¿En qué fases se encuentran las técnicas de montaje en masa de placas de circuito impreso?

Question

Hay un espectro de cómo se ensamblan las placas de circuito impreso.

1) Que un humano elija todas las piezas, las suelde a mano y las compruebe a ojo. Bajo coste de entrada. Es bueno para trabajos de bajo volumen y alta mezcla. El montaje en superficie es difícil/imposible, dependiendo del paquete.

N) Una máquina de recogida y colocación, soldadura por ola y verificación óptica automatizada. Equipo muy caro. Sólo es rentable con volúmenes elevados, más de 100 unidades. Los agujeros pasantes son difíciles o imposibles de realizar en algunas máquinas de recogida y colocación.

¿Qué hay en el medio? ¿Hornos de reflujo? ¿Dispensadores de pasta de soldadura automatizados? ¿Algún tipo de sistema automatizado de dispensación de piezas que esté entre una pared llena de contenedores y una máquina de recoger y colocar? ¿Cosas que no he imaginado?

La pregunta más importante es la siguiente: ¿qué medidas se pueden tomar para aumentar la eficacia de una operación de soldadura totalmente manual? ¿En qué etapas puede una operación de este tipo hacer la transición de una producción totalmente manual a una totalmente automatizada? ¿Y cuál es el rango de costes de los equipos implicados?

Answer 1

Como dijo Olin, el SMT es normalmente más fácil que el TH. Puedo soldar piezas SMT mucho mejor y más rápido (excepto los QFN y los BGA, para los que no tengo herramientas).

Gran parte del resto de su pregunta depende en gran medida de la situación y de la opinión. Permítame darle algunos datos al azar para que los considere:

• La empresa en la que trabajo tiene tres líneas de montaje de placas de circuito impreso. Para los prototipos solemos montar unas 12 placas de circuito impreso por lote. Pero tenemos una línea de montaje que llamamos "Build To Order", en la que los productos sólo se construyen una vez que se han pedido al cliente. Esa línea está configurada para que resulte económica la ejecución de un lote de una sola placa de circuito impreso.
• La realización de prototipos en algunas líneas de montaje se considera un ensayo general para la producción. Por lo tanto, aunque esa tirada de placas no sea rentable a corto plazo, es posible que haya que hacerla para asegurarse de que la línea de montaje está correctamente configurada para la producción en volumen de esa placa.
• Los hornos de reflujo son el método preferido para soldar piezas SMT. Para las piezas TH se prefiere la soldadura por ola. Pero cada vez es más popular deshacerse de las máquinas de soldadura por ola y hacer las piezas TH en un horno de reflujo. Esto se hace poniendo suficiente pasta en el agujero.
• La soldadura manual, incluso en la producción en serie, es a veces necesaria para las piezas difíciles. Cuando esto ocurre, normalmente se sueldan las demás piezas con las máquinas y sólo se sueldan a mano las piezas difíciles. Un ejemplo de esto podría ser un gran inductor que está justo al lado de un BGA. Se necesitaría mucho calor para soldar ese inductor correctamente en un horno, tanto como para dañar el BGA. En ese caso, el inductor se soldaría a mano.
• Los costes de una línea de montaje SMT de nivel profesional varían en función de la velocidad, el volumen, la precisión (para piezas pequeñas), etc. Supongo que se puede hacer por un precio tan bajo como el de EE.UU. $100k, but $ 500 mil a más de $1 million is not uncommon. Places that do a lot of BGAs usually have an X-Ray machine that could cost $ 750 mil por sí solo.
• La mayoría de las máquinas pick and place se dividen en máquinas TH y máquinas SMT. Estoy seguro de que hay algo por ahí que puede hacer ambas cosas, pero no he visto ninguna. Si quieres hacer ambas cosas, entonces necesitas dos máquinas.
• La mejor manera de mejorar la eficacia de la soldadura manual es no hacerla. En serio. O para que las cosas se ensamblen en un país con mano de obra muy barata.

Los diferentes niveles de montaje son más o menos los siguientes:

1. Ensamblaje manual de un circuito en una placa de circuito impreso. Útil para hacer UNA unidad, siempre.
2. Que el EE rellene una PCB a mano. Útil para 1 o 2 unidades.
3. Haz que un técnico rellene un PCB a mano. Útil para entre 1 y 20 unidades, según el número de piezas y la complejidad.
4. Rellenar algunas partes a mano, otras a máquina. Sólo es útil si no puedes hacerlo todo a máquina.
5. Hazlo todo a máquina. Útil para 1 a 1.000.000+, dependiendo de la complejidad del circuito y de cómo esté configurada la fábrica.

Es difícil generalizar sobre los métodos de montaje y la rentabilidad sin tener en cuenta la fábrica/empresa que realizará el montaje.

Answer 2

Ciertamente puede soldar a mano las piezas "0402" con soldadura de hilo y una broca convenientemente estrecha: aplicar fundente, colocar la pieza, conseguir un cordón de soldadura del tamaño de una almohadilla en el soldador, aplicar a un extremo de la pieza mientras se sujeta la pieza con unas pinzas, dar más soldadura en el soldador, hacer el otro extremo.

Una lupa montada en la cabeza le ayudará a ver lo que está haciendo a esa escala.

La siguiente etapa de limpieza es aplicar a mano la pasta de soldar a las almohadillas antes de colocar las piezas. La pasta es ligeramente pegajosa e incluye fundente, por lo que se consiguen mejores uniones y se reduce el riesgo de que la pieza se desprenda para no volver a ser vista.

Si su tirada es de más de unos pocos, haga una máscara de pasta de soldadura que convierta la aplicación de la pasta en una sola acción: alinear un panel de placas de circuito impreso, pasar la pasta por encima, retirarla.

Una vez que se utiliza la pasta se puede considerar el reflujo. El reflujo de ambos lados (uno tras otro, no los dos a la vez) puede ser complicado, ya que hay que asegurarse de que los componentes de la parte inferior no se caigan.

La siguiente etapa es ir a recoger y colocar; allí son gente que hace picking en casa o en la industria casera, a veces con equipos de segunda mano. La soldadura real sigue siendo pastemas y horno de reflujo.

La última etapa es comprar la línea totalmente automatizada como una sola unidad: las tablas entran por un lado, las bobinas de componentes por el otro, las tablas terminadas salen por el otro con inspección automática. Merece la pena si puedes mantenerla ocupada.

También he visto parcial La soldadura por ola se utiliza para añadir piezas TH a las placas SMT. Esto implicaba plantillas de producción adicionales para mantener las piezas TH en su lugar y proteger las áreas de la placa de la soldadura por ola.