Soldadura por imersão e dispositivos soldados SMD

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Soldadura por imersão e dispositivos soldados SMD

A soldadura por imersão e os dispositivos soldados por smd são dois métodos de processamento diferentes que são utilizados para montar dispositivos electrónicos. Ambos os métodos utilizam um processo de refluxo que envolve um aquecimento gradual da pasta de solda. Quando o processo de refluxo é bem sucedido, a pasta de solda derretida liga efetivamente os componentes montados à placa de circuito impresso, criando uma ligação eléctrica estável. Os dois métodos partilham várias características comuns.

Soldadura por onda assimétrica

A soldadura por onda assimétrica é o processo de formação de um anel de solda que envolve a peça e é capaz de a separar do ar circundante. Cria também uma barreira entre a solda e o oxigénio. Este método de soldadura é fácil e versátil, mas pode apresentar desafios significativos, particularmente quando se utilizam dispositivos de montagem em superfície.

O processo de soldadura por onda é um dos métodos de soldadura mais utilizados. Trata-se de um processo de soldadura em massa que permite aos fabricantes produzir rapidamente muitas placas de circuitos em massa. As placas de circuito são passadas sobre a solda derretida, que é criada por uma bomba numa panela. A onda de solda adere então aos componentes da placa de circuito impresso. Durante o processo, a placa de circuito deve ser arrefecida e soprada para evitar que a solda contamine a placa de circuito impresso.

Barreira de fluxo

O fluxo é um líquido que permite que a solda derretida flua e remove os óxidos da superfície. Existem três tipos de fluxo. Estes incluem o à base de água, o à base de álcool e o à base de solvente. Durante o processo de soldadura, a placa tem de ser pré-aquecida para ativar o fluxo. Uma vez concluído o processo de soldadura, o fluxo deve ser removido com removedores à base de solvente ou à base de água.

Um fluxo de alta qualidade é fundamental para alcançar os resultados desejados durante o processo de soldadura. Um fluxo de alta qualidade irá melhorar as propriedades de humedecimento e de ligação da solda. No entanto, um fluxo de elevada ativação pode aumentar o risco de oxidação, o que nem sempre é desejável.

Juntas frias

Na soldadura a frio, a liga não derrete nem reflui completamente. Isto pode ter consequências graves num dispositivo eletrónico. Isto pode afetar a condutividade da solda e resultar numa falha do circuito. Para testar as juntas de soldadura a frio, ligue um multímetro aos terminais. Se o multímetro indicar uma resistência superior a 1000 ohms, a junta fria falhou.

A soldadura de uma placa de circuito impresso exige boas juntas de soldadura, que asseguram o funcionamento do produto. Geralmente, uma boa junta de solda será lisa, brilhante e conterá um contorno do fio soldado. Uma junta de solda de má qualidade pode provocar um curto-circuito na placa de circuito impresso e causar danos no dispositivo.

Adição de metal a PCBs

A adição de metal a PCBs com solda por imersão ou smd envolve a adição de um metal de enchimento à PCB antes da soldadura. A soldadura suave é o método mais comum para fixar pequenos componentes à placa de circuito impresso. Ao contrário da solda tradicional, a solda suave não derrete o componente, pois a solda não será capaz de aderir à superfície oxidada. Em vez disso, é adicionado um metal de enchimento, normalmente uma liga de estanho e chumbo.

Antes de soldar o componente, é importante preparar o ferro de soldar a 400degC. Este calor deve ser suficientemente elevado para derreter a solda na ponta. É útil estanhar a ponta antes de soldar para ajudar a transferir o calor. Além disso, é útil manter os componentes organizados para que a soldadura não seja stressante.

Soldadura por onda manual vs automatizada

O equipamento de soldadura por onda existe em várias formas, incluindo sistemas robóticos, manuais e de imersão selectiva. Existem várias vantagens e desvantagens em cada tipo. Deve comprar o que melhor se adapta às necessidades da sua operação. Por exemplo, uma operação simples deve considerar a compra do modelo mais simples. No entanto, deve também ter em conta o custo do equipamento. Na maioria dos casos, o equipamento de soldadura por onda manual custa menos do que uma máquina automatizada.

A soldadura manual é mais lenta do que a soldadura por onda automatizada e está sujeita a erros humanos. No entanto, a soldadura selectiva elimina estes problemas ao permitir que o operador programe pontos exactos para cada componente. Além disso, a soldadura selectiva não necessita de cola. Além disso, não requer paletes de solda por onda dispendiosas e é económica.

Problemas com a soldadura SMD

Os problemas de soldadura podem ocorrer por uma série de razões. Uma causa comum é o modelo de pasta incorreto quando se utiliza fluxo de solda ou o ajuste incorreto do alimentador de montagem. Outros problemas incluem solda insuficiente e má soldabilidade das peças ou almofadas. Estes erros podem levar a que o ponto de soldadura assuma formas inesperadas. Bolas de solda, pingentes de solda e buracos também podem resultar de uma soldadura incorrecta.

Outra razão comum para as juntas de solda não molharem é a limpeza incorrecta. Uma humidificação insuficiente significa que a solda não aderiu intimamente ao componente. Como resultado, os componentes não estão ligados e podem cair.

Métodos e processos de soldadura de pacotes de chips PCB

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Métodos e processos de soldadura de pacotes de chips PCB

A soldadura é uma parte crítica de um pacote de chips PCB. Os processos de soldadura envolvem uma combinação de técnicas, incluindo IV focada, convecção e IV não focada. Cada método envolve um aquecimento gradual da embalagem, seguido do arrefecimento de todo o conjunto.

Processo de soldadura

A soldadura é o processo de unir esferas de solda e outros materiais de solda a pacotes de chips PCB. Este processo é efectuado através de dois tipos de métodos. O método de convecção e o processo de refluxo. O primeiro tipo envolve um processo de aquecimento utilizando um fluxo que forma um líquido. Em ambos os processos, a temperatura máxima é controlada. No entanto, o processo de refluxo deve ser efectuado com precaução suficiente para evitar a formação de juntas de solda frágeis.

Dependendo dos componentes utilizados na placa de circuito impresso, o processo de soldadura pode ser suave ou duro. O tipo de ferro de soldar utilizado deve ser adequado ao tipo de componentes. O processo deve ser efectuado por um fornecedor de serviços de montagem e fabrico de placas de circuito impresso que tenha uma vasta experiência com placas de circuito impresso e saiba a forma exacta de implementar cada processo.

Dimensões dos pontos de soldadura

As dimensões das almofadas de solda num pacote de chips PCB são críticas para garantir que o desempenho do componente seja optimizado. Isto é especialmente verdadeiro na área de alta frequência, onde a colocação de componentes e as técnicas de soldadura podem não ser tão precisas quanto necessário. O padrão IPC-SM-782 é um documento de referência valioso para a colocação e soldagem ideais de componentes. No entanto, seguir cegamente os requisitos do documento pode resultar num desempenho de alta frequência abaixo do ideal ou em problemas de alta tensão. Para evitar estes problemas, a PCBA123 recomenda que as almofadas de solda sejam mantidas pequenas e numa única fila.

Para além das dimensões das placas, outros factores, como a colocação e o alinhamento dos componentes, também são importantes. A utilização de pads de tamanho incorreto pode resultar em problemas eléctricos, bem como limitar a capacidade de fabrico da placa. Por isso, é importante seguir os tamanhos e formas recomendados pela indústria para as placas de circuito impresso.

Fluxação

O fluxo é um componente importante do processo de soldadura. Remove as impurezas metálicas e os óxidos da superfície de soldadura para apresentar uma superfície limpa para juntas de soldadura de elevada integridade. O resíduo de fluxo é removido numa etapa final de limpeza, que dependerá do tipo de fluxo utilizado.

Existem muitos fluxos diferentes utilizados no processo de soldadura. Vão desde a resina à base de colofónia. Cada um deles serve um objetivo diferente e é classificado por nível de atividade. O nível de atividade da solução de fluxo é normalmente indicado como L (baixa atividade ou sem haletos) ou M (atividade média, 0 a 2% de haletos), ou H (alta atividade, até 3% de teor de haletos).

Um dos defeitos mais comuns são as bolas de solda no meio do chip. Uma solução comum para este problema é alterar o desenho do stencil. Outros métodos incluem a utilização de nitrogénio durante o processo de soldadura. Isto evita que a solda se vaporize, permitindo que a pasta forme uma ligação superior. Por fim, uma etapa de lavagem ajuda a remover qualquer grão e resíduo químico da placa.

Inspeção

Existem vários tipos diferentes de ferramentas de teste que podem ser utilizadas para inspecionar os pacotes de chips PCB. Algumas delas incluem testes em circuito, que utilizam sondas que se ligam a diferentes pontos de teste na PCB. Estas sondas podem detetar uma soldadura deficiente ou falhas nos componentes. Podem também medir níveis de tensão e resistência.

A soldadura incorrecta pode causar problemas nos circuitos da placa de circuito impresso. Os circuitos abertos ocorrem quando a solda não chega corretamente às almofadas ou quando a solda sobe para a superfície do componente. Quando isto acontece, as ligações não estão completas e os componentes não funcionam corretamente. Muitas vezes, isto pode ser evitado limpando cuidadosamente os orifícios e assegurando que a solda derretida cobre os cabos uniformemente. Caso contrário, uma cobertura de solda excessiva ou incompleta pode fazer com que os fios se molhem ou não molhem. Para evitar a humidificação, utilize solda de alta qualidade e equipamento de montagem de qualidade.

Outra forma comum de detetar defeitos em PCB é através da Inspeção Ótica Automatizada (AOI). Esta tecnologia utiliza câmaras para tirar fotografias HD do PCB. Em seguida, compara estas imagens com parâmetros pré-programados para identificar o estado dos defeitos dos componentes. Se for detectado algum defeito, a máquina marca-o em conformidade. O equipamento AOI é geralmente de fácil utilização, com operações e programação simples. No entanto, a AOI pode não ser útil para inspecções estruturais ou para PCBs com um grande número de componentes.

Retificação

Os processos de soldadura utilizados no fabrico de produtos electrónicos devem obedecer a determinadas normas e orientações. Em geral, uma máscara de solda deve ter pelo menos 75% de espessura para garantir juntas de solda fiáveis. As pastas de solda devem ser aplicadas diretamente nas placas de circuito impresso e não impressas em serigrafia. É preferível utilizar um estêncil e um gabarito adequados a um determinado tipo de embalagem. Estes estênceis utilizam uma lâmina de rodo de metal para aplicar a pasta de solda na superfície da embalagem.

Há várias vantagens em utilizar um processo de soldadura por onda em vez do método tradicional de pulverização de fluxo. O processo de soldadura por onda utiliza um processo mecânico de soldadura por onda para aderir peças a placas de circuito impresso com elevados níveis de estabilidade. Este método é mais caro, mas proporciona um método seguro e fiável de fixação de componentes electrónicos.

Introdução sobre a montagem SMT de uma face e de duas faces

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Introdução Sobre a montagem SMT de uma face e de duas faces

As montagens SMT de uma face e de duas faces diferem em termos de densidade dos componentes. As montagens SMT de uma face têm uma densidade mais elevada do que as montagens SMT de duas faces e requerem uma maior quantidade de calor para serem processadas. A maioria das empresas de montagem processa primeiro o lado de maior densidade. Isto minimiza o risco de queda de componentes durante o processo de aquecimento. Ambos os lados do processo de montagem por refluxo requerem a adição de adesivo SMT para manter os componentes no lugar durante a operação de aquecimento.

FR4 PCB

As placas de circuito impresso de uma face são as mais comuns. Numa placa de face única, todos os componentes estão localizados num dos lados da placa e a montagem só é necessária nesse lado. As placas de dupla face têm traços em ambos os lados da placa, o que reduz a sua pegada. As placas de dupla face também oferecem uma melhor dissipação de calor. O processo de fabrico das placas de dupla face é diferente do das PCB de face única. Durante o processo de dupla face, o cobre é removido da placa de dupla face e depois reinserido após um processo de gravação.

As placas de circuito impresso de uma só face são também mais fáceis de fabricar e menos dispendiosas. O fabrico de uma placa de circuito impresso de uma face inclui várias fases, incluindo o corte, a perfuração de orifícios, o tratamento do circuito, a resistência à soldadura e a impressão de texto. As PCB de uma face também são submetidas a medições eléctricas, tratamento de superfície e AOI.

Placa PI revestida a cobre

O processo de montagem da placa de cobre revestida de cobre PI de uma e duas faces envolve a utilização de uma película de cobertura de poliimida para laminar o cobre num dos lados da placa de circuito impresso. A placa revestida de cobre é então pressionada para a sua posição através de uma cola adesiva que abre numa posição específica. Posteriormente, a placa revestida a cobre é modelada com resistência anti-soldadura e o orifício de guia da peça é perfurado.

Uma placa de circuito impresso flexível de uma face é composta por uma placa PI revestida a cobre com uma camada condutora, normalmente uma folha de cobre enrolada. Este circuito flexível é coberto por uma película protetora após a conclusão do circuito. Uma placa de circuito impresso flexível de uma face pode ser fabricada com ou sem uma camada de cobertura, que actua como uma barreira protetora para proteger o circuito. As placas de circuito impresso de uma face têm apenas uma camada de condutores, razão pela qual são frequentemente utilizadas em produtos portáteis.

FR4

FR4 é um tipo de resina epóxi que é normalmente utilizado no fabrico de PCB. Este material oferece uma excelente resistência ao calor e às chamas. O material FR4 tem uma temperatura de transição vítrea elevada, o que é crucial para aplicações de alta velocidade. As suas propriedades mecânicas incluem resistência à tração e ao cisalhamento. A estabilidade dimensional é testada para garantir que o material não muda de forma ou perde a sua força em vários ambientes de trabalho.

As placas multicamadas FR4 de uma face e de dupla camada são constituídas por um núcleo isolante FR4 e um revestimento de cobre fino na parte inferior. Durante o fabrico, os componentes com orifícios de passagem são montados no lado dos componentes do substrato, com os condutores a passarem por trilhos ou almofadas de cobre no lado inferior. Em contrapartida, os componentes montados à superfície são montados diretamente no lado da solda. Embora sejam muito semelhantes em termos de estrutura e construção, a principal diferença reside na colocação dos condutores.

FR6

A montagem com tecnologia de montagem em superfície (SMT) é uma forma eficiente de fixar componentes electrónicos a placas de circuitos impressos sem necessidade de furos. Este tipo de tecnologia é adequado tanto para componentes com chumbo como para componentes sem chumbo. Com a técnica SMT de dupla face, a placa de circuito impresso (PCB) tem duas camadas condutoras - uma na parte superior e outra na parte inferior. A cobertura de cobre em ambos os lados da placa actua como um material condutor de corrente e ajuda na fixação dos componentes à placa de circuito impresso.

Para as placas de uma face, é fácil utilizar pilares de suporte simples. Para as placas de dupla face, é necessário um suporte adicional. A área livre à volta do painel deve ser de, pelo menos, 10 mm.

FR8

O processo de montagem de FR8 de face única e dupla face é semelhante ao processo de montagem geral, com algumas diferenças. Ambos os processos utilizam adesivo e pasta de solda. Seguem-se a limpeza, a inspeção e o teste. O produto acabado deve cumprir as especificações definidas pelo projetista.

As placas de uma face são mais comuns e ocupam menos espaço. No entanto, as placas de dupla face reduzem os requisitos de espaço e maximizam a dissipação de calor. Durante o processo de gravação, o cobre é removido do lado de dupla face. Este é reinserido após o processo.

Como fazer um modelo de cálculo de impedância de PCB

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Como fazer um modelo de cálculo de impedância de PCB

Utilizar um diagrama de Smith

O gráfico de Smith é uma ferramenta útil quando se pretende determinar a impedância de um circuito. É uma representação visual da resistência complexa versus frequência de um circuito elétrico. Também mostra o locus da impedância versus frequência, que é necessário para a análise de estabilidade e para evitar oscilações. Muitos PCs têm a capacidade de apresentar valores de impedância numericamente, mas o gráfico de Smith ajuda-o a visualizar as possibilidades.

O gráfico de Smith pode ser utilizado para avaliar o percurso do sinal entre os contactos de uma placa de circuito impresso e um dispositivo eletrónico. Este dispositivo pode ser um CI, um transístor ou um componente passivo. Também pode conter um circuito interno. Utilizando esta tabela, é possível determinar a impedância de uma placa de circuito e utilizá-la para conceber um circuito elétrico.

O gráfico de Smith pode ser usado para identificar os diferentes tipos de modelos de impedância encontrados no projeto de placas de circuito impresso. Ele tem três formas: limitada, não limitada e invertida. Um ponto no centro de um gráfico de Smith representa um modelo de impedância não limitado, enquanto um ponto no círculo externo representa um modelo de impedância invertido.

Ao utilizar um gráfico de Smith para calcular a impedância, pode facilmente fazer corresponder as impedâncias de origem e de destino. Em seguida, é possível calcular o tamanho da rede de casamento. O tamanho da rede correspondente depende da quantidade de deslocamento necessária entre a impedância de origem e a de destino. Além disso, os valores L e C em série e em paralelo deslocam um ponto ao longo das curvas de resistência e reactância constantes. Se a resistência diminuir, é possível adicionar mais valores de R ao final da linha.

Utilizar um solucionador de campos 3D

O cálculo da impedância da placa de circuito impresso é um passo necessário durante o processo de conceção da placa de circuito impresso. Envolve o cálculo da linha de transmissão ou da impedância do traço na PCB com base na configuração do projeto. Se a placa de circuito impresso for complexa ou contiver várias camadas, a utilização de um solucionador de campo 3D pode produzir o cálculo de impedância mais exato.

Os modelos de cálculo da impedância assumem normalmente que a secção transversal é retangular e que a corrente é perfeitamente devolvida. No entanto, as secções transversais reais podem ser poligonais e podem mesmo atravessar espaços na camada de referência. Isto pode causar distorções significativas nos sinais, especialmente em redes de alta velocidade.

O solucionador suporta dois tipos de portas: portas onduladas e portas concentradas. Em ambos os casos, é necessário definir explicitamente o tipo de porta que se pretende utilizar. É possível especificar um plano para a porta de onda usando a geometria ou defini-lo manualmente usando o tipo Wave Custom Size.

A maioria dos solucionadores de campo 3D gera modelos comportamentais de parâmetros S. Esses modelos são uma representação esquemática simplificada do dispositivo real. Como tal, eles exigem muitas iterações. Por exemplo, é possível criar uma simulação com vários modelos de circuito e comparar seus resultados.

Os cálculos de impedância de PCB são essenciais para o projeto de PCB. É importante modelar a impedância regulada da sua placa de circuito impresso, para que possa evitar incompatibilidades de impedância. Além disso, é importante trabalhar em estreita colaboração com o fabricante da placa de circuito impresso. O seu fabricante de PCB pode ter um departamento CAM dedicado que pode fornecer indicações adequadas para resolver questões de design relacionadas com a impedância. No entanto, é importante não entregar completamente o controlo das questões de impedância a uma entidade externa.