Figura 2. Figura 3.Figura 1. Figura 4. Figura 5.

ARTICULO TECNICO

42 Junio 2006

ELECTRONICA

Ensamblaje de Tarjetas conComponentes PTH (Pin ThroughHole)La tecnologa PTH no desaparecer, pues, por ejemplo,los conectores requieren serlo. Del mismo modo, mu-chos componentes, por ejemplo en electrnica de poten-cia, tambin requieren serlo.Los componentes axiales como son las resistencias,envasadas en cintas y an en uso, se doblan y cortan enuna Mquina Cortadora-Dobladora, de accionamientomanual o motorizado, logrando todos los cortes y doble-ces iguales y en un brevsimo tiempo (Fig. 1). Loscomponentes radiales como son los condensadores yenvasados en cintas tambin se cortan en una mquinasimilar a la anterior. Los radiales sueltos -por ej. LEDs-se cortan con guillotinas de corte simultneo para varioscomponentes (Fig. 2).Luego hay que insertar estos componentes en la tarjeta.En la actualidad prcticamente no se usan mquinasautomticas. Se inserta a mano, en Lneas de Bancos deTrabajo con transportadores que trasladan la tarjetaentre cada operario, quien inserta un subgrupo determi-nado de componentes en la misma tarjeta (Fig. 3).

Ensamblaje de tarjetaselectrnicas PTH

Est aburrido de cortar y doblar resistencias con alicate, o de soldar pin a pin? Acontinuacin le mostramos soluciones para lograr calidad y productividad. El problema

consiste en cmo preparar los componentes y las tarjetas, instalar los unos en las otras, luegosoldarlos y efectuar el control de calidad, todo en forma cmoda, segura y controlable.

Ingenieros y emprendedores de nuevos diseos ven limitados su desarrollo por esteproblema.

Para el caso del manipuleo de componentes sensibles ala electroesttica se recomienda aplicar todo elequipamiento necesario para manejar esta situacin enforma segura, protegiendo las reas de trabajo y laspersonas, y lograr que el ensamblaje no falle en formaabrupta en el usuario por esta causa.Luego se sueldan los componentes, utilizando cautines,estaciones soldadoras o una mquina soldadora a la ola(Fig. 4), dependiendo de la carga de trabajo. En estamquina la tarjeta pasa por tres etapas: aplica flux, luegoprecalienta la tarjeta y finalmente el borde de la tarjetaenfrenta una ola de soldadura fundida, a una temperaturade aprox 250C para soldadura Pb63Sn37, y 295C parasoldadura libre de plomo Sn96.5Ag3.0Cu0.5, la cual pasasobre un vertedero regulable (Fig.5). La tarjeta semueve a una velocidad de entre 0,5 y 1,5 mt/seg depen-diendo de la capacidad de la mquina. Las variables decontrol en este proceso son: velocidad de la tarjeta,cantidad de flux, temperatura de precalentamiento, velo-cidad de la ola, ngulo de inclinacin de la trayectoria dela tarjeta respecto de la ola. En su transporte por la olatoda la cara inferior de la tarjeta recibir el bao desoldadura, a partir del cual la capilaridad de las perfora-ciones metalizadas en la tarjeta provocar la succin dela soldadura lquida, soldndose los pines de los compo-

Figura 6. Figura 7.

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ELECTRONICA

nentes insertados en las per-foraciones. Algunas mqui-nas tienen cmara de nitr-geno para minimizar la for-macin de xido en la solda-dura y mejorar su tensinsuperficial.La soldadura es un procesofundamental para lograr re-sultados de calidad, para queposteriormente la tarjeta seacapaz de resistir golpes yvibraciones propios de lasreales condiciones de traba-jo, y conservar la funcionali-dad de su diseo. Por ejem-plo, las vibraciones de untacgrafo en un vehculomotorizado en camino de tie-rra. Se llama Zona de Con-trol de Proceso el rango detemperatura de la soldaduracuyo mnimo evita la solda-dura fra, y cuyo mximoevita el exceso de materialintermetlico y la consi-guiente debilidad mecnica de la unin.Para el caso de soldar conectores, y tambin ahorrarse laoxidacin de soldadura de la parte de la ola que no aplica una perforacin, se utilizan Mquinas de SoldaduraSelectiva. Posee menor capacidad de produccin pero elahorro de soldadura es enorme. La soldadura en estadolquido se aplica a cada pin por medio de una boquilla,con control de recorrido programable para cada coorde-nada X-Y de la tarjeta.Luego es necesaria la Inspeccin Visual, para confirmarla calidad de las soldaduras de acuerdo a los standardsexistentes, y la limpieza de la tarjeta. Los atributosimportantes en esta etapa, aparte de la nitidez e ilumina-cin, son la magnificacin, la amplitud del campo visualy las funcionalidades de los softwares si es que aplican.El rango de equipos va desde una lmpara de aumentocon magnificacin 1 3/4x, mejorando a un stereomi-

croscopio hasta 30x, o mejoran al sistema de visin ste-reoscpico como la Mantis(Fig. 6), hasta 20x, por suespecial capacidad y ergono-ma.Luego el lavado de la tarjetaes altamente recomendable,para lo cual se utilizan lava-

Por Luis Lund, Gerente General de POIROT.www.poirot.cl

dores que sumergen la tarjetaen lquidos con agentes delimpieza especficos, some-tiendo el conjunto a ciclosprogramados de ultrasonido.Para multitarjetas, que com-ponen mltiples tarjetas deun mismo tipo, sta se trozaen una Mquina Depane-lizadora, con discos cortanteso mini guillotinas (Fig. 7). Elflectarlas para separarlas amano genera tensiones resi-duales en las uniones solda-das que harn que la soldadu-ra falle antes de tiempo.

Ensamblaje deTarjetas Mixtascon ComponentesPTH y SMTEn este caso lo usual es quelos PTH van por un lado y losSurface Mount Technology(SMT) por el otro. Lo prime-

ro es aplicar adhesivo (con dispensador o mquina se-rigrfica) en las posiciones de la tarjeta donde irn loscuerpos de los SMT. Luego se instalan los SMT con lamquina pick and place, manual, semiautomtica o au-tomtica. Despus la tarjeta se procesa por un hornoreflow para curar el adhesivo, resultando el componentepegado en la tarjeta. Luego se insertan los componentesPTH en la tarjeta, y, posteriormente, esta tarjeta, con losSMT por debajo y pegados, se procesa por una mquinasoldadora de doble ola. Una ola aplica en los pines de losPTH, baando los SMT de la cara inferior aplicandosoldadura en sus pines laterales, mientras que la otra olalogra una aplicacin adecuada de soldadura en los pinesfrontales y traseros de los SMT.Slo utilizando el equipamiento adecuado en el ensam-blaje de circuitos impresos, se puede lograr resultadosconfiables que permitan que la electrnica, que contanto esfuerzo se dise, se plasme en una tarjeta dura-dera y que responda a su funcionalidad incluso enambientes de trabajo hostiles..

Tarjeta con componentes PTH enfrente de la ola.

La soldadura es un procesofundamental para lograr resultados de

calidad, para que posteriormente latarjeta sea capaz de resistir golpes y

vibraciones propios de las realescondiciones de trabajo, y conservar la

funcionalidad de su diseo