Tecnología de Componentes de SMT REV. C

5/7/2018 Tecnología de Componentes de SMT REV. C - slidepdf.com

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INSTITUTO TECNOLOGICO

de Chihuahua

¨TECNOLOGÍA DE COMPONENTES DESMT¨

OPCION VII:

MEMORIA de experiencia PROFESIONAL

QUE PRESENTA:

RICARDO HERNANDEZ SANCHEZ

PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO INDUSTRIAL EN

ELECTRONICA



CHIHUAHUA, CHIH. NOVIEMBRE 2004.

¨ Dedico esta memoria a mis hijos David Alexis, Ricardo

y a mi esposa Francisca y que el esfuerzo realizado, en la elaboración de

esta memoria sea para ellos un factor de satisfacción. ¨

ii



AGRADECIMIENTO

Agradezco la colaboración del Ing. Jacobo Nevárez, por la revisión de esta

memoria profesional, a todos los involucrados, a mi familia, compañeros del trabajo y

todos aquellos que de alguna forma u otra participaron en la elaboración y aprobación de la

misma.

iii



Objetivo del Trabajo:

Dar a conocer los tipos de componentes llamados SMD´s (¨surface mount

device¨), o ¨ chips ¨, en los procesos de manufactura. Así como las máquinas,

que se emplean en la industria de la Electrónica para la elaboración de tablillas

electrónicas y su impacto en los procesos de manufactura. Indicar los beneficios

que se le han otorgado a la sociedad para su propio bienestar. Además de mi

participación como empleado de la compañía Altec Electrónica Chihuahua S.A. de

C.V.

iv



CONTENIDO

INTRODUCCIÓN……………………………………………………….. …… 1

CAPITULO I COMPONENTES DE SMT LLAMADOS ¨CHIPS¨.

1.1.-Componentes obsoletos………………………………………………… 2

1.2.-Nomenclatura de los componentes usados actualmente…………… 2

CAPITULO II PROCESOS DE SMT.

2.1.-Tipos de procesos…………………………………………..…………… 19

2.2.-Proceso de colocación de componentes (¨placement¨)……………. 20

2.3.-Proceso de curado o pegamento. …………………………………… 42

2.4.-Proceso de soldadura o reflujo………………………………………… 42

CAPITULO III FUNCIONES DE TRABAJO.

3.1.-Funciones realizadas en programación………………………………. 65

3.2.-Funciones realizadas en procesos………………………................... 66

3.3.-Funciones realizadas en mantenimiento……………………………… 67

3.4.-Funciones realizadas en producción………………………………….. 67

EVALUACION O IMPACTO ECONOMICO O SOCIAL…………………. 69

CONCLUSIONES……………………………………………………………. 70

BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………. 71

TERMINOLOGÍA…………………………………………………………….. 72v



ÍNDICE DE CUADROS, GRAFICAS Y FIGURAS.

CAPITULO I COMPONENTES DE SMT LLAMADOS ¨CHIPS¨.

Figura 1.1.-Tabla de comparación de las medidas de los ¨chips¨………. 5Figura 1.2.-Medidas en largo, ancho y espesor de un ̈ chip¨…………… 6

Figura 1.3.-Tendencia de los ̈ chips¨ en Estados Unidos de América.... 7

Figura 1.4.-Tendencia de los ̈ chips¨ en Japón…………………………… 7

Figura 1.5.-Ejemplo de un rollo de plástico de 7 pulgadas donde se almacenan

los ̈ chips¨……………………………………………………………………… 8

Figura 1.6.-Ejemplo de un ̈ chip¨ ¨MELF¨ o cilíndrico…………………. 9

Figura 1.7 Tabla de código de tamaños de los capacitores ̈ Tantalum¨.. 10

Figura 1.8.-Tamaño del capacitor Tantalum del tipo A, B, C y D………. 10

Figura 1.9.-Forma de un SOT 23 es el más popular……………………. 11

Figura 1.10.-Forma de un Mini SOT………………………………………. 11

Figura 1.11.- Forma de un DPAK………………………………………….. 12

Figura 1.12.-Tabla de cantidad de ̈ chips¨ de transistores y diodos almacenados

en rollos………………………………………………………………………… 13

Figura 1.13.-Forma de la pata de alas de gaviota o ̈ Gull Wing ̈ ……… 14

Figura 1.14.-Forma de la pata en forma de ̈ J ̈ o ̈ J-Lead ̈ …………….. 14

Figura 1.15.-Forma de la pata plana o ̈ Flat-Lead¨………………………. 15

Figura 1.16.-Ejemplo de un circuito integrado……………………………. 16

Figura 1.17.-Ejemplo de un PLCC…………………………………………. 16

Figura 1.18.-Ejemplo de un QFP……………………………………………. 17

Figura 1.19.-BGA con cavidades hacia arriba (¨cavity up¨)……………… 18

Figura 1.20.-BGA con cavidades hacia abajo (¨cavity down¨)…………… 18

vi



CAPITULO II PROCESOS DE SMT.

Figura 2.1.-Tecnologías de posicionamiento de componentes………… 25

Figura 2.2.-Boquillas o ̈ nozzles¨…………………………………………… 32

Figura 2.3.-Componente ausente o ̈ missing part¨………………………. 40

Figura 2.4.-Impresión de pasta en ̈ STENCIL¨……………………………. 44

Figura 2.5.-Flujo de aire en un horno de convección……………………. 47

Figura 2.6.-Perfil de temperatura…………………………………………… 49Figura 2.7.-Exceso de soldadura…………………………………………… 58

Figura 2.8.-Componentes parados y girados……………………………… 59

Figura 2.9.-Cortos o patas punteadas…………………………………….. 60

Figura 2.10.-Falta de soldadura entre componente y la soldadura…….. 61

Figura 2.11.-Componente quebrado o dañado…………………………… 62

Figura 2.12.-Unión de un BGA debido a delaminación de la tablilla……. 63

Figura 2.13.-Componente quebrado o dañado……………………………. 64

Figura 2.14.-Falla de un BGA por separación debido a un mal

diseño del ̈ pad¨……………………………………………………………..... 64

vii



INTRODUCCIÓN.

Esta memoria han sido escrita para aquellos estudiantes de la opciónElectrónica, tanto titulados, así como los que no lo están con el fin de que estén

documentados e informados acerca de los tipos de componentes de SMT,

procesos y maquinaría usada a en la elaboración de tablillas electrónicas de

acuerdo a los últimos avances realizados por la tecnología del silicón para reducir

el tamaño de los componentes, ya que estas tablillas electrónicas son usadas

ampliamente en la industria de telecomunicaciones, automotriz, entretenimiento,

educación, aeroespacial, naval, aviación, juguetes, armas para la guerra.

Por otra parte el fin es indicar los tipos de maquinaría usada para procesar estos

tipos de componentes, como son la sujeción, la colocación y la forma de checar

cada uno al momento de ponerlo en la tablilla electrónica.

Así como también dar a conocer mi trabajo realizado en Altec Electrónica

Chihuahua S.A. de C.V. como compañía ensambladora de productos

electrónicos, en la cual desempeñe mi trabajo por un lapso de 16 años.

viii



CAPITULO I COMPONENTES DE SMT

LLAMADOS ¨CHIPS¨.

1.1 Componentes Obsoletos.

Antes del uso de chips la industria electrónica se distinguió por el uso de

dispositivos de gran tamaño para realizar funciones de emisión electrónica en los

cuales se usaban tubos de vació o válvulas como son:

Diodo.

Tríodo.

Ignitrón.

Los cuales eran muy grandes y ocupaban mucho espacio, además de que su

respuesta era lenta ya que era necesario considerar un tiempo de pre-

calentamiento antes de empezar a funcionar correctamente, por lo cual construir

una computadora o aparatos era demasiado costoso y ocupaba mucho espacio.

1.2 Nomenclatura de los componentes usados actualmente.

Actualmente en la industria electrónica se usan los componentes de SMT

comúnmente llamados ¨ chips ¨, los cuales tienen un tamaño muy pequeño como

son:

Transistores.

Resistencias.

Capacitores.

Bobinas.

Diodos.ix



Circuitos integrados como son PLCC, QFP, BGA, CLCC, MLCC, SOIC.

Microprocesadores de audio y video.

De acuerdo al tipo de componente se tiene los siguientes tipos de componentes

que son los tamaños mas comúnmente usados:

Para resistencias y capacitores también llamados ¨chips¨ planos de cerámica

existen muchos tipos diferentes de paquetes (¨package¨) de montaje de superficie

.Cuando se inventa un nuevo paquete de superficie se crea un nuevo nombre,

estos nombres son usualmente abreviados por sus iniciales .Por ejemplo El ¨Quad

Flat Pack¨ es comúnmente llamado QFP. Desafortunadamente algunos

componentes tienen más de un nombre. Algunas veces esto crea confusión en la

industria. Aquí mostraré la mejor forma de explicar las diferencias entre los

paquetes.

Paquete (¨package¨) contra empaquetado (¨packaging¨).

La palabra paquete (¨package¨) es usada aquí para referirnos a un

componente en su forma física o su contorno ya que para que una máquina

identifique a un componente es necesario que se conozcan las medidas. La

palabra empaquetado (¨packaging¨) es para describir en que forma esta

almacenado el componente que puede ser en rollos de plástico (¨tape and reel¨) o

de papel.

Ejemplo: Plástico (¨tape and reel¨) es el empaquetado.

QFP es el paquete (¨package¨) o forma del componente.

x



Tendencias.

La tecnología de montaje de superficie cambia rápidamente. De cualquier

manera esta tendencia puede ser identificada adecuadamente por la industria, por

medio de información disponible para las empresas, por Internet, cursos y

revistas de esta tecnología, que se distribuyen a la industria de ensamble de este

tipo de componentes.

Nomenclatura de los chips planos.

Los componentes planos son de cerámica y los más comunes son los

capacitores y resistencias.

El tamaño del ¨chip¨ plano es identificado por un código de 4 dígitos.

En los Estados Unidos se usa el código de los 4-dígitos que es medido en

pulgadas. Fuera de los Estados Unidos este código se puede encontrar en

milímetros o pulgadas. Esto podría causar confusión por lo que es importante

verificar en que código se esta usando ya sea métrico o en pulgadas.

Por ejemplo:

Si en los primeros 2 dígitos el código es 12 entonces la longitud del chip plano es

0.12 pulgadas, pero si el código es métrico seria igual a 1.2 mm.

El espesor (T) del componente no esta incluida en los 4-dígitos del código, para

obtener el espesor se debe de buscar la información con el proveedor que lo

manufactura ya que el espesor en las resistencias es constante; pero en los

capacitores es variable de acuerdo al proveedor que lo fabrica, la capacitancía

que tiene el componente, la temperatura de operación por lo que es necesario

xi



hacer ajustes en las máquinas al momento de colocar un componente nuevo

debido al espesor variable del componente.

Aquí se muestran los códigos más comunes para capacitores y

resistencias:

Largo y ancho (L x W)

Código de Tamaño Tamaño aproximado (L x W)

Pulgadas Métrico Pulgadas Métrico

0402 1005 .04¨ x .02¨ 1.0 x .5 mm

0504 1210 .05¨ x .04¨ 1.2 x 1.0 mm

0603 1508 .06¨ x .03 1.5 x .08 mm

0805 2012 .08¨ x 05¨ 2.0 x 1.2 mm

1005 2512 .10¨ x .05¨ 2.5 x 1.2 mm

1206 3216 .12¨ x .06¨ 3.2 x 1.6 mm

1210 3225 .12¨ x .10¨ 3.2 x 2.5 mm

1812 4532 .18¨ x .12¨ 4.5 x 3.2 mm

2225 5664 .22¨ x .25¨ 5.6 x 6.4 mm

Figura 1.1 Tabla de comparación de las medidas de los ¨chips¨.

¨Flat chips¨(chips¨planos). Que son usualmente capacitores y

resistencias.

xii



Donde:

L=¨Large¨ (largo)

W=¨Width¨ (ancho)

T=¨Thickness¨ (espesor)

Figura 1.2 Medidas en largo, ancho y espesor de un ¨chip¨.

Se podrá observar que el nombre del código en pulgadas; equivale

exactamente al tamaño medido en pulgadas por ejemplo:

Código 0402 sus medidas son 0.04 pulgadas de largo por 0.02 pulgadas de

ancho.

Código 0603 sus medidas con 0.06 pulgadas de largo por 0.03 pulgadas de

ancho.

Debido a esto es más fácil determinar las medidas en pulgadas porque coinciden

las medidas con el nombre del código.

Para el sistema en pulgadas se podrá observar que algunos nombres se

empalman como son:

El 1005 en pulgadas con el 1005 métrico.

El 1210 en pulgadas con el 1210 métrico.

Tendencias del chip plano (¨ flat chip ¨):

Actualmente los equipos son capaces de colocar un paquete de 0402 pero no

esta disponible en todo el mundo, de cualquier manera nuevo equipo es

inventado rápidamente para colocar el componente de tamaño más pequeño.

xiii



Aunque entre más pequeños los componentes es más difícil soldarlos y dar

servicio en el campo.

De hecho el paquete 0402 que es el más pequeño y es como una semilla de

pimienta negra que se puede encontrar en la cocina.

Japón es el líder en la minituarización de componentes, las firmas americanas

usan el 1206 y 0805 en resistencias, mientras las compañías japonesas usan

solo el 0805 y 0603. Los americanos lentamente han incorporado resistencias y

capacitores 0603 y 0402 en sus nuevos diseños.

0402 estaba en estado de prototipo en Japón, Estados Unidos y Europa, pero

actualmente el 0201 es el que esta en prototipo.

Figura 1.3 Tendencia de los ¨chips¨ en Estados Unidos de América.

Figura 1.4 Tendencia de los ¨chips¨ en Japón.

Japón es el líder en la minituarización de ¨chips ¨ y cada vez son más pequeños a

medida que avanza la tecnología.

xiv



Empaquetado de los chips planos (¨packaging¨).

Los ¨chips¨ planos vienen empaquetados en rollos, los cuales son de varios

tipos y diámetros como es de 7 pulgadas (178 mm) que es el diámetro estándar

en todo el mundo para capacitores y resistencias. Estos rollos pueden almacenar

5000 resistencias y típicamente de 3000 a 4000 capacitores.

Los rollos de 13 pulgadas (330 mm) son rollos disponibles por orden especial para

usuarios de alto volumen, se puede almacenar más componentes (10000 chips)

y requiere menos manejo que el de 7 pulgadas.

Los rollos de papel son los más usados para almacenar resistencias.

Los rollos de plástico son los más usados para almacenar capacitores de

cerámica de multicapas.

Actualmente existen otra forma de empaquetar los ¨chips¨ planos como son

resistencias y capacitores de los tamaños 0603 y 0402 en un tipo de contenedor

llamado ¨bulk¨, este sistema permite almacenar 20000 chips en un tamaño de 3

cm. X 10 cm. X 2 cm.

Esta forma de empaquetar ayuda a que se tenga un mejor manejo en los

componentes, se garanticé mejor la calidad, y se reduzca el desperdicio de

los componentes.

Figura 1.5 Ejemplo de un rollo de plástico de 7 pulgadas donde se almacenan los

¨chips¨.

xv



Componentes ¨melf¨ (cilíndricos):

Este tipo de componente es cilíndrico y es más popular en Japón y Europa

que en Estados Unidos, sus electrodos son cilíndricos y van unidos en el cuerpo

del componente.

Existen resistencias, capacitores y son mas baratos que los ¨chips¨ planos, pero

requieren un especial manejo durante el ensamble.

El más grande inconveniente del ¨melf¨ es que se puede girar en la soldadura

de pasta durante el ensamble.

También existen diodos ¨melf¨ en paquetes más pequeños.

Figura 1.6 Ejemplo de un ¨chip¨ ¨melf¨ o cilíndrico.

Existe un ¨chip ¨ llamado SOD 80 ¨mini-melf ¨ que mide 1.6 mm x 0.35 mm que es

más pequeño que el normal que se llama ¨SM1 melf̈ que mide 2.5 mm x 5.0

mm.

Capacitores de Tantalum.

En años pasados la industria electrónica adopto la E.I.A. (Americano) y

E.C.Q. (Europea) que son los estándares en tamaño para los capacitores de

tantalum.

xvi



El estándar Japonés es el EIAJ que no es compatible con los estándares

americanos y japoneses.

El E.I.A. y el E.C.Q. establecieron cuatro tamaños estándares. Estos

empaques son designados con las letra A, B, C, D o por sus cuatro dígitos en

sistema métrico. En estos paquetes no esta incluida la altura:

EIA/ECQ Código Medida

Código de tamaño Métrico Métrico

A 3216 3.2 X 1.6 mm

B 3528 3.5 X 2.8 mm

C 6032 6.0 X 3.2 mm

D 7343 7.3 X 4.3 mm

Figura 1.7 Tabla de código de tamaños de los capacitores ¨Tantalum¨.

Figura 1.8 Tamaño del capacitor Tantalum del tipo A, B, C y D.

La banda negra que tiene la figura del capacitor tantalum indica la polaridad del

componente, ya que si se coloca con la polaridad contraria el componente no

funcionaría debidamente.

xvii



Transistores y Diodos.

Los transistores y diodos son rectangulares y son llamados SOT (¨Small

Outline Transistor¨), el Tamaño más popular es el SOT23; existen otros tamaños

como son SOT89, SOT143 y SOT223.

Los japoneses han diseñado el SC59 que es el mismo tamaño que el SOT23.

Además los japoneses han desarrollado el Mini SOT el cual es aproximadamente

la mitad del SOT23.

Figura 1.9 Forma de un SOT 23 es el más popular.

Figura 1.10 Forma de un Mini SOT.

xviii



Motorola desarrollo el paquete llamado DPAK y el DPAK2 para manejar alta

potencia. El DPAK2 fue diseñado para remplazar el popular TO220 que tiene

patas.

Características:

Es para manejar alta potencia.

Viene almacenado en rollo.

Figura 1.11 Forma de un DPAK.

Empaquetamiento de transistores y diodos.

El empaquetamiento más popular para transistores y diodos es el de

plástico mejor conocido como ¨tape and reel¨, los mas pequeños SOT`s son

almacenados en rollos de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro y los paquetes mas

grandes como son el DPAK y el DPAK2 son normalmente vendidos en rollos de

13 pulgadas (330 mm).

xix



Cantidad típica de componentes en rollo:

Paquete Cantidad

SOT23 3000

SOT89 1000

SOT143 2000

SOT 223 1000

DPAK 2500

SOD80 2500

SM1 MELF 1500

Figura 1.12 Tabla de cantidad de ̈ chips¨ de transistores y diodos almacenados

en rollos.

Estilos de patas en los circuitos integrados (IC´s).

Comenzaremos aprendiendo los tres estilos básicos de patas usados en

los circuitos integrados y cada estilo tiene un nombre que va relacionado con la

forma que tiene cada pata.

Alas de gaviota o ¨gull wing¨:

¨Gull wing ¨ o alas de gaviota son patas muy pequeñas y muy frágiles, y

por lo tanto pueden ser fácilmente dañadas y deben ser manejadas con un gran

cuidado. Las ¨gull wing¨ son usadas para obtener el número más alto de patas en

un circuito integrado ya que es posible tener de 40 a 80 patas por pulgada lineal

xx



(15 a 33 patas por cm.) en un circuito integrado, este tipo de patas son fácil de

inspeccionar después del soldado.

Figura 1.13 Forma de la pata de alas de gaviota o ¨gull wing ¨.

En forma de J o ¨J-Leads¨.

Las ¨J-leads ¨ son las patas más robusta o fuertes que las ¨gull wing ¨, de

cualquier manera estas patas necesitan más espacio en el soldado, con las ¨J-

leads ¨ podemos tener hasta 20 patas por pulgada lineal (8 patas por cm.) en un

circuito integrado.

Figura 1.14 Forma de la pata en forma de ¨J ¨ o ¨J-Lead ¨.

xxi



Patas planas o ¨flat leads¨:

¨Flat leads ¨ o patas planas son también usadas en los circuitos integrados,

este tipo de componentes con estas patas deben de ser almacenadas en

contenedores especiales para prevenir el daño de las patas. Las ¨flat lead¨ son las

patas mas usadas en los circuitos integrados.

Figura 1.15 Forma de la pata plana o ¨flat-lead¨.

Familia de circuitos integrados de ¨ SMT ¨.

Los tipos de paquetes (¨package¨) de montaje de superficies en los

circuitos integrados son agrupados en familias.

El ¨Flat Pack¨ es una vieja tecnología.

El ¨Quad Flat Pack¨ y el TSOP son las más nuevas tecnologías.

Cada familia tiene ciertas características en común como los estilos de patas, el

¨pitch¨ (distancia entre centro de cada pata), el tamaño del cuerpo y tipo de

material con que se construyo.

Familia de los SOIC (¨Small Outline Integrated Circuit¨).xxii



Figura 1.16 Ejemplo de un circuito integrado.

PLCC (¨ Plastic Leaded Chip Carrier¨).

Es el circuito integrado más popular con patas en forma de ¨J¨ esta

disponible de 18 a 84 patas, pero existen hasta con 100 patas y es surtido en tubo

o rollos, es construido en plástico, cerámica CLCC y metal conocido como MLCC.

El PLCC es el más fácil para ser reparado y ha sido usado por décadas porque

es el más común.

CLCC= ¨Ceramic Leaded Chip Carrier¨.

MLCC= ¨Metal Leaded Chip Carrier¨.

Figura 1.17 Ejemplo de un PLCC.

QFP (¨Quad Flat Pack¨).xxiii



Es un circuito integrado que tiene un alto número de patas y es conocido como

¨fine pitch¨ ya que las patas son de las ¨Gull Wing¨ y tienen una separación desde

(0.65 mm) hasta (0.3 mm).

Figura 1.18 Ejemplo de un QFP.

BGA ¨Ball Grid Array¨.

La más nueva tecnología usada es la BGA ¨Ball Grid Array¨ que consiste

en componentes con bolas que se soldan en los ¨pads¨ en lugar de patas, en este

tipo no existen problemas de coplanaridad. Se tiene más conexiones que los QFP

´s en componentes más pequeños.

Este tipo de componentes también son conocidos como SGA´s, LGA´s,

OMPAC´s, y PPAC´s. Todos ellos tienen bolas para ser soldadas o columnas y

pueden ser fabricados en plástico o cerámica.

La cantidad de bolas es de 25 a 625 que han sido propuestas en arreglo de

matrices de 5 x 5 a 25 x 25.

En este tipo de componentes no es necesaria una impresión de pasta de

precisión y además se requiere un perfil estándar para soldarlos.

Los BGA´s están diseñados con cavidades hacia abajo y hacia arriba de 1.5 mm

a 1.27 mm que son los tamaños estándar.

xxiv



Figura 1.19 BGA con cavidades hacia arriba (¨cavity up¨).

Figura 1.20 BGA con cavidades hacia abajo (¨cavity down¨).

Capitulo II PROCESOS DE SMTxxv



(SURFACE MOUNT DEVICE).

2.1 TIPOS DE PROCESOS.Existen dos tipos de procesos que son usados en la elaboración de tablillas

electrónicas el cual uno es a base de pegamento o curado y el otro es a base de

soldadura de pasta o reflujo.

En la tablilla electrónica se tienen 2 lados una de abajo llamado ¨BOTTOM¨ y otro

de arriba llamado ¨TOP¨, para efectos de ubicarnos en cada proceso y determinar

en cual parte de tablilla estamos trabajando, de acuerdo al proceso que se esté

realizando.

El proceso de pegamento normalmente es realizado por la parte de abajo de la

tablilla electrónica llamado ¨BOTTOM¨ y consiste normalmente de ¨ chips ¨ que

son transistores, bobinas, resistencias y capacitores del tamaño 0402, 0504,

0603, 0805, 1005, 1206, 1210,1812, 2225, SOT23, SOT89, SOT223, SOD80,

SM1, ¨melf¨.

El proceso de soldadura normalmente es realizado por la parte de arriba de la

tablilla electrónica llamado ¨TOP¨ y consiste normalmente de ¨ chips ¨ que son

transistores, resistencias, capacitores, del tamaño 0402 , 0504, 0603, 0805, 1005,

1206, 1210, 1812, 2225, SOT23, SOT89, SOT223, SOD80, SM1, melf. circuitos

integrados (IC´s) como son PLCC, QFP, BGA, LCC, en este proceso se colocan

los circuitos integrados, debido a que su peso es mayor y se debe tener más

cuidado en el manejo.

2.2 PROCESO DE COLOCACION DE COMPONENTES

xxvi



(¨PLACEMENT¨).

Para el proceso de colocación de componentes se puede realizar con soldadura

de pasta o pegamento en las tablillas electrónicas.

Factores determinantes para la colocación de componentes.

Cuando se colocan componentes de montaje de superficie en tablillas

electrónicas hay muchos factores a considerar, aquí mencionaremos los más

esenciales:

1.-EQUIPO.

Esta maquinaría es muy especial ya que tiene las características de que es

capaz de reconocer los componentes de acuerdo a lo siguiente:

1.1.- De medidas en largo (¨large¨) y ancho (¨width¨).

1.2.-Espesor (¨tickness¨).

1.3.- Revisa el contorno del componente, el color, brillo, marcas especiales

llamadas fiduciales.

1.4.-Revisa si tiene patas y de que tipo son como las tipo ¨ J ¨, las planas y las

¨gull wing¨, además revisa el número de patas que tiene el componente o circuito

integrado.

1.5.-Checa si es un transistor, resistencia, capacitor, o circuito integrado ya sea

PLCC, QFP, BGA.

La máquina recoge los componentes por medio de vacío en una estación llamada

¨pick up¨ y los pone en una estación llamada ¨placement¨.

xxvii



Estaciones más importantes en la máquina de colocación de componentes:

Estación de agarre o ¨pick up¨ del componente.

Estación de corrección de giro del componente.

Estación de reconocimiento o ¨recognition¨ del componente.

Estación de colocación de componentes o ¨placement¨.

Estación de descarga, donde se tiran los componentes que no se

colocan.

Estación de preparar herramienta para agarrar el componente.

Requerimientos en los equipos:

Para tener una buena colocación de componentes se requiere:

Una máquina de colocación.

Movimiento de ejes x, y, y teta.

Cabezas de colocación de componentes.

Boquillas (¨nozzles¨).

Soporte para las tablillas.

Sistema de visión.

Precisión y repetibilidad en la colocación de componentes.

¨Feeders¨ (alimentadores de componentes).

¨Software¨ (programa para poner los componentes).

2.-METODO.

xxviii



Los siguientes son los diferentes métodos que se usan en las máquinas para

determinar, cada parámetro necesario en la colocación de componentes:

Parámetros de colocación de los componentes.

Datos de visión, necesario en cada componente.

Datos de los componentes.

Tipos de boquillas (¨nozzles¨) para colocar los

componentes.

Método de sujeción de la tablilla y soporte de la misma.

Método para realizar cambios rápidos (¨changeover¨).

Método de producción.

3.-MATERIALES.

Estos son los tipos de materiales que son necesarios para, colocar los

componentes en tablillas electrónicas.

Componentes.

Tablillas

o Tablilla plana.

o ¨Pads¨ planos.

Soldadura de pasta.

Pegamento

4.-MEDIO AMBIENTE.xxix



Son las condiciones necesarias para tener un buen ambiente, para tener un

producto de Calidad.

Área de Producción

o Libre de polvo y suciedad.

o Buena circulación de aire.

o Buena humedad del aire.

o Adecuada temperatura.

5.-MANO DE OBRA.

Requisitos necesarios en personal para que las máquinas funcionen

adecuadamente y nos de cómo resultado un producto de buena calidad.

Entrenamiento.

Conocimiento

Conciencia.

Autoridad.

Todos estos cinco factores de los grupos anteriores son diferentes pero

importantes; porque todos juegan un papel importante para obtener un

resultado de calidad en el producto de acuerdo a las necesidades de cada

empresa.

Enseguida detallaremos más a fondo cada uno de estos cinco factores.

1.- EQUIPO DE COLOCACION DE COMPONENTESxxx



(¨PLACEMENT¨).

La primera máquina de colocación de componentes fue introducida

en los recientes años 80´s llamadas ¨pick and place machine¨, con solo

una cabeza de colocación de componentes eran mecánicas y eran muy

lentas ya que colocaban alrededor de 1000 a 2000 chips por hora.

Ultimamente tenemos otro tipo de máquinas de torreta con cabezas, que

tienen sistemas de alineación por visión, este tipo de máquinas fueron

diseñadas para colocar rápidamente componentes pequeños y también

para colocar componentes de precisión como son los ¨fine pitch¨ (circuitos

integrados con patas muy pequeñas que requieren muy buena precisión en

su colocación). Esto ha cambiado el concepto de producción con máquinas

solas a un sistema completo de líneas, con máquinas de todas las

aplicaciones. Desde mediados de los 90´s las máquinas de ¨pick and

place¨ han tenido un gran cambio, desde máquinas con una sola cabeza

con ¨chucks¨ mecánicos a máquinas con múltiple cabezas con completa

visión que manejan ambas partes, pequeños y grandes componentes con

la más alta producción por metro cuadrado. Los tipos de máquinas de ¨pick

and place¨ tienen los tipos más flexibles de máquinas las cuales manejan

una alta velocidad de colocación de componentes que pueden ser

colocados con muchas opciones. Enseguida se indican los diferentes

tipos de tecnología existentes:

xxxi



Figura 2.1 Tecnologías de posicionamiento de componentes.

La mayor diferencia entre las máquinas de ¨pick and place¨ y las de torreta

son que la transportación de los componentes del ¨feeder¨ a la tablilla (¨PCB¨) es

diferente.

Las máquinas de ¨pick and place¨ tienen una cabeza que esta montada en un eje

de coordenadas X, Y agarra los componentes de un ¨feeder¨ y lo transporta a

una posición de la tablilla la cual esta fija en una parte central de la máquina.

En el tipo de máquina con torreta, las cabezas giran y agarran los componentes

en una posición y lo ponen en otra posición, los ¨feeders¨ son movidos a la

posición de agarre (¨pick¨) y la tablilla es movida a la posición de colocación

(¨placement¨).

Muchas máquinas de colocación mueven los componentes del ¨feeder¨ a la

posición de colocación (¨placement¨) en la tablilla usando boquillas de vacío

(¨vacuum nozzles¨). Existen diferentes tipos de boquillas de vacío que son

diseñadas para manejar diferentes tipos de componentes también existen

máquinas con con un sistema automático de cambio de boquillas durante la

ejecución del programa y algunos componentes tienen una boquilla apropiada

para su colocación, además algunas máquinas usan boquillas especiales con

xxxii



pinzas mecánicas para colocar componentes deformes que no pueden ser

manejados por medio de vacío.

El soporte de la tablilla en la máquina es esencial para tener una buena

colocación de los componentes, en muchas máquinas se usan herramientas

como son pernos (¨pins¨) para fijar la tablilla, por lo tanto es necesario que la

tablilla tenga orificios en una posición específica para sujetarla adecuadamente.

Pero muchos de los nuevos diseños en la colocación de componentes de SMD se

usan sistemas de sujeción que consiste en sujetar la tablilla en los bordes con

pistones neumáticos, que son usados para presionar la tablilla por el borde y

mantenerla fija, este sistema es muy flexible y no necesita orificios.

Para el reconocimiento de las tablillas antes de colocar componentes se usa un

método de reconocimiento por medio de fiduciales y existen dos sistemas:

El más usado es el de reconocimiento por cámara, alternativamente algunas

máquinas usan una luz de reconocimiento para las marcas de fiduciales. Los

fiduciales son marcas de cobre que están impresas en la tablilla existen

diferentes tipos y formas que pueden ser: círculos sólidos, cuadrados sólidos, en

forma de diamante, etc. dependiendo del sistema de visión de la máquina, pero

para asegurar un buen reconocimiento el fiducial debe tener un milímetro de área

y no debe tener ¨solder mask¨. El reconocimiento de las marcas llamadas

fiduciales es hecha para compensar la alineación incorrecta de la tablilla en la

máquina. Usualmente se usan dos marcas de fiduciales los cuales deben ser

programados en forma diagonal en la tablilla, algunas máquinas usan tres

marcas de fiduciales para tener una mejor precisión en la corrección del

alineamiento de la tablilla. Para componentes de ¨fine pitch¨ (distancia muy

xxxiii



pequeña entre patas de un circuito integrado) la marca de fiducial es puesta

cerca del componente y en diagonal para asegurar una colocación de precisión.

Para reconocimiento y alineación de componentes existen dos sistemas

de visión disponibles: ¨back-lighted¨ (luz por atrás del componente) y ¨front-

lighted¨ (luz por el frente del componente). En el sistema de luz por atrás del

componente la cámara solo ve una sombra del componente. En el sistema de luz

por la parte frontal del componente la cámara ve detalles en colores oscuros y en

colores claros, ambos tipos de sistemas los usan las máquinas y son

recomendados para tener un buen reconocimiento de todos los tipos de

componentes.

La operación de los sistemas de visión puede ser algunas veces de forma

diferente. El término de ¨visión on the fly¨ es usualmente usada para máquinas

de ¨pick and place¨ (recoger y colocar) con la siguiente operación: El

componente es recogido y movido arriba de la cámara para su reconocimiento,

alineación y después es movido a la posición de colocación en la tablilla.

Pero pocas máquinas usan una ¨real visión on the fly¨ ya que los componentes

son recogidos pero son movidos directamente a la posición de colocación de la

tablilla y durante el movimiento, una cámara que esta puesta en la cabeza de

colocación de componentes realiza la función de reconocimiento y alineación del

componente. En las máquinas de torreta y cabeza se realiza el reconocimiento

cuando el componente pasa por la cámara y después es colocado en la tablilla.

Algunas máquinas usan un sistema de láser o sistema de ¨LEDS¨ para

alineación de pequeños componentes en lugar de cámaras, los componentes son

iluminados por un lado y un sensor de ¨CCD¨ especial en el lado opuesto registra

xxxiv



el tamaño del componente y la orientación del componente es determinada

cuando es girado por medio de la boquilla de vacío.

La precisión y repetibilidad en la colocación de componentes de SMD en esta

máquinas es el resultado de muchos parámetros como son: precisión en el

movimiento de los ejes, resolución de la visión de las cámaras y reconocimiento

del láser, algoritmos de visión, fijación de la tablilla, coordenadas de los

programas, datos de los componentes, características del material de los

componentes, la tablilla, etc.

Las máquinas de SMD pueden ser adaptadas con muchos accesorios como son:

o Verificación del número de parte por medio de código de barras.

o Monitoreo de la eficiencia de máquina y los feeders.

o Sistema para checar la complanaridad de los componentes.

o Carritos de ¨feeders¨ (¨feeder trolleys¨).

o Sistema de cambio automático de cambio de boquillas.

Feeders:

Los componentes de SMD son fabricados en diferentes tipos de rollos de

acuerdo al tipo componente como es 0402, 0603, 0805, 1206, SOT23, PLCC,

QFP, BGA y de acuerdo al ancho del plástico, es necesario diferentes tamaños de

feeders (alimentadores de componentes).

xxxv



Alimentadores para plástico (¨tape feeders¨):

Son usados para alimentar componentes empaquetados en plástico,

existen diferentes tipos de plásticos en ancho y espesor dependiendo del tipo y

tamaño del componente. Existen plásticos de 8 mm, 12 mm, 16 mm, 24 mm, 44

mm, 56 y 72 mm de ancho, en el cual los componentes son almacenados en un

contenedor que tienen un plástico transparente para cubrirlos y así poder verlos

como es forma, la especificación del plástico esta determinada por la norma EIA-

481-1-A. El ancho del contenedor del componente varía de 2 mm a 72 mm (en

pasos de 4 mm). Los ¨feeders¨ de diferente manufactura pueden ser manejados

de diferente manera, ellos pueden ser activados de forma mecánica, de forma

neumática, eléctrica o por motores de pasos.

Alimentadores para papel (¨paper feeders¨):

Son usados para alimentar componentes que vienen en papel y

normalmente son las resistencias, debido a que no tienen variación en el

espesor.

Alimentadores a granel (¨bulk feeders¨):

Son usados para alimentar componentes entregados en un contenedor

llamado ¨bulk¨, este contenedor puede almacenar hasta 20,000 componentes. El

contenedor es colocado en un feeder especial para ¨bulk¨ y los componentes caen

xxxvi



en un pequeño chaflán, donde aire comprimido los mantiene y los forza a estar

en una posición de agarre. Estos feeders son diseñados para un componente en

específico y nos ayudan a disminuir el tiempo de cargado de material en las

máquinas y por lo tanto aumenta la producción de tablillas electrónicas en las

empresas.

Alimentación por medio de charolas (¨tray feeders¨):

Son charolas usadas para alimentar componentes grandes, los cuales

vienen en charolas, existen diferentes tipos, se puede usar solo algunas charolas

que son usadas para un trabajo específico que puede ser en lanzamiento de

nuevos productos o prototipos. Algunas máquinas permiten poner charolas

sencillas dentro de la máquina en un lugar específico. Otra manera es mantener

alimentada la máquina con una unidad específica de manejo de charolas. Esta

unidad tiene un sistema de elevador para almacenar y mover las charolas

necesarias por cada producto una por una dentro de cada máquina.

Software de programación:

La programación del software necesario para generar programas depende

de los productos producidos y la frecuencia del cambio de programa. Si tenemos

muchas diferentes tablillas que necesitamos producir y los programas son

cambiados frecuentemente, es necesario tener una PC (computadora) y un

sistema de programación es necesario para agilizar los cambios más rápido. El

CAD de datos de la tablilla y el archivo BOM (Bill Of Material) será usado para

xxxvii



generar el programa de colocación de componentes, realizando un programa de

esta manera puede ser hecho en menos de una hora. Si la línea de ¨placement¨

produce un solo producto que es raramente cambiado, el programa puede ser

hecho directamente en la máquina o en un simple sistema de programación.

Hacer un programa directamente en la máquina puede tomar varios días.

2.- METODO DE COLOCACION DE COMPONENTES

(¨PLACEMENT¨).

Hay tres diferentes materiales usados para mantener los componentes después

de la colocación los cuales son:

1.- Soldadura de pasta (¨solder paste¨).

2.-Fijarlos por medio de pegamento.

Varias cosas son importantes para una óptima colocación de componentes en la

máquina y algunos de estos puntos será discutidos más adelante, por ejemplo: El

programa de colocación de componentes, datos de los componentes, boquillas,

soporte de la tablilla, sistema de fijación, productividad y cambios rápidos.

Programa de colocación/datos:

El programa de colocación, el sistema de reconocimiento de datos y otros datos

relacionados con los componentes son importantes para tener un producto de

calidad. Los datos de los componentes que son necesarios para las máquinas son

muy variados. Algunas máquinas obtienen los datos por medio del programa dexxxviii



colocación y otros tienen diferentes bases de datos con información acerca de los

componentes, feeders, charolas, etc. almacenados en la máquina. Para asegurar

la calidad y precisión de la colocación de los componentes, es importante que

todos los datos sean determinados correctamente y los componentes sean

manejados correctamente. Muchas fallas continuas se deben a que no se tienen

los datos correctos de los componentes y estos causan mala calidad y

desperdicio de material.

Boquillas (¨nozzles¨):

Las boquillas deben ser apropiadas al componente para asegurar la confiabilidad

de la transportación del componente. Enseguida se muestra 3 tamaños de

boquillas que son reconocidas por sistema de visión de las máquinas.

Figura 2.2 Boquillas o ¨nozzles¨.

Las cabezas de colocación mecánicas tienen un número de tenazas que alinean

el componente en el centro de la boquilla de vacío y enseguida lo colocan en la

tablilla electrónica.

xxxix



Soportes de la tablilla y sistema de fijación:

Las máquinas que son usadas para manufacturar los productos son muy

optimistas y teóricas en el rate de colocación de componentes que proporcionan.

La capacidad de la máquina esta determinada por cph (componentes colocados

por hora) los cuales solo serán posibles en optimas condiciones, donde se fábrica

las máquinas se hace una prueba con una tablilla especialmente diseñada y los

feeders son colocados para una posición de agarre óptima. El rate de colocación

de componentes depende del diseño de la tablilla y de los componentes usados

en la tablilla.

Pero la productividad de las máquinas de colocación de componentes también

depende de los cambios de un producto a otro, tiempo perdido debido a cambio

de rollos vacíos y a un desbalanceo entre las cargas de las máquinas de

colocación de componentes.

Para obtener la mejor eficiencia en la línea de colocación de componentes, es

importante minimizar el tiempo perdido y el tiempo de espera. La clave es

organizar la línea. Los japoneses tiene la filosofía del justo a tiempo que incluye

una herramienta llamada SMED (¨Single Digit Minute Exchange or Die¨) que

describe 3 pasos para reducir el tiempo perdido debido a los cambios de

modelo:

1.-Reorganizar el trabajo al momento de realizar un cambio de modelo.

2.-Realizar pequeñas inversiones en la racionalización de tareas.

3.-Grandes inversiones en mejoras y estandarización en operaciones.

xl



La idea es que en pasos mover el tiempo usado para los cambios de modelo

desde un ¨ cambio interno ¨ a ¨ cambio externo ¨. El ¨ cambio interno ¨ son las

actividades que se requiere sean hechas mientras la máquina esta parada. El ¨

cambio externo ¨ son las actividades que son realizadas cuando la máquina esta

produciendo.

Se muestran enseguida 2 ejemplos para demostrar el efecto de un SMED en la

productividad de una máquina de colocación de componentes:

En el ejemplo 100 tablillas van a ser producidas y colocados 500 componentes en

cada una de la tablillas. El rate de la máquina es de 10,000 cph y el tiempo de

cargado de la tablilla es de 5 segundos (igual a 0.0014 Hrs.). 75 Feeders son

usados, todos con rollos de 5,000 componentes. El cambio de cada rollo es de 4

minutos (igual a 0.067 Hrs.). El colocar un feeder en el banco de Feeders o carrito

toma 0.5 minutos (igual a 0.008 Hrs.) el ajuste del ¨conveyor¨ o transportador

toma 10 minutos (igual a 0.17 Hrs.).

Ejemplo 1 (El peor caso):

Análisis de un cambio de producto en las máquinas de colocación de

componentes parando la máquina para realizar el cambio.

Se empieza a cargar los feeders para el siguiente producto cuando se ha

completado la producción. La máquina de colocación tiene barras de feeders fijos.

-Cambiar rollos en feeders: 75 feeders x 0.067 hrs. =5.03 Hrs.

-Cargar los feeders en al banco: 75 feeders x 0.008 hrs. =0.60 Hrs.

-Ajuste de los conveyors y soportes de la tablilla: =0.17 Hrs.

xli



-Tiempo efectivo de colocación:((100 tablillas x 500 comps.)/

10,000 cph)+ (100 tablillas x 0.0014 hrs.) =5.14 Hrs.

-Cambio de rollos vacíos: =0.67 Hrs.

Tiempo total: 11.61 Hrs.

Calculado en componentes por hora el resultado nos da 4307 cph. El tiempo de

trabajo del operador es de 11.61 Hrs.

Ejemplo 2 (El mejor de los casos):

Análisis de un cambio de producto en las máquinas de colocación de

componentes sin que se pare la máquina para realizar el cambio.

El mismo trabajo puede hacerse en menos de la mitad de tiempo si la

organización se hace diferente. En el ejemplo 2 se asume que los feeders son

puestos en carritos manuales (¨trolleys¨) y 2 juegos de carritos están disponibles

con juego doble de feeders disponibles y para poner los carritos con feeders en

la máquina se toman 5 minutos (igual a 0.08 Hrs.) Dos operadores van a ser

necesarios: Uno para operar la máquina y otro para cargar los feeders para el

siguiente trabajo. Los feeders son preparados previamente para cada cambio

cuando se vacían. Para cambiar 2 feeders toma 0.5 minutos (igual a 0.008 Hrs.).

-Carrito de feeders puestos en la máquina =0.08 Hrs.

-Ajuste de los conveyors y soportes de la tablilla: =0.17 Hrs.

-Tiempo efectivo de colocación:((100 tablillas x 500 comps.)/

10,000 cph)+ ( 100 tablillas x 0.0014 hrs.) =5.14 Hrs.

xlii



-Cambio de feeders vacíos completos (100 tablillas x 500 comp.)/

(5,000 comps. x 0.008 Hrs.) =.0.08 Hrs.

Tiempo total: 5.47 Hrs.

Calculando el número de componentes por hora nos da 9141 cph. El esfuerzo de

los operadores es aprovechado ya que se aumenta la productividad a más del

doble.

En las líneas de colocación de componentes con máquinas puestas en forma

secuencial, es importante balancear la línea, para obtener la más alta

productividad, cada máquina de colocación de componentes debe trabajar

aproximadamente el mismo tiempo, si no sucede así el ¨rate¨ de colocación de

componentes dramáticamente se baja.

Conclusión: Invertir un poco más en feeders, carritos de feeders, balanceo de la

línea y re-organizar el trabajo en los cambios de modelo, fácilmente aumentara la

productividad igual a la inversión de otra máquina pero por abajo del 20% al 30

% de el costo. También el tiempo del operador puede ser ahorrado si algunos de

los componentes son almacenados en feeders eliminando el cambio de rollos.

3.- MATERIAL.

Tres tipos de materiales son determinantes en el proceso de colocación de

componentes y que son:

3.1.-Componentes.

3.2.-Tablillas.

3.3.-Soldadura de pasta o pegamento.

xliii



3.1.-Componentes:

Una variación en las dimensiones, forma y color de los componentes puede

jugar un papel importante en el desempeño de la colocación de componentes; los

componentes que tienen un máximo o un mínimo de tolerancia permitido en los

parámetros de visión son rechazados, los componentes de diferentes vendedores

pueden tener diferente color y superficie; esto puede causar problemas en el

proceso de visión resultando una mala alineación o rechazo de los componentes.

3.2.-Tablillas:

Lo plano de la tablilla y el área donde se va a soldar los componentes es

esencial para tener una colocación de calidad en los componentes. Si la tablilla

esta inclinada o girada, el resultado puede ocasionar componentes desalineados

o componentes ausentes.

Una altura no uniforme en los ¨pads¨ de soldadura puede dar un resultado de

componentes desalineados. Las patas de los componentes se podrían deslizar de

abajo hacia arriba en el ¨pad¨ de soldadura. Una desigualdad en altura de los

fiduciales puede causar una mala lectura en ellos y por lo tanto tener una mala

colocación en los componentes o rechazar la tablilla.

3.3.-Soldadura de pasta/pegamento:

La adherencia de la soldadura de pasta y la precisión de la soldadura de

pasta o el pegamento es esencial para tener una buena calidad en la colocación

de los componentes. La soldadura de pasta o el pegamento deben mantener el

xliv



componente adherido en su lugar antes de que sea refluida la soldadura o el

pegamento sea curado.

4.- MEDIO AMBIENTE.

El polvo y la suciedad en las tablillas y en el aire del ambiente pueden

obstruir los filtros del sistema de vacío usado para agarrar y colocar los

componentes por consiguiente nos da errores en el agarre de componentes. Por

lo tanto es muy importante que las tablillas sean almacenadas en paquetes

sellados y si es necesario limpiarlas antes de usarlas. El área de producción debe

estar necesariamente muy limpia para evitar este tipo problemas. Un aire

corriente y altas temperaturas en el área de producción, pueden generar

evaporación de los solventes de la soldadura de pasta y por lo tanto hacer que se

seque, debido a esto se puede tener componentes ausentes en la tablilla, si la

soldadura no esta suficiente pegajosa los componentes pueden ser sacados fuera

de la tablilla después de ser colocados.

5.- MANO DE OBRA.

El proceso de colocación de componentes es un proceso muy sensible con

respecto a la preparación de los componentes, soporte de la tablilla, boquillas,

etc. el operar una máquina de colocación de componentes es un trabajo muy

técnico, hay muchos parámetros que deben ser comprendidos y entendidos por el

operador de la máquina. Por lo tanto los operadores deben de estar entrenados

y experimentados, deben de ser capaces de corregir fallas que suceden a diario.xlv



Los operadores deben de tener una buena organización alrededor de la línea de

colocación de componentes para obtener una alta Productividad (¨througtput¨).

Lista de las fallas relacionadas con la colocación de Componentes:

Bolas de soldadura (¨solder balling¨):

Bolas de soldadura son frecuentemente un resultado de la combinación de

mucha soldadura con pasta presente en el ¨pad ,̈ y la liberación de los gases de

los solventes durante el reflujo en la fase de precalentamiento. Pero esto puede

ser un resultado de demasiada fuerza de colocación de componentes en los y

por lo tanto la soldadura de pasta es presionada demasiado fuerte abajo del

componente y forma una bola cuando la soldadura es refluida.

Componente parado y girado:

Es causado por desigualdad en el soldado en las 2 terminales de un

componente en relación a la colocación, esto puede pasar si un componente esta

desalineado y toca solo la soldadura de pasta solo en uno de sus ¨pads¨.

La tensión de superficie de la aleación de soldadura fundida hace que el

componente se levante y se quede parado al final del reflujo. Es usual en los

componentes de tamaño 0805, 0603 y más pequeños.

Cortos de soldadura:

Frecuentemente visto en componentes de ¨fine pitch¨ y es usualmente causado

por una impresión no precisa, pero la mala alineación de componentes de ¨fine

pitch¨ pueden causar que las patas se pongan en corto.

xlvi



Componente ausente:

Componente ausente sucede después de la colocación de componentes

puede ser causado por soldadura de pasta seca, por lo que el componente no se

pega en la soldadura de pasta y se mantendrá en la boquilla. Cuando existe

demasiado poco o ningún soplo de la máquina en la boquilla aumentara también

este riesgo, de componentes ausentes; pero también un soplo demasiado alto

de la máquina después de la colocación puede tirar el componente lejos de la

soldadura de pasta que se encuentra en los ¨pads¨. Este problema puede suceder

también en tablillas inclinadas o giradas debido a una mala altura de colocación

de la tablilla con respecto a los componentes.

Figura 2.3 Componente ausente o ¨missing part¨.

Componente desalineado.

Un componente desalineado después de la colocación de componentes

puede ser el resultado de fallas en la lectura de los fiduciales debido a pobre

superficie en la tablilla o si la tablilla no es fijada correctamente y se mueve

xlvii



después de la lectura del fiducial. También la pobre calibración de la máquina de

colocación de componentes o el desgaste de las partes de la máquina puede

causar este problema. Este problema puede ser en tablillas giradas o inclinadas

o tablillas con desigual altura en la superficie de los ¨pad ¨.Una pobre visión que

se le da de ajuste para un componente en particular o una flecha de la máquina

ligeramente doblada también puede causar una desalineación de los

componentes.

2.2 PROCESO DE CURADO DE PEGAMENTO.

Este proceso consiste en que los componentes como son transistores,

resistencias, capacitores, bobinas, diodos, circuitos integrados (IC´s) son

colocados en una tablilla electrónica de la siguiente forma:

Se debe colocar el pegamento en el centro de los ¨pads¨ (pistas del componente)

con una cantidad de pegamento de acuerdo al tipo de componente que se

requiera en esa posición ,existen dos formas de colocar el pegamento en los

pads una es por medio de:

Máquina de dado (mejor conocidas como ¨Glue Die¨): En esta máquina se tiene

un sistema de refrigeración que se encarga de mantener el pegamento a una

temperatura adecuada entre 15 y 20 grados centígrados, para evitar que se haga

agua.

En la maquina de dado, la colocación del pegamento se realiza por medio de un

herramental llamado dado el cual tiene una infinidad de ¨pins¨ (agujas) de

xlviii



acuerdo a la cantidad de componentes que se requiera para ese modelo

especifico de tablilla.

2.3 PROCESO DE REFLUJO DE SOLDADURA.

Este proceso es realizado en la tablilla electrónica para soldar

componentes como son transistores, resistencias, capacitores, bobinas, diodos,

circuitos integrados (IC´s) que son colocados en una tablilla electrónica de la

siguiente forma:

La soldadura que esta en forma de pasta es colocada por medio de una máquina

llamada ¨screen printer¨ o Impresora de pasta la cual coloca la pasta en los pads

(pista de los componentes) de la tablilla por medio de un herramental llamado

¨STENCIL¨, el cual consiste de infinidad de perforaciones cuadradas o

rectangulares de acuerdo a la cantidad de componentes que se requiera para ese

modelo en especifico.

Partes más importantes de la maquina ¨Screen Printer¨:

1.- Rieles

2.- Caja de vacío.

3.- Eje X.

4.- Eje Y

5.- Eje Zxlix



6.- Cámara superior.

7.- Cámara inferior.

La forma de colocar la pasta en la tablilla es de la siguiente forma:

Primeramente para que una tablilla sea procesada por la maquina ¨screen printer¨

es necesario hacer un programa, donde se le indique a la máquina las medidas

de la tablilla en largo(X), ancho (Y), altura (Z), fiduciales de la tablilla y del

¨STENCIL¨ parámetros de barrido de la navajas, velocidad de las navajas, el

programa se tiene que hacer exclusivamente en la máquina.

En la máquina ¨Screen Printer¨ debe de ponerse el ¨STENCIL¨ que se requiera

para la tablilla, de acuerdo al modelo que se requiera producir, hay que nivelar

las navajas de la máquina con respecto al ¨STENCIL¨ y ponerle una cantidad

adecuada de pasta en uno de los extremos del ¨STENCIL¨, para que de aquí se

basen las navajas para el barrido.

La tablilla entra por unos rieles a la máquina y es posicionada en la parte central

de la máquina, donde hay un ¨fixture¨ que es de la medida de la tablilla en largo y

ancho que se levanta junto con la tablilla, la sujeción de la tablilla es por medio de

vacío, después la cámara inferior lee los fiduciales del ¨stencil¨ y al mismo tiempo

la cámara superior lee los fiduciales de la tablilla para ajustarla y quede centrada

para la colocación de la pasta, cuando el centrado quedo realizado, bajan las

navajas y barren la pasta hacia el lado del eje y, después es colocada la pasta al

momento de hacer el barrido por medio de una de las navajas, con esta acción se

l



queda solo la pasta en los agujeros del ¨stencil¨ que vienen siendo los ¨pads¨ de

los componentes; se baja lentamente el ¨fixture¨ y se separa la tablilla del ¨stencil¨,

la tablilla es vuelta a poner en los rieles de la máquina para luego sacarla y ya

esta lista para el siguiente proceso que es el de colocar los componentes.

En el Proceso de Reflujo, la soldadura de pasta impresa en la tablilla se funde en

un horno para formar los puntos de unión.

Figura 2.4 Impresión de pasta en ¨STENCIL¨.

FACTORES DETERMINANTES EN EL

PROCESO DE REFLUJO.

1.-EQUIPO.

El equipo que es un horno debe contar con estas características:

Horno:

o

Transportador.

li



o Soporte central.

o Zonas de calentamiento.

o Zonas de enfriamiento.

2.-METODO.

Es el método para que la soldadura de pasta sea cambiada a estado sólido por

medio de un perfil de soldado en un horno de reflujo el cual tiene las siguientes

etapas.

Perfil de soldado.

o Precalentamiento.

o Secado.

o Reflujo.

o Enfriamiento.

o Velocidad del transportador.

3.-MATERIALES.

Son los materiales usados necesarios para tener un buen soldado de los

componentes en una tablilla electrónica.

Soldadura de pasta.

o Flux.

o Adherencia.

o Aleación de la composición.

o Aleación de las partículas.

lii



Componentes.

Superficie de los pads de la tablilla.

Atmósfera del soldado.

4.-MEDIO AMBIENTE.

Son las condiciones necesarias para que exista un buen ambiente de soldabilidad

en el horno de reflujo.

Características del área de producción.

o Libre de polvo y suciedad.

o Buena circulación del aire.

5.-MANO DE OBRA.

Son las características necesarias para que esta gente nos proporcione un

producto de calidad.

o Entrenamiento.

o Conocimiento.

o Conciencia.

Todos los anteriores factores de los cinco grupos son diferentes pero todos

juegan un papel importante en el resultado final y es necesario considerarlos en

todos los aspectos para llegar a alcanzar la calidad necesitada en los productos

producidos para cada empresa.

Enseguida detallaremos cada uno de los cinco factores más a detalle.

liii



1.-EQUIPO DE REFLUJO.

Los más comunes usados actualmente son los hornos del tipo de

convección forzada, el aire caliente es forzado dentro de la cámara a través de

una gran cantidad de agujeros o boquillas y un sistema de transporte por donde

pasan las tablillas, el aire calienta las tablillas. La fotografía muestra un ejemplo

del calentamiento en un horno de convección forzada. Las flechas azules

muestran el flujo del aire.

Figura 2.5 Flujo de aire en un horno de convección.

Unos pocos años atrás eran usados los hornos de rayos infrarrojos (IR) en todos

lados. Existieron dos tipos de principales de hornos infrarrojos, de tubos

infrarrojos y del tipo de masas de cerámica. La debilidad de este sistema fue la

sensibilidad a las sombras y a los diferentes colores. Los componentes grandes

bloqueaban la luz de los rayos infrarrojos por lo tanto el calentamiento de el área

liv



de este componente era difícil. Los diferentes colores de los componentes

también causaron problemas, un componente blanco simplemente reflejaba algo

de la energía de los rayos y los componentes negros absorbían mucha de la de

los rayos de energía. Para todos los tipos de hornos el procesamiento en la

cámara esta dividido en número de zonas. La temperatura en cada zona es

cuidadosamente e individualmente puesta a un valor deseado para cada tipo de

perfil de soldadura.

Sistemas de reflujo a base de vapor fueron usados cuando empezaban los

componentes de SMT, pero debido a muchos problemas en los procesos de

calidad de la soldadura y medio ambiente fueron rápidamente remplazados por

los hornos de rayos infrarrojos a medias de los 80´s.

2.-METODO DE SOLDADO (PERFIL).

El perfil de soldado consiste en un perfil de temperaturas formado por

cuatro fases. Precalentamiento, secado, Reflujo y Enfriamiento. Para poner un

perfil de temperatura, existen parámetros como son:

o La temperatura que se pone a cada zona.

o Velocidad de enfriado.

o Velocidad del transportador.

o La velocidad de los abanicos para cada zona que deben ser considerados.

lv



Existe un perfil tradicional de temperatura que sido usado por varios años,

la razón para esto esto fue el uso de hornos de reflujo de rayos infrarrojos (IR).

para minimizar la gran diferencia de Ts (Temperatura de Secado) en el pico de

las temperaturas, es necesario tener un largo periodo de secado para igualar la

temperatura en la tablilla antes de que entre a la zona de reflujo. Sin embargo

actualmente cuando se usa hornos de convección modernos y nuevos tipos de

limpiadores de soldadura de pasta son fabricados; el perfil ¨tent¨ es el más

frecuentemente usado, el período de secado es eliminado y la temperatura

aumenta lentamente en línea recta hasta que la zona de reflujo es alcanzada.

Cuando ponemos un perfil de ¨tent¨ hay que estar seguro que el delta T en el pico

pueda ser incrementado y algunas veces sea comparado con el perfil tradicional.

El perfil depende del número de zonas de temperatura disponibles en un horno;

de los dos tipos de perfiles el ¨tent¨ es el más preferencial ya que este nos ayuda

a minimizar algunos de los problemas de soldabilidad.

Figura 2.6 Perfil de temperatura.

lvi



Las cuatro fases de soldadura son explicados enseguida, hay que estar

consiente de que el hacer un buen perfil de soldadura es importante para hacer

una apropiada composición del uso de la soldadura de pasta.

Precalentamiento:

Durante la fase de precalentamiento se evaporan los solventes de la

soldadura de pasta, si la temperatura aumenta demasiado rápido durante el

precalentamiento, dos problemas pueden ocurrir. Primeramente pueden formarse

bolas de soldadura, cuando los solventes estallan a través de la superficie de la

membrana de flux. Esto es llamado bolas de soldadura, además la soldadura de

pasta puede hundirse, porque un rápido cambio de temperatura aumenta y

cambia la viscosidad de la soldadura de pasta. Esto nos crearía cortos de

soldadura, usando un perfil tradicional de soldadura con una típica delta de

temperatura que debe ser alrededor de 2 grados Celsius por segundo hasta

alcanzar de 95 a 120 grados Celsius al final de la fase de precalentamiento. Para

un perfil ¨tent¨ la delta T debe ser entre 0.5 y 1 grado Celsius.

Secado:

Durante la fase de secado la temperatura aumenta lentamente. El

propósito es activar el flux e igualar la temperatura en la tablilla. Algunos fluxes

son activados alrededor de 145 grados Celsius. Si esta temperatura no es

aumentada durante el periodo de secado y solo limpieza parcial de las marcas a

ser soldadas son realizadas podríamos tener problemas de soldadura.

lvii



Como había mencionado la fase de secado es también usada para igualar la

temperatura de la tablilla. Si la fase de secado es corta el resultado puede ser

uniones de soldadura fría o ¨tomb stoning¨ que sucede cuando los componentes

se levantan y se quedan parados debido a la diferencia en el tiempo de fundido

entre los dos ¨pads¨. Esto fue visto en los tipos de hornos viejos de rayos

infrarrojos, sin embargo en los modernos hornos de convección el incremento de

Ts en la tablilla es mucho más pequeña.

Por consiguiente la igualación del tiempo puede ser tan corta depende del tipo de

soldadura de pasta que se este usando, naturalmente, de otra manera si el tiempo

de secado es largo el flux usa todo su potencial de limpieza antes que la zona de

reflujo sea alcanzada. El tiempo de secado para un perfil tradicional es

usualmente entre entre 90 y 150 segundos y al final de la fase de secado la

temperatura puede alcanzar de 150 a 170 grados Celsius. Para el perfil ¨tent¨ eltiempo de secado es de 30 segundos, es considerado el adecuado. Y al final la

temperatura debe ser alrededor de 180 grados Celsius.

Reflujo:

Durante la fase de reflujo se aumenta la temperatura para fundir la

soldadura de pasta y formar una aleación para formar las uniones de soldadura.

Para evitar una capa intermetalica gruesa, la temperatura ideal es de 30 a 40

grados celsius arriba del punto de fundición de la soldadura de pasta. Para la

soldadura de pasta compuesta de Sn62Pb36Ag2 se requiere una temperatura de

209 a 219 grados Celsius y para Sn63Pb67 la aleación de soldado es de 213 a

lviii



223 grados celsius. Sin embargo para asegurar que todas las uniones sean

soldadas correctamente se necesita un ligero aumento de la temperatura

alrededor de 215 a 225 grados celsius es preferible, a un alto pico de

temperatura que nos dará un resultado una superficie arenosa y arrugada en las

uniones de soldadura debido a la alta oxidación. El tiempo en exceso y alta

temperatura aumentan la oxidación por lo que una alta temperatura nos dará un

resultado en delaminación de la tablilla y sus características eléctricas pueden ser

alteradas.

El tiempo de barrido (tiempo arriba del punto de fundición de la soldadura de

pasta) para ambos perfiles el tradicional y el ¨tent¨ la temperatura debe ser de 30

a 90 segundos y preferible debajo de 60 segundos. El gradiente de temperatura

debe ser entre 2 y 3.5 grados celsius por segundo. El apropiado tiempo de barrido

depende del grado de populación y masa de la tablilla. Si la populación y masa de

la tablilla es ligera el tiempo de barrido puede ser mas corto que para una tablilla

con gran populación y masa alta de la tablilla. Si el tiempo de barrido es corto nos

resultara una pobre soldadura en los pads debido a la falta de tiempo para tener

una aleación que cubra totalmente el ¨pad¨ de la tablilla. De otra forma si el tiempo

de barrido es largo típicamente mayor de 120 segundos las capas intermetalicas

en los puntos de unión de la soldadura crecerá el espesor y nos dará un resultado

con una soldadura dura pero quebradiza que fácilmente se puede quebrar en los

puntos de unión.

Una capa intermetalica delgada nos resultará una fuerte energía de unión entre

la soldadura, el ¨pad¨ de metal y la aleación de la soldadura.

lix



La capa intermetalica de una tablilla electrónica consiste de Cu6Sn5, Cu3Sn,

AuSn, AuSn2 y Ag3Sn dependiendo del metal del ¨pad¨ a soldar y la soldadura

de pasta usada para la aleación.

Enfriamiento:

La fase de enfriamiento es igualmente importante que las otras tres fases,

la importancia del enfriamiento es frecuentemente subestimada, pero la

resistencia en las uniones de soldadura depende de la velocidad de enfriamiento.

Para que las uniones de soldadura se realicen con un fuerte aparejamiento entre

la soldadura del ¨pad¨ y la terminal del componente, el enfriamiento debe ser tan

rápido como sea posible. Aunque viéndolo de otra forma, cuando el enfriado es

realizado rápidamente el estaño y el plomo no se mezclan adecuadamente en

los puntos de unión de soldadura, además cuando el enfriado es realizado

rápidamente las áreas de estaño y plomo en los puntos de unión de soldadura

serán mas pequeños y se tendrá un grande aparejamiento entre las superficies de

las dos aleaciones.

Un enfriado lento nos dará un resultado también en excesivo en crecimiento de la

capa intermetalica por eso, es descrita abajo del párrafo de reflujo, haciendo que

las uniones sean duras pero quebradizas. Sin embargo la máxima temperatura

disminuye el gradiente y es que influye en la resistencia de los componentes. Los

componentes simplemente se quiebran si la temperatura se baja rápidamente. El

enfriado debe ser por lo tanto de 3 a 4 grados celsius por segundo debajo de

130 grados celsius y el rate de enfriamiento no es importante para la calidad de

las uniones de soldadura y puede ser menos.

lx



Velocidad del transportador:

La combinación de calor, los parámetros de las zonas de enfriamiento y la

velocidad del transportador nos da por resultado un perfil de soldadura, si la

velocidad del transportador es disminuida, la temperatura de reflujo es aumentada

y la rampa delta T será disminuida. Y viceversa, esto da la posibilidad, para usar

solo una temperatura y usar la velocidad del transportador como un parámetro de

ajuste. Una tablilla grande con gran populación de componentes puede ser

procesada con una velocidad lenta que una pequeña y con baja populación de

componentes pero manteniendo la mismas medición de el perfil. Note que este

proceso es recomendado solo para hornos de convección forzada.

3.- MATERIALES.

Varios materiales importantes son relacionados en el proceso de reflujo

por ejemplo:

Soldadura de pasta.

Tablillas

Componentes

La atmósfera de soldado.

Soldadura de pasta:

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Frecuentemente hay muy poca información acerca del proveedor que

fabrica la soldadura de pasta que nos indique el mejor perfil para ser usado para

tener una buena soldadura. Por consiguiente para realizar un mejor perfil de

soldadura es importante conocer al menos la temperatura de evaporación de los

solventes que tiene la soldadura de pasta, tiempo de evaporación, la temperatura

de evaporación del flux y el tiempo de activación.

Tablilla y componentes:

La habilidad de soldar los ¨pads¨ y las terminales de los componentes en la

tablilla es muy importante en el proceso de reflujo, porque una pobre soldadura

nos puede dar como resultado una mala soldabilidad en las superficies de la

tablilla y los componentes además de pobres puntos de unión que pueden estar

abiertos.

Atmósfera de soldabilidad:

El proceso de soldablilidad puede ser hecho con el aire del medio

ambiente pero desde 1995, ha sido más común aplicar Nitrógeno para

minimizar la oxidación adentro de la cámara de los hornos. El usar nitrógeno en

los procesos de reflujo puede ser una buena ayuda para minimizar los defectos de

soldabilidad.

4.- MEDIO AMBIENTE.

Polvo y suciedad en las tablillas pueden causar defectos como son:

ocasionar puentes de soldadura y pobre soldadura, una pequeña pieza de cabello

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o fibra entre dos ¨pads¨ de soldadura de un componente de ¨Fine Pitch¨ puede

fácilmente causar un puente y hacer corto.

El aire común en el área de producción y un mal ajuste del respiro del horno de

reflujo puede darnos un resultado de un proceso inestable.

5.- MANO DE OBRA.

Desde los más modernos hornos automatizados y procesos controlados

por computadora no son muy sensibles a los operadores ya que solo tienen que

realizar un encendido y apagado del horno y asegurarse que se este usando el

correcto perfil de soldadura para el producto que se este produciendo.

Lista de fallas relacionadas con el proceso de reflujo:

Bolas de soldadura:

Se realiza cuando se salpica soldadura sobre la tablilla el cual es el más

común defecto de soldadura de pasta en forma de bola y es causada por la

explosión de los vapores de los solventes. La evaporación de los solventes son

encapsulados en la soldadura de pasta, hasta que la presión aumenta y

eventualmente el solvente se quiebra en la membrana de la superficie de flux y

se extienden pequeñas partículas de soldadura sobre la tablilla. El uso de hornos

de convección se ha visto que aumenta este problema, mientras una larga

circulación de aire causa que aparezca la membrana en la superficie del flux. Esta

membrana hace difícil para los solventes que se evaporen lentamente. Estolxiii



puede ser resuelto por baja temperatura que sea aumentada en la zona de

precalentamiento (0.75 a 1.0 grados celsius) y una baja temperatura en la zona

de secado (150 grados celsius).

Bolas grandes de soldadura enseguida de los ¨pads¨:

Si la impresión de pasta es hecha imprecisa y alguna soldadura de pasta

es impresa fuera del ¨pad¨ una bola de soldadura grande puede ser formada

enseguida del ¨pad¨ cuando la soldadura de pasta es fundida.

Bolas de soldadura por la fase de secado:

Mala soldadura y soldadura en forma de bola en los pads puede ser

causado por una demasiada larga fase de secado. La activación del flux no

limpia las manchas de soldadura si no que un largo tiempo de secado causa que

las manchas de soldadura se re-oxiden. Esto nos da un resultado en pobre

soldadura y grandes bolas pueden ser formadas. Principalmente se ha visto en

cuando se usa soldadura de pasta en el ¨fine pitch¨, porque muy pequeñas

partículas tienen una grande área de superficie que necesita ser limpiada de

óxidos. El uso de bajos residuos de soldadura de pasta también aumenta este

problema, desde entonces aplicando menos resina para proteger la soldadura de

pasta y las uniones durante el proceso de soldadura. También el uso de hornos

de convección nos da una tendencia para aumentar este problema debido a la

alta circulación de aire causando oxidación en las manchas de soldadura.

Excesos de soldadura:lxiv



Son frecuentemente un resultado de una combinación de mucha de

soldadura de pasta presente en el ¨pad¨ y los gases de los solventes y

principalmente a las fuerzas de cohesión durante la fase de precalentamiento.

Los gases forman una bola o terrón de pasta debajo de los componentes y

cuando es fundida la aleación de soldadura y es presionada hacia fuera que

forma pequeñas o grandes bolas de soldadura a un lado de los componentes.

Este problema puede ser resuelto reduciendo la cantidad de soldadura de pasta,

pero también disminuyendo el tamaño de la apertura en la impresión del ¨stencil¨

o reduciendo el espesor del ¨stencil¨, o reduciendo la curva de temperatura

durante el precalentamiento.

Figura 2.7 Exceso de soldadura.

Soldado por solo un ¨pad¨:

Aparece cuando un las terminales de un componente delgado absorbe la

soldadura fundida dando como resultado de uniones abiertas entre el

componente y la soldadura. Esto sucede si hay una grande diferencia de

temperatura entre el ¨pad¨ de soldadura y las terminales del componente. Si la

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terminal del componente es más caliente que al área de soldado de la tablilla la

soldadura de pasta se desplaza hacía esta terminal y la otra parte del

componente se queda flotando.

La solución a este problema es usar componentes con patas que tengan buena

coplanaridad y prolongar el tiempo de secado para asegurar que los componentes

y la tablilla estén a la misma temperatura.

Soldadura pobre en los componentes:

La pobre soldadura puede ser el resultado de una excesiva oxidación antes

de que la soldadura sea fundida, el tiempo que dura la tablilla en el horno y la

temperatura aumente la oxidación. Para resolver este problema es importante

minimizar el impacto de calor en la soldadura de pasta. Reduciendo el tiempo de

calentamiento o disminuyendo la diferencia de temperatura en la zona de

precalentamiento y la zona de secado.

lxvi



Figura 2.8 Falta de soldadura o no suficiente.

Componentes parados y girados (¨tomb stoning¨):

Es causado por una desigual soldadura en las terminales de un

componente o ¨chip¨. La tensión de superficie que existe en una de las terminales

del componente que hace que flote se levante y se quede en esta posición.

La desigualdad de soldadura puede ser causado por un mal diseño del ¨pad¨,

mala soldabilidad de un componente o del ¨pad¨. Una desigual cantidad de

soldadura de pasta presente en los dos ¨pads¨ o una desigual temperatura en los

dos ¨pads¨ de soldadura. Para reducir la diferencia de temperatura en la zona de

precalentamiento debe ser reducida y la zona de secado debe ser prolongada.

El uso de Nitrógeno en el reflujo de la soldadura nos puede aumentar el efecto

de componentes parados debido a una alta tensión de superficie en la aleación

fundida de soldadura.

El efecto de componentes girados es causado por una desigual soldado en las

dos terminales de un componente. La tensión de superficie en la terminal de un

componente hace que este flote y el componente se muevan de una manera que

quede girado.

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Figura 2.9 Componentes parados y girados.

Cortos o patas punteadas.

Este caso es frecuentemente en los componentes de ¨fine pitch¨ y es

usualmente causado por una imprecisa impresión de la soldadura de pasta. Pero

este puede ser el resultado de pasta con grumos causada por un rápido

aumento de temperatura en la zona de precalentamiento. Suciedad, polvo y fibras

de la tablilla que puede causarnos que las patas de los componentes se puenten

o hagan corto. Por ejemplo si una fibra delgada de papel, plástico o un cabello

que este atravesando los ¨pads¨ o pequeñas partículas de soldadura de pasta

tienden a moverse a lo largo de la fibra y cuando se realiza el fundido se forma un

puente o cortó.

El uso de Nitrógeno en el reflujo de la soldadura se ha visto que aumenta este

problema porque existe una alta tensión de superficie de la aleación de la

soldadura. En este caso es importante tener completo control en el proceso de

impresión de pasta.

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Figura 2.10 Cortos o patas puenteadas.

Soldadura fría:

La soldadura fría es el resultado de un bajo pico de temperatura por lo que

tenemos que aumentar entre 215 y 255 grados Celsius.

Falta de soldadura entre componentes y ¨pads¨:

Soldadura con partes vacías entre el componente es un fenómeno

primeramente causado por los gases de los solventes, el encapsulado en las

manchas, entre la unión de soldadura y el ¨pad¨ o la pata del componente, pero

también el flux puede ser encapsulado en medio de las uniones de soldadura,

este fenómeno puede ser minimizado por el acortamiento del tiempo o retraso de

la curva de temperatura en la zona de precalentamiento. También el uso de

Nitrógeno nos puede ayudar a minimizar este problema.

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Figura 2.11 Falta de soldadura entre componente y la soldadura.

Excesivo crecimiento de capas de la tablilla:

El excesivo crecimiento de las capas internas de la tablilla es causada

cuando es aumentado el tiempo y la temperatura, un demasiado espesor de las

capas internas de la tablilla entre el ¨solder pad¨ y la unión de la soldadura nos

resultará que las uniones sean duras y quebradizas.

Para minimizar que las capas de la tablilla no les suceda esto es necesario que el

pico de temperatura sea bajado y el tiempo de arriba del fundido de la soldadura

sea recortado.

Figura 2.12 Unión de un BGA debido a delaminación de la tablilla.

Componentes quebrados:

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Las uniones de soldadura quebradizas es raramente causados por un mal

perfil de temperatura pero puede aumentar el riesgo por ejemplo si la fase de

enfriado es baja y las fuerzas de cohesión de energía del estaño y el plomo son

pequeñas, la soldadura quebrada es frecuentemente causada por un mal diseño

del ¨pad¨.

Figura 2.13 Componente quebrado o dañado.

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Figura 2.14 Falla de un BGA por separación debido a un mal diseño del¨Pad¨.

Capitulo III FUNCIONES DESEMPEÑADAS EN LA EMPRESA.

3.1 Funciones realizadas en programación:

3.1.1.- En el área de programación desarrolle funciones como son:

coordinar, administrar, planear, realizar los programas del área de inserción

automática y SMT de los nuevos productos y de los ya establecidos.

3.1.2.-Coordinar los cambios de Ingeniería de todos los productos que se

elaboraban en estas áreas, asistiendo a juntas programadas semanalmente

por cada producto en la cual se revisaba los cambios solicitados para mejorar

la calidad del producto, reducir el costo del mismo o por algún cambio solicitado

por el cliente para mejorar las funciones del producto.

3.1.3.-Recopilar la información requerida para realizar los cambios a los

ingenieros de diseño como son:

-Bill Of Material (BOM), (documento donde están todos los materiales de un

producto así como sus características físicas).

-Planos del producto.

-Coordenadas X, Y y teta.

-Tablilla con el cambio implementado, componentes nuevos a colocar.

-Definir si es necesario un nuevo herramental, para las máquinas como son

lxxii



nozzles y feeders.

3.1.4.-Probar los programas realizados en las máquinas, para la elaboración de

corridas prototipo, validación del diseño, validación de proceso, 1pp ( ¨First Part

Production¨, 2pp(¨Second Part Production¨), 3pp(¨Third Part Production¨),

y para lanzamiento del producto a producción normal.

3.2 Funciones realizadas en procesos:

3.2.1.-Asistir a juntas de calidad con los clientes de los productos que tenia a mi

cargo para revisar la calidad del producto e implementar mejoras para evitar la

recurrencia.

3.2.2.-Revisar el proceso del producto, calidad interna e implementar mejoras

para evitar la recurrencia.

3.2.3.-Revisar y modificar las hojas de proceso de las estaciones de operación.

3.2.4.-Coordinar la realización de ayudas visuales del producto.

3.2.5.-Realizar y prevenir la recurrencia de los defectos de mala calidad con el

análisis de los defectos por medio de herramientas de solución de problemas

como son:

o 8 Disciplinas.

o Lluvia de ideas.

o Planes de acción.

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o Diagramas de causa y efecto.

o Diagramas de pareto.

3.3 Funciones realizadas en mantenimiento:

3.3.1.-Coordinar y realizar mantenimientos:

o Semanales.

o Mensuales.

o Trimestrales.

o Anuales.

para mantener los equipos en óptimas condiciones de trabajo y así evitar fallas

posteriores en el tiempo de producción normal.

La realización de los mantenimientos es medido de acuerdo a un porcentaje y

debe cubrirse el 100 %.

3.3.2.-Realizar tareas de mantenimiento de equipo nuevo y modificar las

existentes para mejorarlas.

3.3.3.-Impartir entrenamiento técnicos de línea y de soporte, para tener más

versatilidad en el personal y así poder resolver las fallas de los equipo másrápidamente y mejorar en la realización de los mantenimientos.

3.4 Funciones realizadas en producción:

3.4.1.-Coordinar y producir los productos de acuerdo al requerimiento del cliente.

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3.4.2.-Administrar el personal a mi cargo, tomando asistencia, ausencias,

retardos, sanciones, vacaciones, incapacidades, diariamente y reportándolo en el

sistema de captura de tiempo de la empresa.

3.4.3.- Acudir a juntas de trabajo de los equipos de alto desempeño (ETAD´S),

donde se revisaba:

o La calidad interna.

o La calidad con el cliente

o La calidad en la planta de ensamble.

o Disciplina en el grupo.

o Normas de trabajo.

o Asistencia.

o

3.4.4.-Aplicar el reglamento interior de trabajo de acuerdo a las necesidades.

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EVALUACION O IMPACTO ECONOMICO O SOCIAL.

La tecnología de componentes de ¨SMT¨, ha tenido un gran impacto

económico y social ya que ha contribuido grandemente en la elaboración de

aparatos electrónicos, los cuales han cambiado notablemente la vida de todos los

seres humanos de la tierra, como son en las áreas de comunicaciones, ya que

debido a la fabricación de aparatos con componentes de ¨SMT¨, se tienen los más

grandes avances tecnológicos y la comunicación de una persona a otra de una

parte del mundo a otra se puede realizar instantáneamente y a bajo costo.

Además otra de las áreas de las comunicaciones que ha destacado es lafabricación de teléfonos celulares con componentes de ¨SMT¨ los cuales su

minituarización ha sido tan pequeña que han alcanzado costos muy bajos, el

tamaño pequeño de los aparatos y con la más alta tecnología que hasta ahora ha

existido, el cual nos ha permitido que todas las clases sociales puedan tener

acceso a comprar un aparato de estos , ya que con estos aparatos se pueden

tener acceso a Internet por medio de señales digitales, mandar mensajes

alfanuméricos, tener una gran cantidad de memoria para almacenar grandes

cantidades de información, música e inclusive tomar fotografías.

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CONCLUSIONES.

En el trabajo que desarrollé en esta empresa de manufactura de productos

electrónicos en el área de ¨SMT ¨, adquirí conocimientos de todos los tipos de

componentes que se usan para construir tablillas electrónicas, además de los

procesos involucrados en esto productos, manipulé máquinas con los más altos

avances tecnológicos y herramientas usadas por estas máquinas, también adquirí

experiencia en los departamentos de programación, procesos, mantenimiento y

producción, así como experiencia en el manejo de personal a mi cargo.

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BIBLIOGRAFIA.

Revista de ¨Surface Mount Nomenclature magazine Topline¨.

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TERMINOLOGíA

Pad.- Contacto de Superficie de cobre y estaño que sirve para soldar los

componentes de montaje de superficie en una tablilla electrónica.

Fiducial.-Figura de forma circular, cuadrada, triangular o diamante que sirve

para ajustar la tablilla electrónica en las máquinas de colocación de componentes

y nos ayuda a compensar los errores en la fabricación de las tablillas.

SMD.- ¨Surface Mount Device¨ de esta forma se le denomina a un ¨chip¨ o

componente que es colocado en la superficie de las tablillas electrónicas.

BGA.-Ball Grid Array es un tipo de componente que tiene un arreglo de bolas en

líneas horizontales y verticales los cuales son soldados en ¨pads¨ de las tablillas,

su característica es que tiene muchos puntos de conexión.

PCB.-Printer Circuit Board que significa tablilla de circuito impreso.

Solder Mask.-Cubierta de resina en la tablilla, que sirve para cubrir el metal ya secobre o estaño, para que no se oxide.

CAD.-Datos en forma electrónica, para ser manipulado el cual consiste decoordenadas X,Y y Giro, numero de parte, tipo de componente.

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Tecnología de Componentes de SMT REV. C

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