para escanear la cantidad de pasta de soldadura impresa en la superficie de cada placa de PC.

Coloque la muestra en el dispositivo de procesamiento SMT (SMD)

Después de la soldadura por reflujo, el personal de ingeniería y control de calidad debe verificar el consumo de soldadura de cada pin del componente, cada miembro debe documentar la alineación de componentes pasivos y componentes de múltiples conductores. Después del proceso de soldadura por ola, también es necesario comprobar cuidadosamente la uniformidad de la soldadura e identificar posibles ubicaciones de uniones de soldadura que podrían causar defectos debido a la proximidad de pines o componentes.

Tecnología de paso fino

El ensamblaje de paso fino es un concepto avanzado de ensamblaje y fabricación. La densidad y complejidad de los componentes son mucho mayores que las de los productos convencionales actualmente en el mercado. Si desea ingresar a la etapa de producción en masa, primero debe modificar algunos parámetros antes de colocarlos en la línea de producción.

Por ejemplo, los componentes de paso fino tienen una superficie base de

0,025 pulgadas o menos y se pueden aplicar tanto a dispositivos estándar como a dispositivos ASIC. Los estándares industriales para estos dispositivos tienen tolerancias muy amplias, como se muestra en la Figura 1. Debido a que las tolerancias varían entre los proveedores de componentes, el tamaño de la almohadilla debe personalizarse o modificarse para ese componente para mejorar realmente el rendimiento del ensamblaje.

El tamaño y el espaciado de las almohadillas generalmente siguen

IPC-SM-782A. Sin embargo, algunas formas y tamaños de almohadillas pueden variar ligeramente de esta especificación para cumplir con los requisitos del proceso. Para la soldadura por ola, el tamaño de la almohadilla suele ser un poco más grande para acomodar más fundente y soldadura. Se necesitan ajustes moderados en el tamaño de la almohadilla para componentes que normalmente permanecen dentro de los límites superior e inferior de las tolerancias del proceso.

Coherencia en la colocación de componentes en el procesamiento SMT

Si bien no es necesario diseñar todos los componentes para que se coloquen en la misma orientación, la coherencia en la colocación del mismo tipo de componentes ayudará a mejorar Eficiencia en montaje e inspección. Los componentes con pines en placas de circuitos complejos suelen tener la misma orientación de ubicación para ahorrar tiempo. La razón es que el cabezal de sujeción del componente generalmente se fija en una dirección y la placa de circuito debe girarse para cambiar la dirección de montaje. En cuanto a los componentes generales de procesamiento SMT, este problema no existe porque el cabezal de sujeción de la máquina de colocación puede girar libremente.

Sin embargo, si va a pasar por un horno de soldadura por ola, el componente debe orientarse para reducir su exposición al flujo de estaño.

La polaridad y la dirección de colocación de algunos componentes polares se deben decidir al comienzo de todo el diseño del circuito. Una vez que el ingeniero de procesos comprende la función del circuito, determinar el orden de colocación de los componentes puede mejorar el ensamblaje. eficiencia, y algunos Una orientación consistente o componentes similares pueden mejorar la eficiencia. Si se puede unificar la orientación, no solo se puede acortar el tiempo de redacción del programa de colocación, sino que al mismo tiempo también se puede reducir la aparición de errores.

Espaciado consistente (y adecuado) de componentes

El equipo de colocación de componentes de proceso SMT totalmente automatizado es generalmente bastante preciso, pero los diseñadores, mientras se esfuerzan por aumentar la densidad de los componentes, a menudo pasan por alto la gran complejidad de la producción a escala. . Por ejemplo, cuando los componentes altos se colocan demasiado cerca de componentes de paso fino, no solo bloquea la vista de la unión de soldadura, sino que también bloquea las herramientas utilizadas para trabajos manuales pesados ​​o trabajos pesados.

La soldadura por ola se utiliza generalmente para componentes inferiores y más cortos como diodos y transistores. Los componentes más pequeños, como los SOIC, también se pueden utilizar en la soldadura por ola, pero es importante tener en cuenta que algunos componentes no pueden soportar directamente las altas temperaturas de un horno de soldadura.

Para garantizar una calidad de ensamblaje constante, la distancia entre los componentes debe ser lo suficientemente grande como para permitir una exposición uniforme al horno de soldadura. Para garantizar que la soldadura llegue a cada unión soldada, los componentes más altos deben mantenerse a cierta distancia de los componentes más bajos y más cortos para evitar efectos de sombra. Si la distancia no es suficiente, también dificultará trabajos como la inspección y el retrabajo de componentes.

La industria ha desarrollado un conjunto de estándares para componentes mecanizados SMT. Cuando sea posible, se deben utilizar componentes que cumplan con los estándares para que los diseñadores puedan crear una base de datos de las dimensiones de las plataformas y los ingenieros puedan comprender mejor los problemas del proceso. Los diseñadores pueden encontrar que algunos países tienen estándares similares y los componentes en estos países pueden parecer similares, pero los ángulos de los pasadores de los componentes pueden diferir según el país de fabricación. Por ejemplo,

Los proveedores de componentes SOIC en América del Norte y Europa pueden cumplir con los estándares EIZ, mientras que los productos japoneses utilizan EIAJ como guía de diseño. Vale la pena señalar que incluso si cumple con los estándares EIAJ, es posible que los dispositivos producidos por diferentes empresas no tengan exactamente el mismo aspecto.

Diseñado para la productividad

El montaje de una placa de circuito puede ser muy sencillo o muy complejo, dependiendo de la forma y la densidad de los componentes. El diseño complejo puede mejorar la eficiencia y reducir la dificultad, pero también puede resultar muy difícil si el diseñador no presta atención a los detalles del proceso. La planificación del montaje debe considerarse desde el principio del diseño. A menudo, la productividad del volumen se puede mejorar ajustando la posición y orientación de los componentes. Si el tamaño de la placa de PC es muy pequeño, la forma es irregular o los componentes están muy cerca del borde de la placa, se puede considerar la producción en masa en forma de placas conectadas.

Pruebas y reparaciones

A menudo es difícil y requiere mucho tiempo utilizar pequeñas herramientas de prueba de escritorio para detectar defectos de componentes o procesos, por lo que se debe considerar el método de prueba al diseñar. Por ejemplo, si desea utilizar pruebas de TIC, debe considerar diseñar puntos de prueba en la línea a la que pueda acceder la sonda. Los sistemas de prueba están preprogramados para probar la funcionalidad de cada componente, indicar componentes defectuosos o colocados incorrectamente y determinar si las uniones de soldadura son buenas. La detección de errores también debe incluir cortocircuitos entre los contactos de los componentes y uniones de soldadura vacías entre pines y almohadillas.

Si la sonda de prueba no puede alcanzar todos y cada uno de los

contactos comunes de la línea, es imposible medir cada componente individualmente. Especialmente para componentes de paso fino, es necesario confiar en sondas de equipos de prueba automáticas para medir todos los puntos de interconexión o cables entre componentes. Si esto no es posible, lo mejor que puede hacer es pasar las pruebas funcionales; de lo contrario, tendrá que esperar a que el cliente utilice el dispositivo después de su envío.

Las pruebas TIC se realizan utilizando diferentes herramientas metalúrgicas y procedimientos de prueba dependiendo del producto, y si la prueba se diseña teniendo en cuenta las pruebas, será muy fácil para el producto detectar la calidad de cada componente y contacto. (Figura 2) muestra una unión de soldadura defectuosa que se puede ver visualmente. Sin embargo, la soldadura insuficiente y los cortocircuitos mínimos sólo se pueden comprobar mediante pruebas eléctricas.

Los defectos en las uniones de soldadura en la Figura 2 se detectaron mediante inspección visual, incluidos problemas en el plano del conector causados ​​por soldadura vacía y cortocircuito**** cuando la máquina de prueba automática descubre defectos que no pueden ser detectados por una persona desnuda. ojo, hay una necesidad para su existencia.

Dado que la densidad de los componentes en el primer y segundo lado puede ser exactamente la misma, es posible que los métodos de prueba tradicionales no detecten todos los errores. Si bien hay pequeñas almohadillas con orificios pasantes disponibles para el acceso a sondas en placas de PC de paso fino y alta densidad, a menudo es necesario aumentar el tamaño de estas almohadillas con orificios pasantes para su uso.

Determinar el ensamblaje más eficiente

No es práctico proporcionar el mismo procedimiento de ensamblaje para todos los productos. Para productos con diferentes componentes, densidad y complejidad, se utilizan al menos dos o más procesos de ensamblaje. Para el montaje más difícil de componentes de paso fino, se utilizan diferentes métodos de montaje para garantizar la eficiencia y el rendimiento.

El aumento en la densidad de los componentes de todo el producto y la aparición de una gran cantidad de componentes de paso fino aumentarán en gran medida la dificultad de ensamblaje (pruebas e inspección). Ofrecemos algunas opciones: componentes procesados ​​SMT de una o dos caras, componentes procesados ​​SMT de una o dos caras y componentes de paso fino.

A medida que aumenta la complejidad del proceso, también aumentan los costos. Por ejemplo, antes de diseñar componentes de paso fino de una o dos caras, los diseñadores deben comprender la dificultad y el costo del proceso. El otro es un proceso de carga mixta, que normalmente se utiliza en placas de circuitos de PC que incluyen componentes con orificios pasantes en la placa. En las líneas de producción automatizadas, los componentes de procesamiento SMT utilizan principalmente soldadura por reflujo, mientras que los componentes con pines utilizan principalmente soldadura por ola. En este caso, los componentes con plomo deben ensamblarse después de que se complete el reflujo de los componentes.

Soldadura por reflujo

La soldadura por reflujo utiliza una aleación de estaño y plomo como componente de la soldadura en pasta. Luego, la pasta de soldadura se licua mediante calentamiento sin contacto, como rayos infrarrojos y aire caliente. La soldadura por ola se puede utilizar para soldar componentes con clavijas y algunos componentes procesados ​​SMT, pero es importante tener en cuenta que estos componentes deben fijarse con epoxi antes de exponerlos al horno de soldadura. Se pueden utilizar los siguientes métodos de producción en línea: soldadura por reflujo, soldadura por reflujo de doble cara, soldadura por reflujo/soldadura por ola, soldadura por reflujo de doble cara/soldadura por ola, soldadura por reflujo de doble cara/soldadura por ola selectiva, etc.

La soldadura por reflujo/ola y la soldadura por reflujo/ola de doble cara requieren que todos los componentes procesados ​​SMT en el segundo lado se fijen primero con epoxi (los componentes estarán expuestos al estaño fundido). Los diseñadores deben tener especial cuidado al utilizar componentes activos en la soldadura por ola.

La soldadura por ola selectiva es un método en el que se utiliza una plantilla simple para enmascarar componentes que fueron previamente soldados entre sí antes de colocarlos en un horno. De esta manera, el componente queda protegido por la herramienta de soldadura y sólo algunas zonas selectivas quedan expuestas al estaño fundido. Este enfoque también tiene en cuenta si la distancia entre los dos componentes diferentes (el componente mecanizado SMT y el componente enchufable) garantiza un flujo suficiente de estaño hacia la unión de soldadura sin restricciones. Los componentes más altos (3 mm y más) se colocan mejor en el lado 1 para evitar aumentar el grosor de la herramienta de soldadura.

Cuando se utiliza soldadura por ola selectiva después de la soldadura por reflujo de doble cara, los componentes de procesamiento SMT y los pines de los componentes enchufables deben mantenerse a una cierta distancia para garantizar que el flujo de estaño pueda pasar a través de estas uniones de soldadura sin problemas.

El proceso Ruppert

proporciona a los ingenieros de procesos una forma de soldar componentes enchufables y refluidos de una sola vez. Se colocan cantidades calculadas de soldadura en pasta alrededor de cada vía pad. A medida que la pasta de soldadura se derrite, fluye automáticamente hacia las perforaciones, llenándolas y completando la unión de soldadura. Al utilizar este método, los componentes deben poder soportar las altas temperaturas de la soldadura por reflujo.

Archivos de desarrollo de hornos

El desarrollo de un horno para el ensamblaje de placas de PC requiere detalles como archivos CAD y Gerber

o IPC. El D-350 se usa comúnmente para programar máquinas, desarrollar plantillas y construir hornos de prueba. Si bien la compatibilidad de los programas utilizados varía de una pieza a otra, las máquinas totalmente automatizadas suelen tener un software de conversión o traducción automática que convierte los datos CAD a un formato reconocible. Las unidades que utilizan estos datos incluyen programas de máquinas de ensamblaje, plantillas de impresión, herramientas de vacío y herramientas de prueba.

Conclusión

Los ingenieros pueden utilizar varios métodos de proceso probados diferentes para soldar varios tipos de componentes al sustrato de PCB. Con un plan completo y una comprensión clara de los pasos y requisitos del proceso de ensamblaje, los diseñadores pueden preparar más fácilmente sus productos para la producción. Proporcionar un buen diseño de PCB con documentación completa y clara garantiza la calidad, funcionalidad y confiabilidad del ensamblaje dentro del presupuesto.