La calidad de los productos electrónicos depende en gran medida de las tecnologías de ensamblaje. El ensamblaje de caja (box build) se refiere a un proceso durante el cual, de acuerdo con los archivos de diseño, los procedimientos de trabajo y las tecnologías, múltiples componentes y accesorios se ensamblan y fijan en determinadas posiciones de las placas de circuito o carcasas, de modo que se genere un sistema integrado. Luego, tras las pruebas e inspecciones, esos sistemas se convertirán en productos finales y, después del empaquetado, podrán distribuirse a las oficinas de ventas de todo el mundo.
Entre los módulos de productos electrónicos fabricados en masa, los archivos tecnológicos están en realidad compuestos por archivos que indican las características tecnológicas de cada etapa de todo el procedimiento de fabricación. Las etapas pueden resumirse en preparación de ensamblaje, subensamblaje yensamblaje de caja.
a. Preparación del montaje- se refiere a una serie de preparativos para subconjuntos y ensamblajes de caja en términos de material, tecnología y organización de la fabricación.
b. Preparación de la organización de fabricación- sobre la base de los archivos tecnológicos, se determinarán los flujos de trabajo y los enfoques de ensamblaje, con la distribución del personal de operaciones de flujo de trabajo e ingeniería.
c. Preparación de herramientas y equipos de montaje- Las herramientas manuales de uso común en el proceso de ensamblaje de productos electrónicos desempeñan un papel importante en todo el procedimiento de ensamblaje.
Atributos principales del ensamblaje de box build
a.El atributo eléctrico del ensamblaje de caja radica en la soldadura de circuitos de los componentes montados en placas de circuito impreso (PCB) que actúan como plano posterior. El atributo estructural del ensamblaje de caja radica en la integración mecánica y el montaje del gabinete, en el cual el ensamblaje se lleva a cabo en una secuencia de adentro hacia afuera mediante el método de fijación de componentes.
b.La tecnología de ensamblaje de box build está compuesta por múltiples tecnologías, como la inspección de calidad de componentes y las tecnologías de conformado de terminales, las tecnologías de procesamiento de cables y arneses, las tecnologías de soldadura, las tecnologías de ensamblaje, etc.
c.La calidad del ensamblaje se inspecciona mediante inspección visual y sensación al tacto en lugar de análisis cuantitativo. Por ejemplo, la calidad de la soldadura suele juzgarse mediante inspección visual, mientras que la calidad del ensamblaje del mando giratorio y la perilla se inspecciona por la sensación al tacto.
Enfoques de ensamblaje de box build
Desde la perspectiva de los principios de ensamblaje, el ensamblaje de box build presenta tres enfoques:
a. Enfoque de función- se refiere al proceso en el cual los productos electrónicos se dividen en varias secciones de acuerdo con los módulos funcionales y cada componente, también llamado componente funcional, es funcional y estructuralmente relativamente completo, pudiendo ser ensamblado e inspeccionado de forma independiente. Diferentes componentes funcionales se comportan de manera tan distinta en términos de estructura, volumen, especificaciones de conexión y especificaciones de ensamblaje que resulta difícil generar normativas uniformes. La principal ventaja de este enfoque es que se puede reducir la densidad de ensamblaje de todo el sistema. Por lo tanto, se aplica generalmente a productos cuyas funciones dependen de componentes discretos o de dispositivos que utilizan tubos electrónicos de vacío.
b. Enfoque de componentes- se refiere a la fabricación de múltiples componentes cuyas especificaciones de figura y especificaciones de ensamblaje presentan especificaciones uniformes. Su ventaja radica en la unidad del ensamblaje eléctrico y en la mejora de la estandarización del ensamblaje, y suele aplicarse para obtener dispositivos ensamblados, como los integradores.
c. Enfoque de Componente Funcional- combina las ventajas tanto del enfoque funcional como del enfoque de componentes, y es capaz de fabricar componentes con funciones integradas y tamaño de estructura estandarizado. Este enfoque funciona mejor en microcircuitos.
Diseño y Trazado de Ensamblaje de Caja
• Diseño
El principio de diseño de la ensambladura de caja indica que el índice técnico de los productos debe garantizarse que se cumpla mediante las siguientes reglas detalladas; deben satisfacerse los requisitos estructurales; el diseño debe ser conveniente; el diseño debe favorecer la disipación térmica, la inspección y la retrabajabilidad. Las reglas detalladas de diseño de la ensambladura de caja se enumeran a continuación:
a. Poder. La fuente de alimentación debe colocarse en la parte inferior de los dispositivos. La fuente que suministra la energía de trabajo a todo el funcionamiento suele estar compuesta por transformador de potencia, tubo rectificador, condensador electrolítico y elemento de paso, todos los cuales presentan un volumen y peso relativamente grandes y generan mucho calor. Por lo tanto, la fuente de alimentación debe colocarse en la parte inferior de los dispositivos. Además, se debe mantener cierta distancia entre la sección de alta tensión y la de baja tensión; el terminal de alta tensión y el cable de alta tensión deben estar aislados de la carcasa o el bastidor y alejados de otros cables y de los cables de tierra; los interruptores deben montarse en fuentes de alimentación con una alta tensión de al menos 1 kV. Asimismo, el mecanismo de control de la fuente de alimentación debe estar conectado con la carcasa, la cual debe estar conectada adecuadamente a tierra.
b. Mecanismo de control e instrumento indicador. El mecanismo de control y el instrumento indicador deben montarse a bordo para facilitar la operación, el monitoreo y la retrabajación.
c. Componentes. Los componentes aquí se refieren a aquellos que tienden a sufrir fallas o averías y que deben colocarse en lugares donde sea fácil realizar su mantenimiento o modificación, como el interruptor automático o el condensador electrolítico. El tubo de vacío debe poder insertarse o extraerse con poco esfuerzo. Los puntos de prueba que requieren inspecciones frecuentes deben disponerse de manera razonable para que sean fáciles de acceder.
d. Componentes de alta potenciaLos componentes de alta potencia tienden a generar mucho calor durante su funcionamiento, por lo que deben disponerse en lugares donde el calor pueda disiparse fácilmente en todo el mecanismo. Por ejemplo, los transistores de alta potencia suelen montarse en la parte externa del plano posterior junto con un radiador. Deben añadirse ventiladores o dispositivos termostáticos cuando sea necesario.
e. Circuito de alta frecuencia. Aparte de las reglas generales de disposición de componentes,circuitos de alta frecuenciadeben cumplir con el siguiente requisito:
1). Se deben implementar medidas de aislamiento entre los circuitos de alta frecuencia y los circuitos de baja frecuencia cuando comparten la misma base o se encuentran en la misma placa de circuito. El circuito unitario debe aplicarse como una estructura de blindaje con alto rendimiento de blindaje y capacidad de ajuste. El blindaje del tubo de vacío debe realizarse de forma independiente.
2). No se deben instalar componentes metálicos cerca de cables de blindaje desconocidos porque pueden reducir el valor de inductancia de la lámina y el factor de calidad. Debe mantenerse una distancia suficiente cuando sea necesario instalarlos.
3). Los componentes de alta frecuencia y alto potencial, así como los cables de conexión correspondientes, deben disponerse en lugares alejados de la carcasa o de la pared de blindaje para reducir la capacitancia distribuida. Se deben utilizar conductores de cobre desnudo trefilado en duro plateados cuando los cables de conexión no sean muy largos, de modo que la posición tienda a permanecer invariable, los parámetros distribuidos sean estables y la pérdida dieléctrica relativamente baja.
4). Para evitar acoplamientos parasitarios adicionales, los componentes en los circuitos de alta frecuencia deben fijarse mediante su propia estructura en lugar de piezas de fijación externas.
• Trazado
a. Tierra. Una vez aplicada la base metálica, es óptimo colocar gruesos cables de cobre como cables de tierra en la parte inferior de la base. Los cables de tierra de la PCB generalmente dependen de un diseño de gran área para disponerse en el borde de la placa, con los componentes conectados a tierra cerca de allí o con todos los puntos de tierra conectados a un único punto de tierra. Los cables de tierra de alta frecuencia generalmente dependen de conductores planos de cobre para reducir el control de impedancia de los cables de tierra.
b. Arnés. Los arneses deben fijarse cerca de la base del dispositivo o en el bastidor. Los conductores en circuitos de alta frecuencia deben integrarse en los arneses antes del apantallamiento. Los cables de alta frecuencia provenientes de diferentes trayectorias de retorno no deben colocarse en el mismo arnés ni disponerse en paralelo. En su lugar, pueden cruzarse verticalmente.
c. Cables y conductores de conexión. Los terminales de los componentes o los cables de conexión deben ser lo más cortos y rectos posible. Sin embargo, no deben tensarse demasiado, ya que se debe mantener suficiente flexibilidad para la depuración y el mantenimiento.
En los circuitos de alta frecuencia, los cables de conexión deben mantener sus diámetros y longitudes lo más pequeños posible. No se deben utilizar materiales aislantes con una constante dieléctrica alta o con grandes pérdidas dieléctricas. Si los conductores deben colocarse en paralelo, la distancia entre ellos debe aumentarse tanto como sea posible.
