¿Cuáles son las etapas en el diseño y la fabricación de placas electrónicas?

Hoy en día, la electrónica está presente en todas nuestras actividades diarias (automóviles, electrodomésticos, telefonía, informática, etc.). Estas aplicaciones requieren la producción de placas electrónicas, aunque solo sea para gestionar la alimentación de los distintos componentes.

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Una placa electrónica es un conjunto de componentes como resistencias, condensadores o circuitos integrados ensamblados en un circuito impreso para asegurar un uso específico. Esto nos lleva a preguntarnos: ¿Cuáles son las diferentes etapas, desde el diseño hasta la fabricación, para la producción de una placa electrónica?

Definición del pliego de condiciones

Los ingenieros del departamento de diseño electrónico proyectan los circuitos electrónicos teniendo en cuenta el objetivo de su cliente. La mayoría de las veces, ayudan al cliente a redactar su pliego de condiciones, donde se indican todas las especificaciones técnicas a tener en cuenta para diseñar y fabricar la placa electrónica. Además, aprovechan para estudiar su factibilidad.

Diseño de el esquema de los circuitos electrónicos

Cuando el ingeniero tiene el pliego de condiciones, elabora un primer esquema del circuito electrónico para determinar la ubicación de los componentes y definir sus conexiones. Para ello, el diseñador cuenta con un software de diseño asistido que le permite realizar las simulaciones necesarias para probar el funcionamiento de la placa y las interacciones entre los distintos componentes.

Elección de los componentes electrónicos

La elección de los componentes depende de varios criterios, como el coste, la disponibilidad y el riesgo de obsolescencia. El diseñador también tiene otras limitaciones, como el espacio disponible, el calor producido o las necesidades energéticas de determinados componentes.

Ruteo del diagrama del circuito

Este es un paso importante en el diseño de placas electrónicas, ya que se trata de realizar un prototipo virtual que permite identificar y tener en cuenta las particularidades del circuito impreso gracias a software e instrumentos de ruteo.

Esta fase es fundamental para optimizar el producto final y el tiempo de producción, pero también para prevenir futuros problemas. Para ello, existen diferentes tipos de software CAD, que permiten la programación de la placa electrónica y simulaciones sencillas.

Fabricación de placas electrónicas

La fabricación de una placa electrónica requiere la fijación y conexión eléctrica de los componentes en el PCB, la placa de epoxi con pistas grabadas en el cobre.
Esto implica soldar los componentes al PCB mediante el proceso de soldadura. Dependiendo de los tipos de componentes, se distinguen varios métodos de ensamblaje:

Por ejemplo, el ensamblaje de los componentes que atraviesan la placa se realiza mediante el proceso de soldadura por ola o manualmente,
Para los componentes de superficie, la más utilizada en la industria es la técnica de montaje de componentes en superficie denominada SMT, que la mayoría de las veces se realiza en un horno de refusión en atmósfera inerte (con nitrógeno).

Control de calidad y pruebas de fiabilidad

En las últimas etapas del ensamblaje de las placas, la calidad de las soldaduras se inspecciona visualmente o por un robot de control mediante IOA (inspección óptica automatizada) y, a continuación, se realizan las pruebas eléctricas que garantizarán el funcionamiento de la placa.

Para mejorar las características de robustez y fiabilidad de una placa, es prudente recurrir a las pruebas HALT y HASS que permiten, respectivamente, eliminar pequeños defectos de un prototipo de placa y suprimir fallos latentes en placas producidas.

Soluciones de Air Liquide para la fabricación de placas electrónicas

Soldadura de componentes electrónicos

Máquina de soldadura por ola: para adaptarse perfectamente a todo tipo de máquinas de soldadura por ola, Air Liquide ha diseñado un equipo a medida que se instala como un retrofit sin necesidad de hacer modificaciones en las máquinas.
Se utiliza un panel de control de caudal para gestionar los parámetros de inyección de nitrógeno de cada uno de los tres inyectores.
Nuestra oferta incluye tres elementos: suministro del nitrógeno + el equipo de retrofit + servicio de control y auditoría de la ola.

Horno de refusión: Air Liquide ha elaborado una oferta para la inyección de una atmósfera inerte (nitrógeno), para reemplazar el aire dentro del horno de refusión.
Nuestra oferta combina el suministro del nitrógeno con las auditorías y asesoramiento en hornos de refusión.

Armario DryP Cabinet

La oferta de Air Liquide incluye un equipo de suministro y aplicación de nitrógeno llamado DryP Cabinet.
Se trata de un armario de atmósfera controlada para el almacenamiento de componentes electrónicos sensibles a la oxidación y la humedad, que utiliza una atmósfera seca e inerte (nitrógeno).

Pruebas HALT y HASS

Las pruebas HALT y HASS, realizadas respectivamente en las fases de diseño y producción de conjuntos electrónicos, permiten aumentar la fiabilidad de los equipos electrónicos antes de su implementación.

Asesoramiento y auditoría en procesos

Esta oferta está gestionada por expertos especializados en estos procesos electrónicos con el fin de asistir al cliente durante la fase de instalación y puesta en marcha del sistema de inertización, para mejorar la calidad de las soldaduras en sus placas, y para un uso seguro del nitrógeno en el proceso de soldadura.
Gracias a las auditorías puntuales o periódicas, nuestros expertos podrán intervenir para garantizar un trabajo de control del buen funcionamiento del proceso.