ARTICULO TECNICO

32 Julio 2006

ELECTRONICA

El ensamblaje de com-ponentes del tipo SMT(Surface Mount Technology)y BGA (Ball Grid Array)tiene bsicamente tres pro-cesos:1. Aplicar soldadura en pasta enla tarjeta: Se puede utilizar un dis-pensador a aire comprimido (ma-nual, semiauto-mtico o automtico)aplicando punto a punto en cada pis-ta. Para mayores cargas de produc-cin se justifican las mquinasserigrficas (Fig.1), en las que lasoldadura en pasta se aplica con un raspador a travs deuna plancha metlica o stencil, previamente perforada aexactitud para cada pista de la tarjeta, logrando laaplicacin a todas las pistas con un ir y venir del raspador.Terminado el proceso de aplicacin debe hacerse unainspeccin ptica. Para todas las etapas de inspeccin enel ensamblaje de SMT se puede utilizar un stereomi-croscopio con magnificaciones de hasta 30x o un sistemade visin stereoscpico como el clsico Mantis, conmagnificaciones de hasta 20x, el cual destaca por susobresaliente capacidad y ergonoma.2. Instalacin del componente en la tarjeta: Seutiliza una mquina Pick-and-Place (manual,

semiautomtica o automtica), la que toma(pick) el componente des-de su envase en un alimen-tador, y luego lo instala (pla-ce) en la ubicacin desea-

da en la tarjeta sobre lasoldadura aplicada en cada

pista.Los modelos manuales (Fig. 2)

Ensamblaje de tarjetaselectrnicas SMT

Est aburrido de tomar resistencias con una pinza y sujetarlas en la tarjeta con los dedosmientras le aplica un cautn? A continuacin, 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, luego soldarlos y efectuar el control de calidad, todo en formacmoda, segura y controlable. Ingenieros y emprendedores de nuevos diseos ven limitados

su desarrollo por este problema.

permiten hacer el pick y elplace con una boquilla al va-co comandada con la manodel operario, logrando capa-cidades de hasta 400 cph(componentes por hora), ytambin pueden incluir el dis-pensador de soldadura enpasta en su cabezal. Lassemiautomticas son simila-res a las manuales, pero per-miten aplicar el software dediseo de la tarjeta, de talforma que la mquina va indi-

cando al operario en cul alimentador debe tomar elcomponente y en cul coordenada X-Y de la tarjeta debeinstalarlo, logrando capacidades de hasta 800 cph.Las automticas (Fig. 3) reemplazan la mano del opera-rio por un cabezal automtico, el cual va a buscar elcomponente al alimentador, luego en el traslado lo alinea,y finalmente lo instala en la coordenada X-Y deseada dela tarjeta, logrando capacidades desde 3,000 cph hasta40,000 cph.Cuando se trata de componentes QFPs, de paso muyfino, y BGAs, los Pick-and-Place automticos usan unsistema de visin (Fig. 4) que rechaza los componentescon pines defectuosos y alinea el componente respectode la tarjeta. Terminado el Pick-and-Place, debe

inspeccionarse la correcta instalacinde los componentes.

3. Reflow de la soldadura: Lue-go se sueldan los pines delcomponente instalados enci-ma de cada soldadura sobrecada pista de la tarjeta. Para

eso se utiliza un Horno de ReflowFigura 5.Figura 1.

Figura 2.

33 Julio 2006

ELECTRONICA

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

(Refusin), el cual pue-de ser de tipo Batch(Fig. 5) para baja car-ga de produccin o detipo Conveyor Cont-nuo (Fig.6) para ma-yores cargas. Actualmente, se utilizanlos de 100% conveccin de aire ca-liente (Fig. 7) para lograr la calidadrequerida con la soldadura libre deplomo. La soldadura es un procesotrmico fundamental para que poste-riormente la tarjeta sea capaz de re-sistir golpes y vibraciones propios delas condiciones reales de trabajo, yconservar la funcionalidad de su dise-o. Por ejemplo, las vibraciones de untacgrafo en un vehculo motorizadoen camino de tierra.Se llama Zona de Control de Pro-ceso al rango de temperatura dela soldadura en el horno cuyo mni-mo evita la soldadura fra y cuyomximo evita el exceso de materialintermetlico y la consiguiente de-bilidad mecnica de la unin.Terminado el proceso del reflowdeben inspeccionarse las soldadu-ras y, si es necesario, hacer losretoques de soldadura con un cautna temperatura controlada.

Puesta a Punto y Control de CalidadPara poner a punto las curvas de calentamiento de unhorno reflow, y como parte del crculo de aseguramientode calidad producir -> inspeccionar/medir -> clasificar-> corregir -> producir, es fundamental una adecuadainspeccin ptica de la soldadura. En el caso de BGAs,se utilizan mquinas de Rayos X para inspeccin depuentes de soldadura desde arriba, y equipos de inspec-

Figura 4. Figura 6. Figura 7.

cin en 3D para cada punto de solda-dura.Para esto ltimo, destaca el ERSAS-COPE (Fig. 8), el cual tambin permi-te inspeccionar los filetes internos yexternos de las soldaduras de pinesde PLCCs, QFPs y bolas de BGAs.El ERSASCOPE permite compararla imagen de la falla detectada conuna gran base de datos, consultar ensu software Problema-Solucin la cau-sa del defecto de la soldadura y apli-carle la correccin al proceso de en-samblaje.Como control de calidad adicional seutilizan las llamadas camas de cla-vos, las cuales aplican puntas de

prueba en cada uninsoldada, las miden ycomparan con los va-lores elctricos de di-seo, rechazando lasuniones que no loscumplen. Sin embar-go, una buena puesta a

punto de un horno reflow haceprcticamente innecesaria laaplicacin de estas camas.Slo utilizando el equipamientoadecuado para el ensamblajede circuitos impresos, inclusoen volmenes de tamao proto-

tipos, se pueden lograr resultados confiables que permi-tan que la electrnica que con tanto esfuerzo se disese plasme en una tarjeta electrnica duradera y queresponda a su funcionalidad hasta en ambientes detrabajo hostiles..

Figura 3.

Figura 8.