Procesos de fabricación y montaje de PCB y su papel en la soldadura por onda

Al crecer, a veces me sentía como un chiquillo malcriado. Mi padre estaba en las Fuerzas Aéreas, no en el Ejército, y solo nos mudamos un par de veces. Sin embargo, cada vez que nos trasladábamos a una nueva ciudad tenía que luchar con los mismos problemas. Básicamente, tratando de encajar en un nuevo entorno con gente nueva.

Desde la perspectiva de un diseñador de PCB, tratar de aprender sobre la fabricación y el montaje de PCB y qué papel desempeñan ciertos procesos puede ser similar. Resulta ventajoso para nuestro diseño y desarrollo aplicar buenas prácticas de diseño para fabricación (DFM) para garantizar que nuestras placas de PCB puedan fabricarse y sean fiables. Por lo tanto, es importante saber dónde y cómo puede verse afectado el proceso de fabricación de la PCB.

Aunque son pasos claramente definidos para la fabricación de placas de circuito impreso (PCB), existen técnicas y materiales alternativos que pueden aplicar y aplican distintos fabricantes de PCB. El método de soldadura utilizado para fijar los componentes es uno de estos procesos. El más conocido y utilizado a lo largo de los años ha sido la soldadura por ola, que tiene ciertas ventajas e inconvenientes. Echemos un vistazo a los procesos de fabricación y montaje de PCB y a cómo puedes diseñar tu placa para que la soldadura por ola encaje fácilmente.

Proceso de Fabricación de PCB

El objetivo de la fabricación de placas de circuito impreso (PCB) es convertir tu diseño de software en un dispositivo utilizable, la placa de circuito impreso, que contenga los componentes que has definido y la conectividad definida. La fabricación de la PCB es el primer proceso. Durante este proceso, se prepara la placa para fijar los componentes. Cada paso se basa en el anterior y da como resultado una PCB que contiene todas las pistas, los orificios de perforación, las almohadillas de los componentes y cualquier imagen adicional, como logotipos o texto.

El primer paso del proceso de fabricación de PCB es diseñar una imagen del diseño. Esta imagen debe ser exactamente igual a la que has creado en el software y puede estar impresa en la placa o en una imagen superpuesta. El siguiente paso es el grabado de la capa interior. Durante este paso, se elimina el exceso de cobre de las capas internas de la placa, de forma que sólo queden las trazas de cobre.

El siguiente paso consiste en añadir todas las capas que formarán la placa, lo que se denomina apilado de capas. En este punto, se ha construido la PCB, incluidas todas las capas internas. El siguiente paso es la perforación de los orificios, que incluye las vías y los orificios de montaje. Una vez hecho esto, se realiza el grabado de la capa exterior, que deja las trazas de cobre de la capa superficial. Una vez taladrados los orificios, se puede proceder al revestimiento de las vías.

A continuación, se realiza el enmascarado de soldadura, que cubre todas las zonas de la placa donde no debe aplicarse la soldadura. En la fase de serigrafía se añaden símbolos, indicadores de pin 1, logotipos y otras imágenes. Por último, se limpia la placa de PCB y se retira cualquier resto. También se añade una capa protectora. Este es el paso final del proceso de fabricación de PCB. Ahora, la base sobre la que se fijarán sus componentes, mediante soldadura, está completa.

^{Saber cómo optimizar tu proceso de fabricación le dará una visión más clara de los objetivos finales de tu producto.}

Proceso de montaje de PCB

Una vez fabricada, la placa está lista para montar los componentes. Todos los pasos del proceso de montaje de la PCB sirven para fijar los componentes a la placa de circuito impreso. El método para fijar los componentes es la soldadura. Esto es así tanto si los componentes son de orificio pasante como si se trata de dispositivos de montaje superficial (SMD).

El método de soldadura utilizado para los orificios pasantes y los SMD suele ser diferente. Dependiendo de los componentes de tu diseño, el montaje de la PCB puede variar ligeramente; sin embargo, el proceso general se suele poder definir por un conjunto específico de pasos. Lo primero que se hace en la placa fabricada es aplicar una capa inicial de soldadura. Si el diseño los incluye, los SMD se colocan de forma que queden conectados a las almohadillas (o pads) adecuadas. Para fijar los SMD, se realiza un reflujo de soldadura en el que la soldadura se calienta en un horno para formar las conexiones.

En este punto, se inspeccionan las conexiones para garantizar una buena conectividad. Si es necesario, se repasan, lo que puede incluir la soldadura manual o el reposicionamiento de componentes. A continuación, se montan los componentes con orificios pasantes, si tu diseño los incluye. Para fijar los componentes con orificios pasantes, puede realizarse una forma de soldadura por onda (también conocida como soldadura por ola), que es su aplicación más ventajosa.

Puede tratarse de soldadura por onda en toda la placa si el diseño tiene todos los componentes con orificios pasantes y están espaciados adecuadamente, o soldadura por onda selectiva, en la que se utiliza un chorro dirigido para aplicar la soldadura. Una vez más, se inspeccionan las conexiones de los componentes. Cualquier exceso de residuos o contaminantes potenciales se eliminan mediante lavado y las placas se separan en unidades individuales.

Donde encaja la soldadura por ola u onda

La soldadura por onda u ola fue el primer método automatizado para fijar componentes a las placas de circuito impreso (PCB). A lo largo de los años, el método se ha ido adaptando a los cambios que se han producido en los tipos y tamaños de los componentes. Hoy en día, la soldadura por onda compite con otros métodos que han surgido principalmente para mejorar la precisión en la aplicación de la soldadura. Dependiendo de los componentes que elijas y del diseño de la placa, la soldadura por ola puede seguir siendo la mejor técnica para el montaje de tu PCB.

La soldadura por onda tiene las siguientes ventajas:

• Velocidad: como todos los componentes de una zona determinada se sueldan a la vez, es más rápido que los métodos que requieren la soldadura de almohadillas individuales.

• Montaje de componentes de orificio pasante: desarrollado para soldar múltiples componentes de orificio pasante simultáneamente

y desventajas:

• Falta de precisión: pueden formarse puentes de soldadura entre almohadillas que están muy juntas, lo que obliga a repasarlas.

• Uso de recursos: utiliza más soldadura, flujo y energía que otros procesos.

Para resolver estos problemas, se desarrolló la soldadura por onda selectiva, en la que la soldadura se aplica mediante un chorro de pulverización para proporcionar una aplicación selectiva. Esto permite aplicar la soldadura por onda donde se requiere precisión.

^Encajando

Como en todo diseño de PCB, debe aplicarse un buen diseño para la fabricación (DFM). Esto puede incluir facilitar la aplicación de soldadura por onda (también conocida como soldadura por ola) de forma que pueda encajar en la fabricación de la PCB.

La fabricación y el montaje de la placa de circuito impreso (PCB) tienen por objeto crear una plataforma para los componentes y montarlos de forma que el diseño funcione según lo previsto. Tu elección de componentes y su tipo con el paquete de software de diseño de PCB adecuado, como Altium, y la herramienta de creación dispondrás de todas las herramientas necesarias para facilitar la aplicación de la soldadura por onda para fijar tus componentes.

Para obtener más información sobre las ventajas y desventajas de la soldadura por ola (u onda) u otros métodos y cómo diseñar tu PCB para ellos, ponte en contacto con un experto en diseño de PCB de Altium.