Implementación de sistemas embebidos Descripción de los diferentes procesos de manufactura electrónica y los equipos involucrados en cada uno. Dispensado, Serigrafía, Pick&Place, Hornos de soldadura reflow. Insumos, tipos y forma de uso. Descripción de los parámetros determinantes de cada proceso. Roberto Heyer SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 1 Implementación de sistemas embebidos Toma de decisiones Tipo de impreso: • Simple faz • Doble faz • Multicapa • FR2, FR4, CEM Tipo de componentes: • THT • SMD • Mixto Tipo de proceso de montaje: • Pasta de soldar • Adhesivado • Inserción • Mixto Inspección visual Programación Prueba eléctrica Encapsulado, coating SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 2 Trough Hole Technology Tecnología de agujeros pasantes Surface Mount Technology Tecnología de montaje superficial Mixto SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 3 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 4 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 5 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 6 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 7 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 8 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 9 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 10 EL PROCESO DE SOLDADURA PARÁMETROS DEL PROCESO •Densidad del flux •Contenido de sólidos •El precalentamiento elevar la temperatura de la placa de circuito hasta llegar a 90~120ºC medidos sobre la cara superior •La velocidad de calentamiento no debe superar los 2ºC/segundo SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 •Temperatura de 235~260ºC •Altura de ola •Velocidad del transporte • Tiempo de contacto 1,5~3,5 seg •Ángulo del transporte •Impurezas •Escoria •Velocidad de enfriamiento 11 EL PROCESO DE SOLDADURA LA ALEACIÓN EUTÉCTICA L Í Q U I D O Sn63%Pb37% SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 12 EL PROCESO DE SOLDADURA Química (flux, estaño-plomo,etc) Materiales (componentes, placa de circuito, diseño, etc) Parámetros de la máquina (ángulo, velocidad, temperatura, etc) SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 13 Surface Mount Technology Surface Mount Device SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 14 Tecnología de Montaje Superficial Aplicacìón de pasta de soldar SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 Colocación de componentes SMD Soldadura en horno de refusión 15 Tecnología de Montaje Superficial Aplicacìón de adhesivo para SMD SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 Colocación de componentes SMD Curado en horno 16 Inserción de componentes THT en placas con SMD reflow y SMD adhesivado SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 Soldadura por ola de componentes SMD adhesivados y THT insertados en forma simultánea 17 Insercìón de componentes THT en placas con SMD reflow Soldadura manual de componentes THT insertados SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 18 DOSIFICACIÓN SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 SERIGRAFÍA 19 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 20 EL TAMAÑO DE GOTA EN UN SISTEMA PRESIÓN-TIEMPO DEPENDE DE... •DIÁMETRO DE AGUJA •VISCOSIDAD(TEMPERATURA, ENVEJECIMIENTO) •ALTURA AGUJA-PLACA •PRESIÓN DE AIRE LAS FALLAS MAS COMUNES EN ESTE SISTEMA SON... •GOTAS FALTANTES •GOTAS CON PICOS •TAMAÑO INCONSTANTE SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 •BURBUJAS DE AIRE •ENVEJECIMIENTO •RELACIÓN ALTURA-TIEMPO EQUIVOCADA •PLACA SUCIA O ACEITADA 21 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 22 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 23 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 24 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 25 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 26 •forma cónica, con pico o redonda semiesférica •el volumen dosificado debe ser tal que una vez colocado el componente el diámetro no debe superar la distancia entre PAD´s •la altura debe ser la suficiente para unir PCB y componente (típicamente 0,05mm a 0,3mm) SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 27 CORRECTA MANIPULACIÓN DE LAS JERINGAS ADHESIVO •MANTENER REFRIGERADO HASTA SU UTILIZACIÓN EN HELADERA COMÚN, NO FREEZER!! •MANTENER ALMACENADO EN FORMA VERTICAL CON EL PICO HACIA ABAJO •TOMAR LA JERINGA POR LA PARTE TRASERA •RETIRAR DE HELADERA CON ANTICIPACIÓN PARA QUE TOME TEMPERATURA AMBIENTE •NO FORZAR EL ATEMPERADO •UNA VEZ EN USO NO ES NECESARIO VOLVER A REFIRGERAR, SALVO QUE NO VAYA A SER UTILIZADA POR MUCHO TIEMPO SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 28 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 29 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 30 LA PASTA DE SOLDAR SE COMPONE DE: ALEACIÓN + FLUX 63% de estaño–37 % de plomo en polvo de 20 a 75µm de partícula Solvente, agente decapante + ADITIVOS SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 le confieren estabilidad y pegajosidad 31 CORRECTA MANIPULACIÓN DE LA PASTA DE SOLDAR • MANTENER REFRIGERADO HASTA SU UTILIZACIÓN EN HELADERA COMÚN, NO FREEZER!! • RETIRAR DE HELADERA CON ANTICIPACIÓN PARA QUE TOME TEMPERATURA AMBIENTE (CERRADO) •MANTENER ALMACENADO EN FORMA VERTICAL CON EL PICO HACIA ABAJO •TOMAR LA JERINGA POR LA PARTE TRASERA • NO FORZAR EL ATEMPERADO • ABRIR EL POTE Y BATIR LA PASTA (evita posibles decantaciones) • IDENTIFICAR FECHA Y HORA DE APERTURA SOBRE EL POTE • UNA VEZ EN USO RETIRAR DEL CLISSÉ, SI NO VA A SER UTILIZADA POR LOS SIGUIENTES 30 MINUTOS, Y GUARDAR CERRADO EN OTRO POTE SIN VOLVER A REFIRGERAR • EL TRABAJO DE SERIGRAFÍA DE PASTA DE SOLDAR SE DEBE LLEVAR A CABO EN UN LUGAR FRESCO, LIBRE DE POLVO Y SIN CORRIENTES DE AIRE SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 32 •Método artesanal •Prototipos •Limitado al tamaño y tipo de componente Los componentes son tomados mediante vacío con boquillas especialmente diseñadas para cada tipo de forma de encapsulado SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 33 Componentes de Montaje Superficial SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 34 Las cintas, varillas o planchas en los que son suministrados los componentes se colocan en dispositivos alimentadores que son fijados en los laterales de las máquinas de posicionamiento SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 35 Cabezal torreta •Cabezal rotativo, eje Z •Placa de circuito móvil X-Y •Mesa de alimentadores móvil SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 Pick & Place •Cabezal móvil X-Y-Z •Placa de circuito fija •Mesa de alimentadores fija o móvil Collect & Place •Cabezal rotativo móvil X-Y-Z •Placa de circuito fija •Mesa de alimentadores fija o móvil 36 •Rango de componentes que puede colocar (0603, fine pitch..) •Cantidad y tipo de alimentadores que puede soportar •Precisión del sistema de posicionamiento •Tipo de centrado •mecánico - interno o externo al cabezal •óptico - por cámara interna o externa al cabezal •alineación por láser - interno o externo al cabezal •Capacidad de colocación - cph (componentes por hora) •Sistema de transporte o “stand alone” •Software •Posibilidad de “teaching” •Costo de la máquina, repuestos y accesorios •Complejidad de mantenimiento y service •Consumo eléctrico y de aire comprimido •Peso y tamaño SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 37 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 38 •Número de zonas de calentamiento •Número de zonas de enfriamiento •Sistema de calentamiento: convección forzada, infrarrojo o mixto •Número de programas de soldadura almacenables •Verificador de temperatura interno o externo •Ancho del transporte •Soporte central en el transporte •Capacidad de soldadura en placas por hora •Atmósfera inerte •Apagado automático •Protección contra cortes de energía SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 39 Hornos de mesa Hornos para alta producción SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 40 La soldadura por refusión o “reflow” se lleva a cabo en hornos continuos de convección forzada o infrarrojos y es empleada en el proceso SMT con serigrafía de pasta de soldar. En el proceso se desarrolla una curva característica de temperatura-tiempo que da como resultadola unión de soldadura entre el componente SMD y la placa de circuito. SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 41 •En el proceso de adhesivado, luego de colocar el componente en posición se procede a curar el adhesivo •El curado o endurecimiento del adhesivo se lleva a cabo en hornos infrarrojos o de convección forzada. •Típicamente los adhesivos para SMD curan entre 100ºC y 160ºC variando el tiempo según marca y modelo ~3-5min •A mayor temperatura se acelera el proceso pero la unión se torna quebradiza. SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 42 PERFIL DE TEMPERATURA DE SOLDADURA REFLOW SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 43 ADMISIBLE NO ADMISIBLE SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 44 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 45 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 46 SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 47 Productos para el armado del módulo •Flux •Sn-Pb -en barras -en alambre •Pasta de soldar •Adhesivo para SMD Productos para la terminación del módulo o equipo •Recubrimientos de protección •Encapsulantes •Adhesivos SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 48 Electrostatic Sensitive Device Componentes Sensibles a la Electroestática •Pisos y calzados conductores •Mesas con superficies conductoras a tierra •Ionizadores para puestos de trabajo •Bolsas antiestáticas para transporte y almacenamiento SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 49 Villegas 1376 (1650) Villa Maipú – San Martín Prov. de Buenos Aires República Argentina TEL: (54 11) 4754-9600 e.mail: [email protected] http\\:www.smtsolutions.com.ar SMT Solutions s.r.l. - SASE 2012 50