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Fabricación controlada de componentes electrónicos
Fabricación de PCB y PCBA
Convertimos un diseño de placa de circuito impreso (PCB) aprobado en placas sin componentes y PCBAs ensambladas, con trazabilidad. Controlamos los datos de fabricación, el montaje SMT y THT, la inspección AOI y por rayos X, la programación del firmware homologado, las pruebas a nivel de placa y la identificación de la revisión, de modo que la producción se ajuste a un único paquete de fabricación definido.
Dos fases de fabricación distintas
La fabricación de PCB se encarga de la placa; el montaje de PCBA se encarga del circuito
La fabricación de placas de circuito impreso (PCB) consiste en producir la placa en bruto a partir de la capa de liberación, los datos de taladrado, apilamiento, cobre, máscara, acabado y datos mecánicos. El montaje de PCB comienza con esa placa en bruto y consiste en instalar los componentes especificados mediante procesos de montaje en superficie, de orificio pasante o mixtos.
Este servicio se basa en los datos de fabricación aprobados. No implica rediseñar las rutas, modificar la arquitectura eléctrica ni sustituir componentes de forma no oficial. Si los datos aprobados no pueden fabricarse según lo especificado, el asunto se remite al departamento de ingeniería antes de que continúe la producción.
Archivos previos a la producción
La producción se inicia a partir de un conjunto de datos sujeto a control de revisiones
Antes de comenzar con la fabricación o el montaje, la fábrica necesita un conjunto coherente de archivos aprobados. El plano de fabricación, la lista de materiales, el archivo de colocación, el plano de montaje, la imagen del firmware y las instrucciones de prueba deben hacer referencia a la misma revisión de la placa.
| Paquete | Datos de entrada típicos | Lo que controlan |
|---|---|---|
| Fabricación de placas de circuito impreso | Datos de producción de Gerber o datos homologados, programa de taladrado NC, plano de fabricación, apilamiento, requisitos de impedancia y notas mecánicas. | Capas, orificios, cobre, contorno de la placa, materiales, acabado, tolerancias y requisitos de fabricación. |
| Montaje de placas de circuito impreso | Lista de materiales (BOM) con los números de referencia del fabricante, datos de colocación automática, plano de montaje, polaridad y notas de orientación. | Componentes exactos, designadores de referencia, coordenadas, lado de la placa, orientación e instrucciones de montaje. |
| Programación | Archivo binario aprobado, dispositivo de destino, versión de lanzamiento, suma de comprobación o resumen, y método de programación. | ¿Qué imagen se graba en la BIOS, el EC, la MCU, el CPLD, la FPGA u otro dispositivo programable instalado?. |
| Prueba de la junta directiva | Procedimiento de ensayo, límites, dispositivos de sujeción, cables, referencia de referencia y registro de resultados requerido. | ¿Qué se considera que una placa de circuito impreso (PCBA) ha superado la inspección antes de que salga de la línea de producción?. |
Fabricación de placas sin componentes
La fabricación debe respetar la estructura y la geometría aprobadas
El número de capas por sí solo no define una placa de circuito impreso. El sistema de materiales, el espesor del dieléctrico, la estructura del cobre, la geometría de impedancia controlada, la estructura de las vías, los orificios acabados, la máscara de soldadura, el acabado superficial, el contorno de la placa y las tolerancias forman parte de la especificación de fabricación.
- Apilamiento
- Definir las capas conductoras, la estructura dieléctrica, los planos de referencia, los requisitos de materiales y las estructuras con impedancia controlada.
- Cobre
- Las conversiones nominales del peso del cobre son, aproximadamente, 0,5 oz = 17,5 µm, 1 oz = 35 µm y 2 oz = 70 µm, antes de aplicar el recubrimiento adicional de la capa exterior.
- Orificios y vías
- Controlar los requisitos de los orificios terminados, los orificios metalizados, las estructuras ciegas o enterradas cuando se utilicen, y los datos de taladrado vinculados a la revisión aprobada.
- Potencia mecánica
- Controlar el contorno, los recortes, las ranuras, los orificios de montaje, las características de los bordes, los requisitos de los paneles y las tolerancias definidas en el plano.
Convertidor de gramaje de cobre en placas de circuito impreso → Calculadora de impedancia de placas de circuito impreso →
Montaje de componentes
Utiliza montaje SMT, THT o mixto para el conjunto de componentes real
El método de montaje se rige por los requisitos mecánicos y del encapsulado, más que por una preferencia por el “montaje en superficie (SMT) exclusivo”. Los circuitos integrados de paso fino, las memorias, los controladores, los componentes pasivos, los conectores, los componentes de potencia y las interfaces sometidas a cargas mecánicas pueden requerir diferentes procesos de colocación y soldadura en una misma placa.
| Proceso | Funciones habituales | Control de la producción |
|---|---|---|
| SMT | La mayoría de los circuitos integrados, componentes pasivos, memorias, controladores y conectores de montaje en superficie. | Plantilla, pasta de soldadura, datos de colocación, polaridad, biblioteca de encapsulados, perfil de reflujo y plan de inspección. |
| THT | Conectores, terminales o componentes seleccionados que utilizan terminales chapados en orificios pasantes. | Inserción de terminales, proceso de soldadura, relleno de orificios, asentamiento mecánico e inspección posterior a la soldadura. |
| Asamblea mixta | Placas que combinan componentes electrónicos SMT de alta densidad con conectores de orificios pasantes u otras piezas que plantean exigencias mecánicas. | La secuencia del proceso debe evitar dañar las uniones ya realizadas u obstaculizar las operaciones de montaje posteriores. |
Estrategia de inspección
La inspección óptica automática (AOI) y los rayos X responden a diferentes cuestiones relacionadas con la calidad
La inspección debe basarse en la visibilidad de los defectos. La inspección óptica automática (AOI) resulta eficaz para evaluar las condiciones visibles de la colocación y la soldadura; sin embargo, no permite ver a través del cuerpo de un componente. Los rayos X aportan información estructural en los casos en que las uniones de soldadura quedan ocultas bajo paquetes BGA, QFN, LGA, CSP o similares.
| Método | Ideal para | Lo que no demuestra |
|---|---|---|
| AOI | Piezas que faltan, polaridad, colocación, montaje «tombstone», puentes visibles y juntas de soldadura expuestas. | Estructura de soldadura oculta bajo los componentes con terminación inferior. |
| Radiografía | Uniones ocultas, estructura de bolas BGA, puentes ocultos, aberturas y huecos, cuando se definan los criterios aplicables. | Que el circuito funcione eléctricamente o cumpla con la función para la que está diseñado. |
| Prueba eléctrica/funcional | Rieles de alimentación, interfaces, dispositivos programados y funciones de la placa definidas por el procedimiento de prueba. | Cualquier problema de soldadura, ya sea visible u oculto, a menos que también se realice una inspección. |
Análisis del sector manufacturero
¿Tienes listos los archivos Gerber, la lista de materiales (BOM) y los datos de colocación?
Envíe los archivos de fabricación aprobados, la lista de materiales (BOM), los datos de colocación automática, el plano de montaje, el nivel de inspección requerido, la imagen de programación, el procedimiento de prueba de la placa, la cantidad y la revisión de producción prevista.
Tras el montaje
Programa la imagen aprobada y, a continuación, comprueba el funcionamiento de la placa
La programación en el ámbito de la fabricación consiste en cargar una versión aprobada en el dispositivo programable instalado. No se trata de la fase en la que se crea o modifica el firmware de la BIOS, el EC, la MCU, el CPLD o la FPGA. La imagen de producción debe estar vinculada a la revisión correcta de la placa y al método de programación adecuado.
- Identificar el objetivo Confirma el dispositivo, la revisión de la placa, la interfaz, la tensión y el acceso a la programación.
- Verifica la imagen Comprueba que el nombre del archivo, la versión de lanzamiento y la suma de comprobación aprobada o el resumen criptográfico coincidan antes de la programación.
- Programar y verificar Crea la imagen siguiendo el método aprobado, comprueba el contenido del dispositivo cuando sea posible, y, a continuación, anota el resultado.
- Ejecutar una prueba a nivel de placa Comprueba las funciones y los límites eléctricos definidos en el procedimiento de prueba de la placa de circuito impreso (PCBA) aprobado.
Postproducción
Saber exactamente qué se construyó y a qué registro corresponde
La trazabilidad comienza una vez que se han dado el visto bueno a los insumos de fabricación. Su función es vincular la placa de circuito impreso ensamblada (PCBA) con el lote de fabricación correspondiente, el lote de montaje, la configuración de los componentes instalados, el firmware programado, el resultado de la inspección y el registro de las pruebas a nivel de placa.
- Lote de placas de circuito impreso
- Asigna a la placa física su número de referencia, la revisión, el fabricante y el lote de fabricación, cuando sea necesario.
- Lote de montaje
- Anote el lote de montaje y cualquier rectificación, desviación o sustitución de componentes aprobada que haya afectado a la unidad.
- Firmware programado
- Vincula la versión de lanzamiento programada o el resumen aprobado a la revisión de hardware que la recibió.
- Registro de inspección y pruebas
- Asociar el AOI, los resultados de los rayos X, la verificación de la programación y los resultados de las pruebas de placas al lote de producción o a la unidad correspondiente.
Base de referencia para la fabricación
Especificar los requisitos de control de calidad antes de que comience la producción
“La ”Clase 2“ o ”Clase 3» de la norma IPC debe ser un requisito de adquisición, no una afirmación genérica del fabricante. Es necesario definir la clase aplicable, la revisión de la norma, el plan de inspección y las excepciones del cliente para la placa y el ensamblaje concretos.
- IPC-6012F
- Especificaciones de homologación y rendimiento de placas de circuito impreso rígidas que abarcan los requisitos para las placas de circuito impreso rígidas fabricadas.
- IPC-A-600M
- Norma de aceptabilidad vigente para las condiciones observables, tanto externa como internamente, en placas de circuito impreso fabricadas.
- J-STD-001J
- Requisitos relativos a los materiales, los métodos, el control de procesos y la aceptación de conjuntos eléctricos y electrónicos soldados.
- IPC-A-610J
- Norma de aceptabilidad visual para conjuntos electrónicos terminados, que se utiliza habitualmente junto con los requisitos de la norma J-STD-001.
- IPC-7530B
- Directrices actuales para la elaboración de perfiles de temperatura en procesos de soldadura en masa, incluidos la soldadura por reflujo y la soldadura por ola.
- Plan de calidad del proyecto
- Define la clase requerida, la frecuencia de inspección, el uso de rayos X, la cobertura de las pruebas, la trazabilidad, las desviaciones y los criterios de aceptación específicos del cliente.
Comunicado de producción
Congelar la revisión aceptada de la placa de circuito impreso (PCBA)
La revisión de la placa de circuito impreso (PCBA) aceptada se convierte en la referencia de hardware para el montaje del equipo o la validación técnica. Cualquier cambio posterior en la placa de circuito impreso, los componentes, el montaje o el firmware debería dar lugar a una nueva configuración controlada.
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PREGUNTAS FRECUENTES
Preguntas sobre la fabricación de PCB y PCBA
¿Fabricación de placas de circuito impreso frente a montaje de placas de circuito impreso?
En la fase de fabricación se produce la placa de circuito impreso sin componentes. En la fase de montaje se instalan y se sueldan los componentes en dicha placa para crear la placa de circuito impreso ensamblada (PCBA).
¿Qué archivos se necesitan para el PCBA?
Por lo general, se deben proporcionar los datos de fabricación, los archivos de taladrado, la lista de materiales (BOM), los datos de «pick-and-place», los planos de montaje, las notas sobre polaridad y las instrucciones de programación o de prueba necesarias.
¿SMT o THT para el montaje?
La mayoría de las placas utilizan SMT, THT o ambas técnicas. El tipo de encapsulado, la carga mecánica, la soldabilidad, las necesidades de mantenimiento y el diseño de la PCB determinan el proceso.
¿Es necesario someter la placa de circuito impreso ensamblada (PCBA) a una inspección por rayos X?
Utilice rayos X cuando las uniones de soldadura críticas queden ocultas bajo paquetes BGA, QFN, LGA, CSP o similares y no sea posible verificarlas mediante inspección óptica.
¿Se pueden programar y someter a pruebas los PCBA?
Sí. Las imágenes de los dispositivos aprobados pueden programarse y verificarse, para, a continuación, someterlas a pruebas eléctricas o funcionales a nivel de placa, tal y como se establece en el procedimiento de prueba publicado.