¿Cómo se fabrican las placas de circuito impreso durante los procesos de fabricación de PCB?

Palabras clave: Fabricante de Placas de Circuito Impreso, Fabricante de PCB, Fabricación de PCB

A pesar de que las PCB son la base de prácticamente todos los circuitos eléctricos actuales, a menudo se subestiman. No obstante, la innovación en este campo del hardware está en desarrollo. Para representar la mayor complejidad requerida, los anchos de las pistas se están haciendo más pequeños, las placas están obteniendo más capas y los estándares de diseño están mejorando. Estos cambios hacen posible manejar dispositivos SMT más pequeños y respaldar las técnicas de soldadura en la creación.

Existen varios métodos y variaciones para completar el proceso de fabricación de PCB. Los pasos esenciales en el proceso de fabricación de PCB son los mismos a pesar de las diversas diferencias menores.

Componentes de la PCB

Se puede utilizar una amplia gama de materiales para hacer placas de circuito impreso o PCB. El más conocido se encuentra en el FR4, un tipo de placa basada en fibra de vidrio. Esto ofrece un buen nivel de solidez con los cambios de temperatura, no se degrada mucho y no es excesivamente costoso. Para las PCB en productos comerciales de bajo costo, hay otros materiales más económicos disponibles. Las placas de circuito impreso basadas en PTFE pueden usarse para diseños de radiofrecuencia de alto rendimiento, pero son considerablemente más difíciles de manejar y requieren bajos niveles de pérdida y que la constante dieléctrica del sustrato sea crucial.

Inicialmente, se debe adquirir una placa revestida de cobre para hacer una PCB con pistas para los componentes.

Esta contiene el material del sustrato, generalmente FR4, con un revestimiento de cobre normalmente en ambos lados. Una fina capa de lámina de cobre que ha sido adherida al bloque forma este revestimiento de cobre. Para el FR4, esta unión suele ser muy fuerte, pero como el PTFE es inherentemente difícil de adherir, producir PCB de PTFE se vuelve realmente complicado.

El proceso esencial de fabricación de PCB

La siguiente etapa es crear las pistas esenciales en la placa y eliminar cualquier cobre adicional después de que las placas de PCB desnudas hayan sido seleccionadas y puestas a disposición. El grabado químico se utiliza regularmente para hacer PCB durante la producción por parte del Fabricante de Placas de Circuito Impreso. El cloruro férrico es el tipo de agente grabador al que las PCB se exponen con mayor frecuencia.

El patrón correcto de pistas se obtiene mediante una técnica fotográfica. Normalmente, una fina capa de fotorresistente se utiliza para cubrir el cobre en las placas de circuito impreso desnudas. Las pistas apropiadas se detallan luego en una película visual o máscara fotográfica, que posteriormente se expone a la luz. De esta manera, la imagen de las pistas se transfiere al fotorresistente. Una vez hecho esto, el fotorresistente se coloca en un revelador para garantizar que solo cubra las áreas de pista vitales de la placa.

Las placas de circuito impreso se sumergen luego en cloruro férrico durante la etapa subsiguiente para eliminar cualquier cobre o pista innecesarios. El período de tiempo requerido para el grabado está determinado por la concentración de cloruro férrico y el grosor del cobre en la placa. El fotorresistente tenderá a ser comprometido por el cloruro férrico si las placas de circuito impreso se dejan en el agente grabador durante un período de tiempo excesivamente largo.

Aunque el procesamiento visual se utiliza para fabricar la mayoría de las placas PCB por parte del Fabricante de PCB, existen opciones alternativas. Una es usar una máquina de fresado que sea extremadamente especializada y precisa. A partir de ahí, la máquina se programa para eliminar el cobre de las partes donde no se requiere. El control es sin duda automatizado y está impulsado por archivos generados por software de diseño de PCB.

Placas de circuito impreso multicapa

No es generalmente imaginable proporcionar toda la red requerida utilizando únicamente los dos lados de la placa de circuito impreso debido a la creciente complejidad de los circuitos electrónicos. Cuando se construyen microchips densos y otras láminas equivalentes, esto ocurre con bastante frecuencia. En esta situación, las láminas multicapa son esenciales.

A pesar de que la creación de placas de circuito impreso multicapa sigue técnicas similares a la fabricación de placas de una sola capa, requiere un nivel de precisión y control del proceso de ensamblaje mucho más significativo.

La placa de cada capa está hecha de una placa individual mucho más delgada, y todas estas se combinan para formar la PCB. Para evitar que la PCB terminada sea excesivamente gruesa, las láminas individuales deben volverse más delgadas a medida que aumenta el número de capas. Para garantizar que cualquier orificio esté alineado, el registro entre las capas también debe ser increíblemente exacto.

La placa se calienta para fijar el material de unión, que pega las varias capas juntas. Esto podría causar problemas específicos relacionados con la torsión. En el caso de que grandes placas multicapa no estén construidas correctamente, podrían torcerse. Es más probable que esto ocurra si una de las capas internas es un plano de tierra o un plano de potencia, por ejemplo.

Orificios y vías en PCB

Una PCB necesita orificios, también conocidos como orificios pasantes o vías, para conectar las diferentes capas en diferentes ubicaciones. Además, podrían ser necesarios orificios para permitir el montaje de componentes con patillas en la PCB. También puede haber orificios que deban sellarse.

Para conectar eléctricamente las capas de la placa, los orificios frecuentemente contienen capas de cobre en sus superficies internas. El procedimiento de plateado se utiliza para crear estos "orificios pasantes plateados". Las capas de la placa pueden conectarse de esta manera.

Al conectar las capas internas de la placa, por ejemplo, podría ser necesario que ciertos orificios estén presentes solo en el centro de la placa. Antes de que las capas de la PCB se peguen juntas, estas llamadas "vías ciegas" se perforan en las capas apropiadas.

Plateado de soldadura y máscara de soldadura en PCB

Cuando se suelda una PCB, es fundamental proteger las partes que no deben soldarse añadiendo una capa de resistencia a la soldadura. La inclusión de esta capa ayuda a prevenir cortocircuitos accidentales en las placas PCB provocados por la soldadura. La placa está protegida de la soldadura y otras contaminaciones por la máscara de soldadura, que comúnmente está compuesta por una capa de polímero. Normalmente, la máscara de soldadura tiene un tono verde oscuro o rojo.

Los segmentos expuestos de la placa normalmente se "estañan" o "platean" con soldadura para facilitar que los componentes añadidos a la placa —ya sean con patillas o SMT— se suelden a la misma.

Serigrafía en PCB

En una PCB, frecuentemente es necesario imprimir texto y añadir pequeñas muescas impresas adicionales. Esto puede ayudar a identificar la placa y designar las posiciones de los componentes para facilitar la detección de defectos, entre otras cosas. Después de que se completan los diferentes métodos de ensamblaje para la placa expuesta, las marcas se añaden a la placa utilizando una serigrafía producida por el software de diseño de PCB.

El proceso de fabricación de PCB es una etapa crítica en el ciclo de vida del ensamblaje electrónico. La adopción de varios avances tecnológicos de vanguardia en la fabricación de PCB ha permitido lograr avances significativos en la durabilidad de las placas, así como en la reducción de los tamaños de los componentes y las pistas.