¿Qué es el proceso de ensamblaje de placas (PCBA)?

El proceso de ensamblaje de placas electrónicas (Printed Circuit Board Assembly, PCBA) tiene como finalidad colocar y soldar los diversos componentes electrónicos en el circuito impreso.

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La PCB

PCB es el acrónimo de “Printed Circuit Board”. Es el circuito impreso «desnudo» de la placa electrónica, también llamada placa de circuito impreso.
Este es el soporte aislante en cuya superficie hay pistas conductoras grabadas que conectan eléctricamente los componentes entre ellos.

La PCBA

PCBA es el proceso de ensamblaje de la placa electrónica que se obtiene tras las diferentes operaciones de montaje de los componentes en la PCB. PCBA es el acrónimo de «Printed Circuit Board Assembly». e identifica la placa electrónica equipada con todos sus componentes.

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Proceso de fabricación de una PCB

El departamento de diseño prepara el boceto del circuito mediante CAD, hasta crear una imagen digital del circuito impreso, que se utiliza para proporcionar la ubicación de los componentes a las máquinas durante todas las etapas del proceso de ensamblaje. Para llevar a cabo la fabricación de un circuito impreso, se utiliza una pila superpuesta de placas (epoxi + marcos de vidrio + láminas de cobre grabadas). Cada una de las caras de las placas se somete a una sucesión de operaciones destinadas a crear las pistas que aseguran las conexiones eléctricas:

Enmascaramiento + aislamiento con protección fotosensible,
Grabado de cobre por baños químicos,
Perforación y metalizado por baño electrolítico de los orificios (para componentes que atraviesan la placa y orificios),
finición de protección, por baños electrolíticos (estaño, níquel, plata o pasivación),
Inspección óptica y prueba de control de calidad.

Proceso de ensamblaje de una PCB

Para realizar la soldadura de las terminaciones de componentes en los pads de conexión de las pistas de circuito impreso, hay varios métodos de ensamblaje en los que se utilizan aleaciones a base de estaño, plata y cobre:

Tecnología de soldadura por ola:
Este proceso utiliza una (o dos) ola(s) de aleación metálica fundida para realizar todas las soldaduras en la parte inferior de una placa al mismo tiempo. Este método, el más antiguo, es adecuado para componentes electrónicos de gran volumen o alta potencia (grandes resistencias, bobinas, condensadores, transformadores, etc.).
Tecnología de refusión SMD (montaje en superficie):
Esta tecnología permite el ensamblaje de pequeños componentes electrónicos SMD en la superficie de las PCB, con una tasa de producción muy alta.

Este proceso de fabricación consiste en diferentes pasos:

Serigrafía de la pasta de soldadura
Este paso consiste en aplicar selectivamente pasta de soldadura (polvo de aleación + fundente) a la placa mediante el proceso de serigrafía.
Colocación de los componentes SMD
Esta operación es realizada con una máquina automatizada llamada «pick and place», que garantiza el posicionamiento de los componentes SMD en los pads de los circuitos.
Soldadura por refusión
Este método utiliza un horno de refusión para realizar un tratamiento térmico con un preciso perfil de temperatura. El objetivo es fusionar la pasta de soldadura para completar todas las uniones de soldadura de los componentes en sus terminales de conexión.
Inspección de los circuitos
Este paso importante permite detectar fallos (conexiones defectuosas, cortocircuitos, etc.) y aislar los circuitos que se van a retocar. Existe una gran variedad de métodos para realizar esta función: inspección visual, rayos X o óptica (AOI).
Inserción de componentes que atraviesan la placa
Algunas piezas electrónicas separadas o componentes que atraviesan la placa (conectores, componentes de potencia, transformadores, etc.), que se pueden ensamblar mediante soldadura selectiva por ola, o por soldadura manual con soldador.
Prueba funcional
Una vez que se ha terminado la placa, esta prueba final permite comprobar la funcionalidad del circuito electrónico ensamblado (PCBA), y validar su conformidad con las prestaciones requeridas.