Proceso de línea SMT de vanguardia en la fabricación de PCB

La tecnología de montaje superficial (SMT) es un aspecto del ensamblaje electrónico en el que los componentes electrónicos, también conocidos como dispositivos de montaje superficial (SMD), se montan directamente en la superficie de una placa de circuito impreso (PCB). SMT es muy buscado en la industria debido a su costo y eficiencia de calidad. En el proceso de la línea de producción SMT, los componentes se sueldan directamente a la superficie de la PCB y el posicionamiento e instalación precisos de los componentes se completan mediante equipos como máquinas de colocación.

¿Qué es la tecnología de montaje superficial (SMT)?

Tecnología de montaje en superficie (SMT) Se erige como un método de ensamblaje y producción de vanguardia, que coloca directamente componentes electrónicos en una placa de circuito impreso (PCB). Este proceso avanzado agiliza la producción automatizada y completa de manera eficiente el ensamblaje necesario para una placa funcional. Cualquier componente eléctrico conectado de esta manera obtiene el título de Dispositivo de montaje en superficie (SMD). A diferencia del ensamblaje tradicional, SMT omite el paso de inserción de componentes a través de los orificios; en cambio, los componentes se sueldan a la placa directamente mediante soldadura por reflujo.

IBM, en la década de 1960, inicialmente denominó a este enfoque innovador Planar Mounting. Lo aplicaron para construir computadoras a pequeña escala, reemplazando la anterior tecnología Through-Hole. A pesar de sus inicios, SMT no obtuvo un uso generalizado hasta 1986, cuando los componentes montados en superficie alcanzaron una participación de mercado del 10%. En 1990, los dispositivos montados en superficie (SMD) dominaban la mayoría de los conjuntos de circuitos impresos de alta tecnología. Esto marcó un cambio significativo en el panorama de la fabricación de productos electrónicos. Hoy en día, SMT se utiliza en casi todos los dispositivos electrónicos, desde juguetes hasta electrodomésticos de cocina, ordenadores portátiles y teléfonos inteligentes.

Debido a la precisión necesaria para crear conjuntos de montaje en superficie (SMA) de alta calidad, el proceso de montaje SMT puede resultar tedioso y llevar mucho tiempo si se realiza manualmente. Por lo tanto, para mejorar la eficiencia, la mayor parte de la fabricación SMT se realiza mediante máquinas de ensamblaje automatizadas, especialmente cuando se produce en grandes cantidades. Entendamos el proceso de producción de smt.

Proceso de fabricación SMT

El proceso de fabricación SMT comprende tres etapas clave: impresión de pasta de soldadura, colocación de componentes y soldadura por reflujo. Este enfoque estructurado garantiza precisión y eficiencia en el ensamblaje de componentes electrónicos directamente en placas de circuito impreso.

(Diagrama de flujo del proceso SMT)

Impresión de pasta de soldadura

En esta fase, una impresora aplica pasta de soldadura a una placa de circuito impreso (PCB) utilizando una plantilla prefabricada y rasquetas. La pasta de soldadura, que comprende fundente y estaño, facilita la conexión entre los componentes de montaje en superficie (SMC) y las almohadillas de soldadura en la PCB.

Lograr una cobertura precisa de la pasta en cada almohadilla es crucial durante este proceso. Las imprecisiones pueden impedir el establecimiento de conexiones cuando la soldadura se funde en la etapa posterior del horno de reflujo.

Mantener el control de calidad en la impresión de soldadura en pasta es primordial. Cualquier defecto detectado durante esta etapa puede generar problemas más importantes en el futuro. El diseño de la plantilla es fundamental y requiere que el equipo de montaje garantice un proceso repetible y estable. Si bien muchas impresoras de soldadura en pasta incorporan funciones de inspección automática, algunas utilizan máquinas externas con tecnología 3D para una evaluación más exhaustiva. Estos dispositivos de inspección externos evalúan factores como el volumen de pasta de soldadura por almohadilla, proporcionando un análisis integral más allá de la simple evaluación del área de impresión.

Colocación de componentes

Después de pasar la inspección, la PCB avanza a la etapa de colocación de componentes en el proceso de ensamblaje SMT.

Cada componente destinado a la PCB se extrae de su embalaje mediante una aspiradora o una boquilla de agarre. Entonces máquinas de recoger y colocar Coloque con precisión los componentes electrónicos individuales sobre la pasta de soldadura aplicada anteriormente en la placa de circuito impreso (PCB). Estas máquinas no sólo cuentan con una alta precisión sino que también funcionan a una velocidad notable. Las máquinas de primer nivel pueden colocar hasta 80,000 componentes individuales cada hora, lo que demuestra la eficiencia de este proceso de ensamblaje avanzado.

Se requiere precisión en este proceso porque cualquier colocación errónea soldada en una posición puede ser costosa y llevar mucho tiempo reelaborar.

Soldadura por reflujo

La soldadura por reflujo es una etapa crucial en el ensamblaje de placas de circuito impreso después de colocar los componentes de montaje en superficie (SMC). La PCB se transporta a un horno de soldadura por reflujo, donde se somete a un proceso de soldadura cuidadosamente orquestado en distintas zonas con temperatura controlada:

• Zona de precalentamiento: La zona inicial eleva gradualmente la temperatura de toda la PCB y sus componentes conectados simultáneamente. La temperatura aumenta a un ritmo controlado (1.0 ℃ -2.0 ℃ por segundo) hasta alcanzar un rango de 140 ℃ -160 ℃.

• Zona de remojo: En esta fase, la placa se mantiene a una temperatura constante entre 140 ℃ y 160 ℃ durante un período de 60 a 90 segundos.

• Zona de reflujo: Luego, la PCB ingresa a una zona donde la temperatura aumenta (1.0 ℃ -2.0 ℃ por segundo) hasta un máximo de 210 ℃ -230 ℃. Esta temperatura elevada derrite el estaño en la pasta de soldadura, soldando efectivamente los cables del componente a las almohadillas de la PCB. Durante todo este proceso, los componentes permanecen en su lugar debido a la tensión superficial de la soldadura fundida.

• Zona de enfriamiento: La sección final asegura que la soldadura se solidifique al salir de la zona de calentamiento, evitando defectos en las uniones.

Después de la soldadura por reflujo, inspección final se realiza utilizando una máquina de inspección óptica automatizada (AOI) 3D. Esto garantiza la calidad esperada de la unión de soldadura e identifica cualquier error en el proceso SMT. El uso de máquinas en esta etapa puede aumentar la eficiencia y la precisión en comparación con las inspecciones manuales.

En casos de PCB de doble cara, estos procesos de soldadura pueden repetirse. Esto implica el uso de pasta de soldadura o pegamento para asegurar los SMC en su lugar. Este enfoque meticuloso de la soldadura por reflujo garantiza la integridad y funcionalidad de las conexiones soldadas en conjuntos electrónicos.

Equipo principal en una línea SMT

Una línea de producción de tecnología de montaje en superficie (SMT) incluye varios equipos clave que funcionan en conjunto para ensamblar componentes electrónicos en placas de circuito impreso. El equipo principal en una línea SMT incluye:

• Impresora de plantillas: La impresora de plantillas aplica pasta de soldadura a la PCB mediante una plantilla, lo que garantiza una colocación precisa de la pasta en las áreas designadas.

• Máquina de recogida y colocación: Esta máquina automatizada recoge componentes electrónicos y los coloca con precisión en la PCB de acuerdo con las especificaciones de diseño. Maneja varios tipos y tamaños de componentes.

• Horno de soldadura por reflujo: El horno de soldadura por reflujo es donde la PCB, con sus componentes y pasta de soldadura, pasa por procesos controlados de calentamiento y enfriamiento. Esto derrite la soldadura, creando conexiones eléctricas seguras.

• Máquina de inspección de pasta de soldadura (SPI): Las máquinas SPI inspeccionan y verifican la deposición precisa de la pasta de soldadura en la PCB antes de la colocación de los componentes, garantizando la calidad del proceso de soldadura.

• Máquina de inspección óptica automatizada (AOI): Las máquinas AOI inspeccionan la PCB después del proceso de soldadura para detectar defectos, desalineaciones o problemas de soldadura. Utilizan cámaras y procesamiento de imágenes para realizar inspecciones detalladas.

• Sistema de transporte: Un sistema transportador transporta los PCB a través de diferentes etapas de la línea SMT, conectando varias máquinas sin problemas.

• Máquina de soldadura por ola (opcional): En algunos casos, especialmente para componentes de orificio pasante, se puede utilizar una máquina de soldadura por ola como alternativa o además de la soldadura por reflujo.

• Máquina despaneladora: Después del ensamblaje, los PCB se pueden conectar en un panel y se utiliza una máquina despaneladora para separarlos en placas individuales.

• Impresora de pantalla (opcional): Además de la impresión de esténciles, algunas líneas SMT pueden incluir una impresora de pantalla para aplicaciones especializadas o ciertos tipos de componentes.

• Máquina de recubrimiento conformado (opcional): Para mayor protección, algunas líneas SMT incluyen una máquina de recubrimiento conformado que aplica una fina capa protectora a la PCB.

Tipos de diseño de línea SMT

El diseño de una línea de producción con tecnología de montaje en superficie (SMT) es crucial para optimizar la eficiencia y el rendimiento. Existen varios tipos de diseños de líneas SMT, cada uno de los cuales está diseñado para cumplir con requisitos de producción específicos. A continuación se muestran algunos tipos de diseño de línea SMT comunes:

• Diseño en línea: En un diseño en línea, las máquinas SMT están dispuestas en línea recta y los PCB se mueven secuencialmente de una máquina a la siguiente. Este diseño es simple, fácil de entender y adecuado para producciones a pequeña escala.

• Diseño en forma de U: Un diseño en forma de U implica disponer las máquinas SMT en forma de "U", lo que permite un flujo continuo de PCB. Este diseño es eficiente para la producción a gran escala, ya que minimiza la distancia que los PCB deben recorrer entre las máquinas.

• Diseño en forma de L: En un diseño en forma de L, las máquinas SMT están dispuestas en forma de "L". Este diseño se utiliza a menudo cuando el espacio es limitado y proporciona un diseño compacto al mismo tiempo que permite un flujo continuo de PCB.

• Diseño de fabricación celular: La fabricación celular implica agrupar máquinas y procesos relacionados en células. Cada celda está dedicada a una tarea específica, como la impresión de pasta de soldadura o la colocación de componentes. Este diseño mejora la flexibilidad y la eficiencia.

• Diseño en forma de T: Un diseño en forma de T implica disponer las máquinas en forma de "T". Este diseño es versátil y puede adaptarse a varios volúmenes de producción manteniendo un flujo fluido de PCB.

• Diseño de varias líneas: En un diseño de varias líneas, varias líneas de producción corren paralelas entre sí. Este diseño es adecuado para producción de gran volumen, lo que permite el procesamiento simultáneo de múltiples PCB.

Más información sobre Diseño de línea SMT

Excelente ingeniero de procesos SMT de VictoryPCB

Un ingeniero de tecnología de montaje en superficie (SMT), también conocido como ingeniero de procesos SMT o ingeniero de fabricación, es un profesional responsable de supervisar y optimizar los procesos involucrados en el ensamblaje de componentes electrónicos en placas de circuito impreso (PCB) utilizando tecnología de montaje en superficie. Este ingeniero ayuda en la colocación de materiales electrónicos en PCB, define y actualiza los procesos de ensamblaje SMT, implementa y verifica procedimientos especiales de fabricación.

En VictoryPCB, valoramos la experiencia como el mejor maestro. Nuestro equipo está formado por ingenieros de procesos SMT experimentados, que aportan una gran cantidad de conocimientos prácticos. Entendemos la importancia de una combinación equilibrada de habilidades, educación y experiencia práctica, garantizando que nuestros ingenieros SMT estén bien equipados para satisfacer las demandas de la fabricación de productos electrónicos de vanguardia.

Conclusión

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