¿Qué es una línea SMT? Línea de ensamblaje SMT y proceso de fabricación

A medida que la línea SMT gana cada vez más popularidad en el mundo tecnológico, muchos profesionales de la electrónica de alta tecnología seguramente la han oído. Su calidad mejorada y la mayor automatización de la fabricación la han llevado a reemplazar en gran medida... tecnología de orificio pasante (THT) y crecer como una línea de montaje de PCB dominante.

Anteriormente, los fabricantes debían fijar componentes electrónicos a placas de circuito impreso mediante cables a través de orificios. Era un proceso complejo y lento. A medida que los componentes se hacían más pequeños, se requería un gran avance en la electrónica para automatizar la línea de ensamblaje y aumentar la precisión. Aquí es donde entra en juego la línea de ensamblaje SMT. Elimina por completo la necesidad de cables y permite montar componentes más pequeños en las PCB.

En este artículo, lo guiaremos para que sepa qué es exactamente una línea SMT, los procesos clave y equipo En una línea de producción SMT, los tipos de diseño de las líneas SMT, así como las ventajas de las líneas de producción SMT sobre las líneas de ensamblaje de PCB tradicionales.

¿Qué es una línea SMT?

SMT, que significa tecnología de montaje superficial, se refiere al proceso de montaje de componentes electrónicos como resistencias, condensadores, transistores y circuitos integrados sobre la superficie de una placa de circuito impreso (PCB) en electrónica. Fue inventado por primera vez en 1960 por IBM y luego se aplicó ampliamente en conjuntos de PCB electrónicos de alta tecnología. El componente electrónico montado durante... Línea de montaje SMT es el llamado dispositivo de montaje superficial (SMD).

Existen varios tipos de ensamblajes superficiales. Uno de ellos es el de una sola línea, que se utiliza cuando solo se necesita ensamblar una capa de la PCB. Sin embargo, si se requiere ensamblar SMC o dispositivos superficiales en ambos lados de la PCB, se recomienda una línea de producción SMT de dos líneas. En ocasiones, los componentes de la PCB se ubicarán en varios lugares, en cuyo caso podría ser necesario añadir una línea de ensamblaje intercalada adicional. Esta línea de ensamblaje intercalada se basará en la línea de ensamblaje SMT de la PCB original.

Acerca de PCBasic

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Líneas SMT vs. THT

Si bien el enfoque SMT ha mejorado la precisión y rapidez de la producción de placas electrónicas, no todos los componentes pueden montarse superficialmente sobre las PCB. Los componentes adecuados para las líneas SMT suelen ser más pequeños. Por lo tanto, la antigua tecnología de orificio pasante (THT) sigue siendo necesaria.

Los componentes THT son voluminosos, con terminales axiales o radiales, y requieren ensamblaje manual. El proceso finaliza insertando los terminales en los orificios perforados de las placas de circuito y soldándolos. Aunque las líneas SMT son más populares, los componentes THT funcionan tan bien como los SMD en muchos casos, a veces incluso mejor.

Además, existe un caso en el que se requieren líneas de ensamblaje THT y SMT, conocido como ensamblaje híbrido. Los insertos y los soportes se combinan para conformar la línea de producción híbrida. 

Proceso de línea de ensamblaje SMT

¿Qué procesos incluye una línea de producción SMT?'Es necesario entender El proceso de la línea de montaje SMT Antes de elegir un buen proveedor de servicios SMT, el proceso general de una línea SMT de un solo formato incluye los siguientes pasos:

1. Preparación e inspección del material (por el Departamento de Control de Calidad)

La preparación e inspección del material es el primer paso de la línea SMT en nuestra fábrica de ensamblaje de PCB. Los inspectores de control de calidad examinan cuidadosamente los componentes de PCB y SMT para detectar defectos e identificar materiales no aptos. En esta etapa, las placas de circuito impreso (PCB) están planas con almohadillas de soldadura.

2. Impresión (con impresora de pasta de soldadura)

Este paso consiste en imprimir la pasta de soldadura o el pegamento de parche en la plantilla SMT para preparar la soldadura de los componentes SMT. Dado que la pasta de soldadura es esencial para conectar los componentes a la placa de circuito impreso, la pasta que utilizamos en nuestra fábrica de PCBasic es suministrada por MacDermid Alpha, empresa líder en la fabricación de pastas de soldadura de alta calidad, para garantizar el rendimiento eléctrico de la placa.

3. Dispensación (mediante dispensador de pegamento)

El siguiente paso en la línea SMT es montar los componentes superficiales en la placa de circuito impreso (PCB) impresa con soldadura mediante una máquina de selección y colocación. Esta máquina recoge los componentes electrónicos y los coloca en la placa. El proceso es totalmente automático para evitar errores humanos.

5. Curado de pegamento SMD (mediante horno de curado)

Tras la colocación de los componentes, las placas de montaje superficial se trasladan a la estación de curado de pegamento, un proceso vital en la línea de producción SMT. Los operarios curan el pegamento SMD en un horno de curado para que los componentes del ensamblaje superficial y la plantilla SMT queden firmemente unidos. 

6. Soldadura por reflujo (por un horno de reflujo)

En esta etapa, la pasta de soldadura se funde para mejorar la adhesión de los componentes a la placa. El proceso completo de soldadura por reflujo en la línea SMT consta de cuatro etapas, es decir, cuatro zonas de temperatura (la placa debe colocarse primero en el horno de reflujo):

Stedad  1: La zona de precalentamiento, donde la temperatura del dispositivo de montaje en superficie y de la placa aumenta gradualmente. La temperatura en el horno aumenta aproximadamente 1-2 °C/s antes de alcanzar... at 140-160 ℃.

Stedad  2: La zona de remojo, donde la temperatura del horno se mantiene estable a 140-160 ℃ durante unos 90 s.

Stedad  3: La zona de reflujo, donde la temperatura comienza a ascender a un ritmo de 1-2 ℃/s hasta llegar a la cima (210-230 ℃), irradiando suficiente calor para derretir el estaño en la pasta de soldadura y así unir cada componente a la placa.

Stedad  4: La zona de enfriamiento, donde se congela la soldadura para evitar defectos de soldadura. 

7. limpieza

A continuación, la PCB ensamblada se dirige a la etapa de limpieza en la línea SMT para eliminar los residuos de soldadura, como flujo y cualquier otro material dañino para el cuerpo humano. Se utiliza un agente de limpieza para finalizar el proceso. Sin embargo, si se aplica la tecnología de soldadura sin limpieza, este proceso no es necesario.

8. Inspección

El paso final en una línea SMT normal es la inspección. PCBasic utiliza una variedad de herramientas para inspeccionar la calidad real (es decir, calidad de soldadura y ensamblaje) de la placa de circuito impreso terminada. Los elementos de inspección específicos dependen de las necesidades del cliente, e incluyen comúnmente la inspección óptica automatizada (AOI) con microscopio, la inspección por rayos X con equipos de rayos X SMT, la inspección visual, la inspección del rendimiento con probadores en línea y probadores de primer artículo, y muchas más.

Además, nuestra fábrica ha inventado el primer probador de artículos SMT Para aumentar la precisión y eficiencia de las pruebas. El evaluador puede determinar automáticamente si el artículo cumple los requisitos e importar los datos de prueba a nuestro sistema. Por lo tanto, los operadores no tienen que emitir juicios, lo que evita posibles errores humanos.

9. Reparación (opcional)

La etapa de reparación se realiza cuando se detectan defectos. Si no hay defectos, no hay reparación. Las herramientas utilizadas son soldadores eléctricos, estaciones de retrabajo, etc. Esta etapa se configura en cualquier punto de la línea SMT. Las PCB reparadas se revisarán para garantizar su calidad y rendimiento. 

Equipo principal en una línea SMT

Una línea de producción de tecnología de montaje superficial (SMT) consta de diferentes elementos que ensamblan componentes electrónicos en placas PCB. Estos elementos o máquinas garantizan la alta eficiencia y eficacia de las líneas SMT en nuestra fábrica. A continuación, se muestra una lista de los equipos utilizados en nuestra línea de producción SMT:

1. Impresora de plantillasLa impresora de plantillas se utiliza para aplicar pasta de soldadura a la placa PCB. La plantilla tiene aberturas que se ajustan a los puntos de soldadura de la placa PCB, y la pasta de soldadura se aplica a través de ellas.

2. Máquina de recoger y colocarEsta máquina toma componentes electrónicos de bandejas, carretes o tubos y los coloca correctamente sobre la pasta de soldadura en la placa. Actualmente, las máquinas de selección y colocación están altamente automatizadas y pueden manipular componentes de diferentes tipos y tamaños.

3. Horno de reflujoUn horno de reflujo se utiliza para soldar componentes en placas. La placa, con los componentes y la pasta de soldadura, se somete a un proceso de calentamiento controlado en un horno de reflujo, donde la pasta de soldadura se funde para lograr uniones de soldadura fiables.

4. Sistema de transporteA través de la cinta transportadora, las placas se desplazan por cada paso de la línea SMT, desde la impresora de esténciles hasta la máquina de recogida y colocación, y se refluyen. Esto proporciona un flujo de producción continuo.

5. Inspección de pasta de soldadura (SPI)La SPI se utiliza para inspeccionar la calidad de la deposición de pasta de soldadura en la placa antes de la configuración de los componentes. Ayuda a detectar problemas como la pasta de soldadura ineficaz y la desalineación, y mejora la calidad general de la soldadura.

6. Inspección de la colocación de componentes (AOI/AXI)Los sistemas de Inspección Óptica Automatizada (AOI) y de Inspección Automatizada por Rayos X (AXI) inspeccionan la configuración de los componentes al conectarlos a la placa. Las técnicas AOI utilizan cámaras para detectar errores, mientras que en AXI se emplean rayos X para inspeccionar uniones ocultas, como en BGA.

7. Equipo de perfilado por reflujo:Los instrumentos de perfilado por reflujo verifican y se aseguran de que el horno de reflujo siga los valores de temperatura precisos que son importantes para la creación precisa de juntas de soldadura sin afectar los componentes sensibles.

8. Revestimiento de protección (bamiz) o dispensación por llenado insuficiente (opcional):Algunas líneas SMT vienen con la estación para aplicar un revestimiento protector o relleno para proteger los componentes y aumentar su confiabilidad en entornos hostiles.

9. Estaciones de control de calidadEn estas estaciones se pueden realizar pruebas funcionales, inspecciones manuales y diferentes mediciones para garantizar que las placas ensambladas cumplen con los estándares de calidad y rendimiento.

10. Sistema de TrazabilidadEl sistema de trazabilidad registra los datos de la placa; esta información incluye las características de soldadura, la ubicación de los componentes, los resultados de la inspección y otros parámetros. Resulta útil para detectar y resolver diversos problemas, si existen, y ofrece un registro del proceso de fabricación de la línea SMT.

11. Manipulación y almacenamiento de PCBLos parámetros de manipulación y almacenamiento precisos son importantes para evitar contaminación, descarga estática y daños durante el ensamblaje.

12. Estaciones de trabajo y estaciones de operador:Estas características ofrecen a los operadores espacio para cargar componentes en los alimentadores, monitorear el proceso de ensamblaje y resolver problemas si existen.

13. Gestión de datos y programaciónLos sistemas de software controlan la programación de hornos de reflujo, máquinas de selección y colocación e instrumentos de inspección. Con ello, mantienen los datos de producción y contribuyen a la mejora de los procesos.

14. Gestión de materiales:En este proceso se realiza la gestión de componentes como carretes, tubos, bandejas y otros materiales de embalaje para garantizar un suministro constante para la fabricación.

15. Control ambiental:Diferentes parámetros como la humedad, la temperatura y la limpieza son importantes para mantener una calidad de producción constante y evitar fallas.

Tipos de diseño de línea SMT

Hay diferentes tipos de líneas de producción de tecnología de montaje superficial (SMT), y cada tipo está hecho para optimizar diferentes parámetros del proceso de ensamblaje, como la flexibilidad, la eficiencia y el uso del espacio.

1. Diseño en línea (Diseño lineal)En un diseño en línea, el área de trabajo y las máquinas se configuran linealmente, donde la placa se mueve en línea recta a través de las diferentes fases de ensamblaje. Su diseño compacto y simple la hace ideal para producciones pequeñas. Sin embargo, puede ser menos flexible para manejar diferentes placas y configuraciones.

2. Disposición en forma de UUna disposición en forma de U configura las máquinas y las áreas de trabajo en forma de U. Este diseño ofrece flexibilidad para manejar diferentes tamaños y estructuras de tableros que la disposición en línea. Además, ofrece buena visibilidad y acceso para los operadores.

3. Disposición en forma de LEsta disposición crea una L para las máquinas y las áreas de trabajo. Este diseño se utiliza principalmente donde el espacio es limitado y optimiza el uso de las áreas disponibles. Es ideal para grandes volúmenes de producción.

4. Disposición celularEn un diseño celular, la línea de producción se configura en celdas, cada una de las cuales realiza una operación o proceso específico. Este diseño es flexible y puede satisfacer diferentes necesidades de producción. Es ideal para producciones personalizadas o de bajo volumen.

5. Disposición de la torreta (configuración en estrella)En esta disposición, la máquina de pick-and-place se ubica en el centro, y las demás máquinas y áreas de trabajo se disponen en forma circular o en estrella a su alrededor. Es ideal para la producción a alta velocidad y facilita un flujo de material eficiente desde las máquinas centrales.

6. Diseño de doble carrilEste diseño cuenta con dos líneas paralelas para el movimiento de la placa durante el proceso de producción. Este diseño optimiza las funciones de fabricación al permitir el procesamiento simultáneo de dos placas. Se utiliza principalmente para la producción a gran escala.

7. Diseño modularEn un diseño modular, la línea de producción se crea mediante unidades modulares que se pueden configurar y ampliar fácilmente según sea necesario. Este tipo de diseño proporciona adaptabilidad y escalabilidad para satisfacer las cambiantes necesidades de producción.

8. Diseño mixto (diseño híbrido)Un diseño mixto conecta diferentes componentes de distintos tipos para optimizar ciertos parámetros de fabricación. Por ejemplo, puede utilizarse como un diseño en forma de U para la selección y colocación, y como un diseño lineal para los procesos de inspección y soldadura.

Ventajas de la línea SMT sobre otras líneas de ensamblaje de PCB

Las líneas SMT ofrecen importantes ventajas en comparación con los procesos tradicionales de ensamblaje de PCB. Estas son:

Mayor densidad de componentes

La línea SMT proporciona una mayor densidad de componentes en la placa de circuito impreso, ya que los componentes se montan directamente sobre su superficie. Esto hace que los dispositivos y proyectos pequeños y compactos se consideren la parte principal de la electrónica moderna. Por lo tanto, ahora contamos con dispositivos eficientes y compactos como los teléfonos inteligentes.

Miniaturización

La alta densidad compacta hace que los productos terminados sean más pequeños y livianos, lo que es bueno para dispositivos portátiles y ponibles donde el espacio es el factor principal. 

Mayor velocidad y eficiencia

La línea SMT es un proceso de ensamblaje de PCB altamente eficiente y automatizado. En esta técnica, los componentes se configuran en la placa. El uso de máquinas de selección y colocación en SMT agiliza el ensamblaje y la producción. 

Trabajo manual reducido

El proceso de ensamblaje SMT requiere menos mano de obra. El método tradicional de ensamblaje de PCB (tecnología de orificio pasante) requiere la inserción y soldadura manual de componentes, lo cual requiere mucho tiempo y puede causar errores.

Rendimiento eléctrico mejorado

Los componentes SMT (SMD) se configuran generalmente cerca de la superficie de la placa, lo que proporciona longitudes de interconexión más cortas. Esto garantiza una menor capacitancia e inductancia parásitas y mejora el funcionamiento eléctrico de los circuitos.

Mejor integridad de la señal

Ahorro en costos

Mayor automatización

Mejor rendimiento térmico

Conclusión

A medida que más personas buscan dispositivos delgados y compactos, el papel de las líneas SMT en la electrónica cobra mayor relevancia. Esperamos que este artículo les haya brindado información sobre el proceso que ocurre en la línea SMT. Si tiene algún comentario o pregunta, por favor... háganos saber.