Flujo de procesamiento y técnicas de procesamiento de complementos de ensamblaje de PCB

Proceso y técnicas de ensamblaje de la tecnología de los agujeros (THT) para la fabricación de PCB

Mientras que la tecnología de montaje en superficie (SMT) domina el ensamblaje de PCB de alta densidad, la tecnología de orificio a través de los agujeros (THT) sigue siendo indispensable para componentes que requieren resistencia mecánica, manejo de alta potencia o disipación térmica. Esto implica insertar cables componentes en agujeros perforados en una PCB y soldarlos a almohadillas en el lado opuesto, asegurando conexiones robustas para aplicaciones como fuentes de alimentación, conectores y controles industriales. A continuación se muestra un desglose detallado de los flujos de trabajo de ensamblaje y las estrategias de optimización para mejorar la confiabilidad y la eficiencia.

Inserción de componentes: enfoques manuales versus automatizados

El ensamblaje comienza con la inserción de componentes en agujeros preferidos en la PCB. La inserción manual es común para la producción o prototipos de bajo volumen, donde los operadores usan pinzas o herramientas de inserción para colocar resistencias axiales, diodos o condensadores electrolíticos. Para componentes radiales como condensadores de cerámica, los accesorios especializados pueden guiar los cables en agujeros para mantener la alineación. La inserción manual exige la habilidad del operador para evitar clientes potenciales doblados, polaridad desalineada o componentes dañados, especialmente para piezas de lanzamiento fino (p. Ej.

Las máquinas de inserción automatizadas, como los insertores radiales o axiales, agilizan el ensamblaje de alto volumen de alto volumen alimentando componentes de carretes o tubos y colocándolos en agujeros a velocidades superiores a 1,000 componentes por hora. Estos sistemas utilizan mecanismos neumáticos o servo para garantizar la profundidad y orientación de inserción de plomo consistentes, reduciendo el error humano. Por ejemplo, un inserter radial puede manejar condensadores electrolíticos con cables espaciados a 5 mm separados, mientras que un inserter axial alinea las resistencias a lo largo de un solo eje para diseños densos. Los sistemas automatizados también integran la inspección de la visión para verificar los valores de los componentes o las marcas de polaridad antes de soldar.

La formación del plomo de los componentes es crítica para la confiabilidad. Los cables deben recortarse a una longitud que garantice una soldadura segura sin sobresalir excesivamente, lo que podría causar pantalones cortos o estrés mecánico. Para los componentes axiales, los cables generalmente se doblan en una forma de 'gull-ling ' o 'j ' para adaptarse a los diseños de PCB, con radios Bend (p. Ej., 1–2 mm) elegidos para evitar la fractura de plomo. Los componentes radiales pueden requerir una formación mínima, pero los cables deben estar enderezados para garantizar la inserción vertical en los agujeros. Los componentes preformados de los proveedores reducen el tiempo de ensamblaje, pero requieren un estricto control de calidad para evitar dimensiones de plomo inconsistentes.

Soldadura de olas: optimización de parámetros para juntas sin defectos

La soldadura de olas es el método principal para soldar componentes THT, utilizando una onda de soldadura fundida a cables expuestos húmedos y almohadillas para PCB. El proceso implica precalentar la PCB para activar el flujo y evaporar la humedad, seguido de pasar el tablero sobre una onda de soldadura generada por una bomba o inducción electromagnética. Los parámetros clave incluyen la velocidad del transportador (0.5–1.5 m/min), la temperatura del precalentamiento (100–140 ° C) y la temperatura de soldadura (245–260 ° C para las aleaciones SN-AG-CU), que deben ajustarse según el espesor de la PCB, la densidad de componentes y el tipo de soldadura.

La aplicación de flujo es crucial para el éxito de soldadura de olas. Se prefieren los flujos solubles en agua para aplicaciones de alta confiabilidad que requieren la limpieza posterior a la soldado, mientras que los flujos sin limpieza simplifican el proceso al dejar residuos inerte que no afecta el rendimiento eléctrico. El flujo generalmente se rocía o se espuma en la parte inferior de la PCB antes de precalentar, asegurando una cobertura uniforme en almohadillas y cables. El flujo insuficiente conduce a una humectación pobre y vacíos de soldadura, mientras que el exceso de flujo puede causar salpicaduras de soldadura o acumulación de residuos.

La geometría de la onda de soldadura afecta la calidad de las articulaciones. Un sistema de onda única utiliza una onda de chip para componentes de lanzamiento fino y una onda turbulenta para cables más grandes, mientras que los sistemas de doble onda combinan una onda laminar (para flujo de soldadura lisa) con una onda turbulenta (para desplazar los residuos de flujo). Para PCB con tamaños de componentes mixtos, la altura de la onda de ajuste (5–8 mm) y el tiempo de contacto (2–4 segundos) asegura que todos los cables se humedezcan correctamente sin sobrecalentarse de piezas delicadas. La inertación de nitrógeno en la olla de soldadura reduce la formación de escoria y la oxidación, mejorando la capacidad de soldadura para aleaciones sin plomo.

La inspección de soldadura posterior a la onda identifica defectos como puentes de soldadura, relleno insuficiente o tumbas (donde un plomo se levanta de la almohadilla). Los sistemas AOI con cámaras de vista lateral detectan estos problemas analizando formas de filete de soldadura y alineación de componentes. Para aplicaciones de alta potencia, la inspección de rayos X puede verificar la integridad de los soldadores en áreas ocultas, como debajo de grandes conectores o transformadores.

Soldadura selectiva: Precisión para PCB de tecnología mixta

La soldadura selectiva es ideal para PCB que combinan componentes SMT y THT, donde la soldadura de olas no es práctica debido a SMD sensibles al calor o diseños complejos. Este método utiliza una boquilla de soldadura en miniatura para aplicar soldadura fundida solo a los cables dirigidos THT, minimizando el estrés térmico en los componentes adyacentes. Los sistemas de soldadura selectivos emplean tablas XY programables para colocar la boquilla con precisión, con flujo de soldadura controlado por una bomba o vacío para formar juntas consistentes.

El diseño de la boquilla es fundamental para el éxito selectivo de soldadura. Las boquillas personalizadas coinciden con la forma y el tamaño de los cables de los componentes, asegurando las almohadillas de las maderas de soldadura sin salpicarse en los SMD cercanos. Por ejemplo, una boquilla cónica podría soldar un solo cable de resistencia axial, mientras que una boquilla de ranura maneja múltiples cables radiales simultáneamente. La temperatura de la boquilla (250–270 ° C) y el tiempo de permanencia (1–3 segundos) se optimizan en función del diámetro del plomo y el tamaño de la almohadilla para lograr la humectación adecuada sin sobrecalentamiento.

La aplicación de flujo en soldadura selectiva es más dirigida que en la soldadura de olas. Rociar o los flujos de depósito de chorro de chorro solo en las áreas a soldar, reduciendo los residuos y eliminando la necesidad de limpieza en procesos sin limpieza. Para los flujos solubles en agua, un patrón de pulverización controlado asegura una cobertura sin exceso que pueda migrar a SMD durante el calentamiento. La temperatura de activación del flujo debe alinearse con el perfil de soldadura para evitar el secado prematuro o la eliminación de óxido incompleto.

La soldadura selectiva sobresale en soldar componentes difíciles como conectores grandes o vías de orificio a través de las piezas SMT. Al aislar el calor a áreas específicas, evita reflejar SMD o deformar los PCB, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta confiabilidad como la electrónica automotriz o aeroespacial. La optimización del proceso implica pruebas iterativas para ajustar la posición de la boquilla, el volumen de soldadura y la aplicación de flujo para cada tipo de componente, lo que garantiza la calidad de las articulaciones repetibles en las ejecuciones de producción.

Al dominar la inserción de los componentes, la soldadura de olas y las técnicas selectivas de soldadura, los fabricantes garantizan que los ensamblajes cumplan con los estrictos estándares de confiabilidad para aplicaciones exigentes. Estos procesos complementan los flujos de trabajo SMT, lo que permite una producción eficiente de PCB de tecnología mixta con conexiones mecánicas y eléctricas robustas.