PCBA (Printed Circuit Board Assembly) refere-se a todo o processo de montagem de placas de circuito impresso, incluindo a instalação de componentes em placas de circuito impresso em branco através de Tecnologia de montagem em superfície (SMT) e Pacote duplo em linha (DIP) para completar o processo de montagem. Ao contrário das simples placas PCB, as PCBA representam componentes de circuitos com todos os componentes electrónicos instalados e com total funcionalidade.
Distinção entre PCBA e termos relacionados
| Prazo | Nome completo | Significado |
|---|
| PCB | Placa de circuito impresso | Refere-se apenas a placas de circuito impresso sem componentes |
| PCBA | Montagem de placas de circuito impresso | Placas de circuito impresso com todos os componentes montados |
| APC | Montagem de circuitos impressos | Sinónimo de PCBA, referente a componentes de circuitos montados |
Fluxo do processo principal de processamento de PCBA
1. Processamento SMT
Fluxo de processamento SMT:
- Impressão de pasta de solda: Impressão precisa de pasta de solda em placas de circuito impresso através de um estêncil
- Inspeção SPI: Utilização da inspeção da pasta de solda para garantir a qualidade da impressão
- Colocação de componentes: Colocação precisa de componentes por máquinas pick-and-place
- Soldadura por Refluxo: Conclusão do processo de soldadura através do forno de refusão
- Inspeção AOI: Inspeção ótica automática para garantir a qualidade da colocação
Principais pontos técnicos:
- A pasta de solda deve ser retirada da refrigeração e totalmente temperada por agitação
- A precisão da máquina de colocação afecta diretamente a qualidade da montagem
- O perfil de temperatura da soldadura por refluxo requer um controlo preciso
2. Processamento do plug-in DIP
Etapas de processamento do plug-in DIP:
- Inserção de componentes → Soldadura por onda → Corte de pinos → Processamento pós-soldadura → Limpeza → Inspeção
Caraterísticas do processo:
- Adequado para componentes grandes, de alta potência ou resistentes a altas temperaturas
- Proporciona uma força de ligação mecânica mais forte
- Os parâmetros de soldadura por onda necessitam de um controlo preciso para evitar a formação de pontes ou a soldadura a frio
Quatro pilares do controlo de qualidade PCBA
1. Inspeção visual
- Verificar se a superfície da placa apresenta danos, deformações ou oxidação
- Verificar a qualidade da junta de soldadura, a posição de instalação dos componentes
- Confirmar uma identificação clara e exacta
2. Testes funcionais
3. Ensaios de fiabilidade ambiental
- Teste de temperatura e humidade: Verificar a estabilidade do produto em diferentes ambientes
- Ensaios de vibração e choque: Garantir a fiabilidade mecânica
- Ensaio de envelhecimento: Simular condições de utilização a longo prazo
4. Aplicações de tecnologias avançadas de deteção
AOI Inspeção ótica automática:
- A precisão da deteção atinge o nível do mícron
- Pode inspecionar centenas de placas por hora
- Capaz de identificar o desvio de componentes, defeitos nas juntas de soldadura e outros problemas
Inspeção por raios X:
- Inspeção penetrante de juntas de soldadura ocultas como BGA, QFN
- Detetar vazios internos, soldadura a frio e outros defeitos
- Particularmente adequado para placas de montagem de alta densidade
Processos especiais no processamento de PCBA
Processo de revestimento conformal
Comparação de métodos de revestimento:
| Método | Cenários adequados | Vantagens | Desvantagens |
|---|
| Escovagem | Pequenos lotes, proteção local | Elevada flexibilidade | Baixa eficiência, pouca consistência |
| Pulverização | : Amostras disponíveis em 24 horas para acelerar a sua I&D | Alta eficiência, boa cobertura | Necessita de máscara de proteção |
| Imersão | Proteção abrangente | Cobertura completa | Resíduos de materiais |
| Revestimento seletivo | Quadros complexos | Controlo preciso | Custo elevado do equipamento |
Tecnologia de limpeza
- Limpeza por ultra-sons: Utiliza o efeito de cavitação para remover micro contaminantes
- Limpeza por pulverização: Adequado para a produção automatizada em massa
- Máquinas de limpeza online: Integrado nas linhas de produção para melhorar a eficiência
Tendências de desenvolvimento da indústria de PCBA e inovação tecnológica
Direcções de desenvolvimento tecnológico
- Interligação de Alta Densidade (HDI): Evolução para uma largura/espaçamento de linha mais fina
- Tecnologia de componentes incorporados: Incorporação de componentes no interior de PCBs
- Aplicações de PCB flexíveis: Adaptação a domínios emergentes como os dispositivos portáteis
- Processos de proteção ambiental: Materiais sem halogéneos, soldadura sem chumbo
Inovação de materiais
- Materiais de alta frequência: Satisfazer os requisitos das aplicações 5G e de ondas milimétricas
- Materiais de elevada condutividade térmica: Resolução de problemas de dissipação de calor de alta densidade de potência
- Substratos amigos do ambiente: Conformidade com RoHS, REACH e outros regulamentos
Recomendações práticas de conceção de PCBA
Principais considerações na fase de projeto
- DFM (Design for Manufacturing): Assegurar que os projectos correspondem às capacidades do processo de produção
- DFA (Design for Assembly): Otimizar a disposição dos componentes para uma montagem fácil
- DFT (Design for Test): Reservar pontos de teste para deteção posterior
- Conceção da gestão térmica: Planear razoavelmente as vias de dissipação de calor
Prevenção de problemas comuns
- Defeitos de soldadura: Reduzir a formação de pontes e a soldadura a frio através de um design de almofada optimizado
- Integridade do sinal: Controlo rigoroso da correspondência de impedâncias, redução da diafonia
- Compatibilidade electromagnética: Melhorar a conceção da ligação à terra, acrescentar medidas de proteção
Factores-chave na escolha de fornecedores de PCBA
Avaliação da capacidade técnica
- Precisão mínima de colocação SMT
- Capacidade de retrabalho BGA
- Completude do equipamento de ensaio
- Certificação do sistema de controlo de qualidade
Considerações sobre a capacidade de serviço
- Velocidade de amostragem do protótipo
- Capacidade de produção em massa
- Capacidade de gestão da cadeia de abastecimento
- Nível de apoio técnico
Conclusão
Enquanto elemento central do fabrico de produtos electrónicos, a qualidade do processamento de PCBA determina diretamente o desempenho e a fiabilidade dos produtos finais. Ao compreenderem o fluxo completo do processo PCBA, ao dominarem os métodos de controlo da qualidade e ao prestarem atenção às tendências de desenvolvimento tecnológico da indústria, as empresas e os engenheiros podem tomar decisões mais sensatas e produzir produtos electrónicos mais competitivos. À medida que a tecnologia eletrónica se desenvolve no sentido da alta frequência, alta velocidade e miniaturização, os requisitos da tecnologia PCBA continuarão a aumentar. A aprendizagem e a inovação contínuas são fundamentais para manter a competitividade.