Las placas de circuito impreso multicapa se fabrican de seis formas diferentes. Todos ellos difieren significativamente entre sí en términos de método, implementación y calidad del producto terminado. Más sobre cada uno de ellos con más detalle.
La fabricación de PCB multicapa es un tipo crucial utilizado en muchos instrumentos como computadoras, dispositivos móviles, servidores, televisores, fuentes de alimentación, sensores, etc.
En primer lugar, comenzó en 1903. Un inventor alemán, Alber Hanson, fabricó una placa de circuito impreso que consistía en un conductor de lámina plana sobre una placa aislante. Había varias capas.
¿Por qué necesitamos PCB?
En el pasado, lidiamos con tableros regulares. Había muchas limitaciones con esos tableros. Desde 1903, la industria electrónica se revolucionó. El circuito de PCB es más confiable, ahorra espacio y es reproducible. Tiene muchas otras características que discutiremos en este artículo.
La fabricación de PCB tiene muchos tipos, como
1. sPCB de una sola capa
2. PCB de múltiples capas
3. PCB rígidos
4. PCB flexibles
5. PCB flexibles y rígidos
6. PCB de alta frecuencia
7. PCB de interconexión de alta densidad
8. En este artículo, analizaremos en detalle las PCB multicapa.
Construcción de PCB multicapa
Los PCB multicapa tienen más de dos capas conductoras y materiales aislantes. Estos PCB se utilizan donde requerimos circuitos complejos y aplicaciones de alta densidad.
El proceso de fabricación multicapa implica muchos pasos.
1. Diseño
2. Selección de materiales
3. Perforación
4. Laminación
5. Grabado
6. Revestimiento
7. Acabado
Ahora discutiremos cada paso en detalle:
1. Diseño
Primero dibuje un diagrama esquemático. Es una representación gráfica de componentes y conexiones. Este diseño de PCB sirve como modelo para el diseño de la PCB.
El diseño asistido por computadora, o CAD, se usa para crear el formato de PCB después de generar ese archivo Gerber para el siguiente paso del proceso.
2. Selección de material
Después del diseño, seleccionamos los materiales específicos que son necesarios para la construcción de PCB multicapa. La elección de diferentes materiales depende de la funcionalidad y los requisitos de la aplicación específica.
En general, se utilizan láminas de cobre, material aislante y adhesivos en PCB. Además, hay muchos más materiales, como materiales de sustrato, máscaras de soldadura, serigrafías, refuerzos y conectores.
Material de sustrato:
Un sustrato es un material sobre el que se dibuja un patrón de circuito. Las resinas epoxi de fibra de vidrio (FR-4) y la poliimida (PI) son los mejores sustratos. PI se usa donde PCB se enfrenta a altas temperaturas, y FR-4 se usa para propósitos generales.
Hoja de cobre:
La lámina de cobre se usa para cubrir la ruta conductora en la PCB. El grosor de la lámina de cobre depende de la aplicación de alta temperatura.
Máscara para soldar:
La máscara de soldadura se compone de material epoxi termoendurecible, que se utiliza como capa protectora sobre las trazas de cobre. Se utiliza para evitar que el trazado de cobre se corroa y se produzcan cortocircuitos accidentales.
Serigrafía:
La serigrafía se compone de tinta negra o blanca. Se utiliza para etiquetar números de pieza o texto en PCB.
Adhesivos:
Los adhesivos unen diferentes capas de cobre.
Los refuerzos son el componente principal de PCB que se utilizan para fortalecer la placa en la que se monta cualquier componente en particular.
Algunos conectores también se utilizan para conectar diferentes componentes en PCB.
3. Perforación:
La perforación es un proceso de fabricación primario. En este proceso, creamos agujeros para colocar diferentes componentes y conectar entre diferentes capas de PCB.
Discutiremos algunos pasos básicos de la perforación.
Configuración: la perforación es un paso delicado del proceso de fabricación. Entonces, antes de perforar, configure el tablero y alinéelo. Por lo general, las máquinas CNC se utilizan para perforar PCB. Toda la información sobre el lugar y la ubicación exacta del orificio se alimenta a las máquinas CNC.
Perforación: los PCB se colocan debajo de la máquina perforadora. Se baja en el tablero y gira con alta velocidad. Cortará el material del sustrato y la capa de cobre. Al dar instrucciones a las máquinas CNC, podemos aumentar la profundidad del orificio hasta el resultado requerido.
Limpieza: después del proceso de perforación, es necesario limpiar o quitar el polvo o los escombros. Usamos una aspiradora o aire comprimido para limpiar PCB.
Limpieza final: después del enchapado, una limpieza final elimina los desechos o residuos restantes.
4. Laminación:
Es un paso crucial en el procesamiento de la fabricación de PCB. En este procedimiento, se laminan y aíslan varias capas de cobre revestido para formar una sola PCB. Discutiremos los diferentes pasos del proceso de laminación.
Preparando las capas:
Para realizar la adhesión entre diferentes capas, preparar las diferentes capas de PCB. Limpiar la superficie de cobre.
Materiales adhesivos:
Utilice resina epoxi sobre una superficie de cobre. Es el mejor material adhesivo aplicado en capas finas y uniformes.
Apilando las capas:
Todas las capas internas y las capas aislantes están apiladas. Están alineados de modo que todos los orificios sean para un corte adecuado y preciso.
Prensado y Calentamiento:
Toda la pila de capas se coloca en una prensa de laminación. Se comprimen y calientan a altas temperaturas y presiones en esa prensa. Este proceso aumenta la fuerza del material adhesivo para que todas las capas permanezcan unidas entre sí.
5. Grabado:
El grabado es un paso crucial en el proceso de fabricación de PCB multicapa. Este paso elimina el cobre residual de la superficie de la placa para crear los circuitos necesarios. Algunos pasos específicos están involucrados en el proceso de grabado:
6- Aplicación de la Mascarilla:
La máscara es un material delgado resistente al grabado que se usa para proteger las áreas que no se van a grabar. La máscara se aplica a la superficie del tablero, donde se utiliza la laminación.
2. Exposición de luz ultravioleta:
La luz ultravioleta se expone al área particular de PCB después del enmascaramiento. Esa parte en particular se endurecerá y el grabado resistirá.
6. Revestimiento:
Después de perforar, usamos galvanoplastia para conectar diferentes capas de PCB. En este método, se deposita una fina capa de cobre dentro del orificio.
7. Acabado superficial:
El acabado de la superficie es el revestimiento final de la PCB después de ensamblar los componentes. Este acabado superficial protege las trazas de cobre de la oxidación. Un tipo particular de acabado superficial se da a continuación:
● HASL (nivelación de soldadura de aire caliente),
● ENIG (oro de inmersión en níquel no electrolítico),
● OSP (conservante de soldabilidad orgánico)
Par de método de prensado
La esencia del método es el uso de agujeros pasantes. Primero, se toma un par de espacios en blanco de un dieléctrico (generalmente una lámina). Luego se realizan con ellos las siguientes operaciones: Se están realizando esquemas de las capas internas.
Se fabrican por método fotoquímico. Además, se crean orificios especiales en los espacios en blanco, diseñados para transiciones entre capas. Luego se lleva a cabo la operación de prensado.
En este momento, la resina finalmente se exprime y llena los agujeros. Después de todas las manipulaciones, la pieza de trabajo se procesa de la misma manera que un tablero estándar con dos lados.
Este método de producción tiene un inconveniente clave: solo puede producir tableros cuyo número de capas no supere las cuatro. A veces esto no es suficiente en términos de densidad de montaje. Sin embargo, la principal ventaja es la relativa simplicidad.
Método de almohadilla abierta
La tecnología para la producción de placas de circuito impreso multicapa con esta opción se basa en el uso de capas diferentes separadas. Además, solo los que se obtuvieron mediante grabado pueden utilizarse en la producción. Los cables se conectan a través de pequeños agujeros perforados. Este enfoque proporciona acceso de la capa superior a las inferiores.
La principal desventaja del método es que no tiene sentido producir más de cinco capas. Tiene que ver con la densidad de impresión. El caso es que la parte inferior tiene mucho espacio disponible para trazar circuitos, y la superior poco.
Método de sacar conclusiones
Este método de producción no tiene el inconveniente anterior. Se realiza exclusivamente en la fábrica del fabricante del tablero. Esto está directamente relacionado con las conclusiones emergentes. El hecho es que salen de las capas internas en agujeros perforados especiales.
Deben doblarse hacia afuera y hacerse de tal forma que su geometría encaje debajo del bloque de sujeción. Por lo tanto, la estructura de la placa de circuito impreso multicapa no sufrirá. La principal ventaja del método es la simplicidad y un pequeño número de operaciones tecnológicas.
Esto tiene un efecto positivo en el costo de producción. Una ventaja similar es relevante para el método anterior. Se considera que una desventaja clave es una gran cantidad de diafonía.
Resumen
Técnicamente, este método de producción de MPP no es diferente de la versión con prensado por pares. La única diferencia es que los agujeros no están hechos a través, sino completamente sordos. Por lo tanto, la capa exterior está protegida de manera confiable contra la precipitación. Pero debido al uso de agujeros ciegos, es imposible usar láminas en la fabricación. Ella se rompe fácilmente. La salida fue el uso de una poliamida especial.
