¿Cómo simplificar y mejorar la calidad de la PCBA?

1 - Uso de técnicas híbridas
La regla general es minimizar el uso de técnicas de montaje mixtas y limitarlas a situaciones concretas. Por ejemplo, los beneficios de insertar un componente de orificio pasante único (PTH) casi nunca se ven compensados ​​por el costo y el tiempo adicionales necesarios para el ensamblaje. En cambio, es preferible y más eficiente utilizar múltiples componentes de PTH o eliminarlos por completo del diseño. Si se requiere tecnología PTH, se recomienda colocar todas las vías de los componentes en el mismo lado del circuito impreso, reduciendo así el tiempo requerido para el montaje.

2 – Tamaño del componente
Durante la etapa de diseño de PCB, es importante seleccionar el tamaño de paquete correcto para cada componente. En general, sólo debes elegir un paquete más pequeño si tienes un motivo válido; de lo contrario, cambie a un paquete más grande. De hecho, los diseñadores electrónicos suelen seleccionar componentes con paquetes innecesariamente pequeños, creando posibles problemas durante la fase de montaje y posibles modificaciones del circuito. Dependiendo de la magnitud de los cambios requeridos, en algunos casos puede ser más conveniente volver a ensamblar toda la placa en lugar de quitar y soldar los componentes necesarios.

3 – Espacio de componente ocupado
La huella del componente es otro aspecto importante del ensamblaje. Por lo tanto, los diseñadores de PCB deben asegurarse de que cada paquete se cree con precisión de acuerdo con el patrón de terreno especificado en la hoja de datos de cada componente integrado. El principal problema que provocan las huellas incorrectas es la aparición del llamado "efecto lápida", también conocido como efecto Manhattan o efecto caimán. Este problema ocurre cuando el componente integrado recibe calor desigual durante el proceso de soldadura, lo que hace que el componente integrado se adhiera a la PCB solo en un lado en lugar de en ambos. El fenómeno Tombstone afecta principalmente a componentes SMD pasivos como resistencias, condensadores e inductores. El motivo de su aparición es el calentamiento desigual. Las razones son las siguientes:

Las dimensiones del patrón de aterrizaje asociadas con el componente son incorrectas. Diferentes amplitudes de las pistas conectadas a las dos almohadillas del componente. Ancho de pista muy amplio, que actúa como disipador de calor.

4 - Espaciado entre componentes
Una de las principales causas de falla de la PCB es el espacio insuficiente entre los componentes, lo que provoca un sobrecalentamiento. El espacio es un recurso crítico, especialmente en el caso de circuitos altamente complejos que deben cumplir requisitos muy exigentes. Colocar un componente demasiado cerca de otros puede crear diferentes tipos de problemas, cuya gravedad puede requerir cambios en el diseño de la PCB o en el proceso de fabricación, lo que genera una pérdida de tiempo y un aumento de costos.

Cuando utilice máquinas de prueba y ensamblaje automatizadas, asegúrese de que cada componente esté lo suficientemente alejado de las piezas mecánicas, los bordes de la placa de circuito y todos los demás componentes. Los componentes que están demasiado juntos o girados incorrectamente son la fuente de problemas durante la soldadura por ola. Por ejemplo, si un componente de mayor altura precede a un componente de menor altura a lo largo del camino seguido por la onda, esto puede crear un efecto de "sombra" que debilita la soldadura. Los circuitos integrados girados perpendicularmente entre sí tendrán el mismo efecto.

5 – Lista de componentes actualizada
La lista de piezas (BOM) es un factor crítico en las etapas de diseño y montaje de PCB. De hecho, si la lista de materiales contiene errores o inexactitudes, el fabricante podrá suspender la fase de montaje hasta que se resuelvan estos problemas. Una forma de garantizar que la lista de materiales sea siempre correcta y esté actualizada es realizar una revisión exhaustiva de la lista de materiales cada vez que se actualice el diseño de la PCB. Por ejemplo, si se agregó un nuevo componente al proyecto original, debe verificar que la lista de materiales esté actualizada y sea coherente ingresando el número, la descripción y el valor correctos del componente.

6 – Uso de puntos de referencia
Los puntos fiduciales, también conocidos como marcas fiduciales, son formas redondas de cobre que se utilizan como puntos de referencia en las máquinas de ensamblaje pick-and-place. Los fiduciales permiten que estas máquinas automatizadas reconozcan la orientación de la placa y ensamblen correctamente componentes de montaje en superficie de paso pequeño, como Quad Flat Pack (QFP), Ball Grid Array (BGA) o Quad Flat No-Lead (QFN).

Los fiduciales se dividen en dos categorías: marcadores fiduciales globales y marcadores fiduciales locales. Se colocan marcas fiduciales globales en los bordes de la PCB, lo que permite que las máquinas de selección y colocación detecten la orientación de la placa en el plano XY. La máquina de colocación utiliza marcas fiduciales locales colocadas cerca de las esquinas de los componentes SMD cuadrados para posicionar con precisión la huella del componente, reduciendo así los errores de posicionamiento relativo durante el ensamblaje. Los puntos de referencia desempeñan un papel importante cuando un proyecto contiene muchos componentes cercanos entre sí. La Figura 2 muestra la placa Arduino Uno ensamblada con los dos puntos de referencia globales resaltados en rojo.