No existe una placa de circuito impreso estándar, ya que cada PCB tiene una única función para un producto en particular. La producción de una PCB es un proceso complejo de varios pasos. Aquí, analizamos los pasos de fabricación más importantes para producir una PCB multicapa.
El primer paso en el proceso de fabricación de PCB es el diseño. Los diseñadores utilizan software especializado como Extended Gerber o IX274X para crear un modelo para la placa de circuito impreso que cumpla con todos los requisitos y especificaciones. Estas herramientas de software sirven no solo para el diseño del diseño, sino también para codificar la información necesaria para el formato de salida del diseño.
Extended Gerber es un software de diseño de uso común que codifica diversa información que los diseñadores necesitan, como el recuento de capas de cobre, el recuento de capas de máscara de soldadura y el símbolo de componente. Una vez codificado el plano de la PCB, se verifican todos los aspectos del diseño para garantizar que no existan errores.
La casa de fabricación de PCB recibe el diseño de PCB completo para la preparación de la fabricación. En la planta de fabricación, el plan de diseño se somete a verificaciones de diseño para fabricación (DFM) para garantizar que el diseño cumpla con las tolerancias requeridas para el proceso de fabricación. El objetivo de la inspección DFM es garantizar la capacidad de fabricación y asegurar que la calidad del diseño esté al mejor nivel.
Una vez superada la verificación DFM , el diseñador realiza una revisión del diseño y resuelve los posibles problemas de ingeniería para garantizar la precisión y la fiabilidad del mismo.
Las revisiones de diseño y las cuestiones de ingeniería son vitales en el segundo paso del proceso de fabricación de PCB. Este paso verifica el diseño en busca de posibles errores o fallas y garantiza un proceso de fabricación sin problemas.
Los ingenieros realizan revisiones de diseño y analizan minuciosamente cada parte del diseño de la placa de circuito impreso para garantizar que se incluyan todos los componentes y estructuras correctas. También verifican que el diseño cumpla con las especificaciones requeridas y no infrinja las directrices de fabricación. Solo después de que el ingeniero aprueba el diseño, se procede a la siguiente etapa: la impresión.
Una vez realizadas todas las comprobaciones, el siguiente paso es imprimir el diseño de la placa de circuito impreso (PCB). A diferencia de otros planos (como los arquitectónicos), los diseños de PCB no se imprimen directamente en papel común de 8.5 x 11 pulgadas. En su lugar, se utiliza una impresora especial, llamada plotter, para crear una copia digitalizada de la PCB. Estas copias digitales son, en realidad, negativos de la propia PCB, similares a las transparencias que se suelen encontrar en las escuelas.
Las capas internas de la placa de circuito impreso se representan con dos colores de tinta: la tinta negra se usa para mostrar las trazas de cobre y los circuitos de la placa de circuito impreso, mientras que la tinta transparente representa las áreas no conductoras, como la base de fibra de vidrio. Sin embargo, en las capas exteriores del diseño de PCB, esta representación se invierte: la tinta transparente se refiere a las líneas de paso de cobre, mientras que la tinta negra indica las áreas de cobre que se eliminarán.
Cada capa de la placa de circuito impreso (PCB) y su correspondiente capa de máscara de soldadura tienen su propia película, por lo que una PCB simple de dos capas requiere cuatro láminas: una para cada capa y dos láminas de máscara de soldadura complementarias.
Una vez que se han impreso las películas, deben alinearse y perforarse con un perforador, también conocido como orificio piloto, en ellas. Estos orificios de alineación sirven como puntos de referencia para alinear la película durante la fabricación posterior.
El cuarto paso marca el inicio de la creación de la placa de circuito impreso (PCB). El proceso comienza imprimiendo el diseño de la PCB sobre un material especial llamado laminado. A continuación, se aplica una capa de lámina de cobre o un recubrimiento de cobre sobre el laminado. El cobre se adhiere firmemente al laminado, formando la estructura de la PCB. Finalmente, se elimina el exceso de cobre para revelar el diseño deseado.
A continuación, se aplica una película fotosensible llamada resist para cubrir el laminado. Los resistentes, que contienen productos químicos especiales que se endurecen bajo la luz ultravioleta (UV), permiten a los técnicos combinar perfectamente el diseño de la PCB y el fotorresistente.
Para alinear la resina con precisión, los técnicos utilizan orificios creados previamente durante el proceso. A continuación, el laminado y la resina se exponen a la luz ultravioleta (UV). La luz UV atraviesa la parte transparente de la película, endureciendo la fotorresina. Esto indica las zonas donde debe permanecer el cobre, formando canales. Mientras tanto, la tinta negra de la resina impide que los rayos UV alcancen las zonas que no deben endurecerse, facilitando así su posterior eliminación.
Una vez que el tablero está listo, se limpia con una solución alcalina para eliminar cualquier fotorresistente residual. A esto le sigue un lavado a presión completo para garantizar una superficie limpia. Dejar secar el plato.
Después del secado, la única resistencia restante debe estar encima del cobre que formará parte de la placa de circuito impreso final. Un técnico verifica dos veces la PCB en busca de errores. Si todo se ve bien, el proceso pasa al siguiente paso.
Este importante proceso sienta las bases para una PCB multicapa, definiendo con precisión sus conexiones eléctricas. Aquí, la precisión garantiza que la placa de circuito impreso funcione de manera correcta y confiable en su aplicación prevista.
Este paso se trata de eliminar con cuidado el cobre adicional de las capas internas de la PCB para revelar los rastros de cobre que coinciden con el diseño de la PCB.
Durante el grabado, las capas internas o el núcleo de la placa de circuito impreso (PCB) se someten a un tratamiento químico. El cobre necesario de la placa se cubre y protege, mientras que el resto se expone a un producto químico especial. Este proceso químico elimina cuidadosamente todo el cobre no protegido, dejando solo la cantidad precisa de cobre necesaria para el correcto funcionamiento de la PCB.
La cantidad y el tiempo de grabado del cobre pueden variar según el tamaño y la estructura de la placa de circuito impreso (PCB). Para PCB más grandes o con estructuras más pesadas, se puede utilizar más cobre, lo que requiere más tiempo o disolvente para el proceso de grabado.
Por lo tanto, el grabado desempeña un papel vital en el perfeccionamiento de las pistas de cobre de la placa de circuito impreso, asegurando que coincidan con el diseño original y garantizando el rendimiento óptimo de la placa.
La alineación de capas es un paso crítico en el proceso de fabricación de una PCB multicapa. Una vez que se han creado las capas de cobre internas individuales de la PCB, deben alinearse y unirse cuidadosamente para formar una PCB multicapa completa y funcional.
Durante el proceso de alineación de capas, cada capa interna de cobre se posiciona con precisión y se une a las capas adyacentes. Esta alineación garantiza que las conexiones eléctricas y las vías (orificios que conectan las capas) entre ellas estén alineadas correctamente, creando una vía conductora continua y fiable en toda la placa de circuito impreso.
Los técnicos utilizan herramientas de alineación y marcas de registro en las capas de cobre para garantizar el posicionamiento adecuado. Estas marcas de registro actúan como puntos de referencia para ayudar a emparejar las capas de cobre correctamente. Luego, las capas se laminan juntas bajo calor y presión, uniéndolas permanentemente para formar una placa de circuito impreso multicapa sólida.
Se perforan pequeños agujeros llamados vías a través de la PCB para conectar eléctricamente diferentes capas. También se perforan agujeros más grandes para el montaje de componentes.
Antes de perforar, se utiliza una máquina de rayos X para localizar los puntos de perforación. Luego, se perforan los orificios de guía/registro para que la pila de PCB se pueda asegurar antes de perforar los orificios más específicos. Cuando llega el momento de perforar estos orificios, se usa un taladro guiado por computadora para hacer los orificios mismos, usando el archivo del diseño Extended Gerber como guía.
Una vez que se ha perforado el panel de PCB, el siguiente paso crucial es el revestimiento. Durante este proceso, se utilizan una serie de tratamientos químicos para fusionar todas las diferentes capas de la PCB. El PCB se limpia a fondo y luego se baña en productos químicos, lo que da como resultado la deposición de una capa de cobre de un micrón de espesor.
Esta capa de cobre cubre la capa superior de la placa de circuito impreso y llena los agujeros que se acaban de perforar. Antes del enchapado, estos orificios exponían el sustrato de fibra de vidrio dentro del panel. Sin embargo, después del enchapado, los agujeros ahora están revestidos con cobre, cubriendo efectivamente sus paredes.
Anteriormente en el proceso (Paso cuatro), se aplicó una fotoprotección al panel de PCB. En este paso, aplicamos fotorresistencia a las capas exteriores del panel y las exponemos a la luz ultravioleta para crear el diseño de PCB. La habitación amarilla evita que la luz ultravioleta afecte a la fotoprotección. Las transparencias de tinta negra aseguran una alineación precisa durante la exposición a la luz ultravioleta alta, lo que endurece la fotoprotección.
Las placas exteriores se someten a una inspección para garantizar que se elimine todo el fotoprotector no deseado. Más tarde, aplicamos otra capa de fotoprotector a la capa exterior para obtener imágenes. Luego, las capas exteriores se enchapan de la misma manera que las capas interiores, con la adición de un revestimiento de estaño para una protección adicional.
Durante el grabado final de la capa exterior, la protección de estaño protege el valioso cobre, asegurando que permanezca protegido. El cobre no deseado se elimina con el mismo solvente de cobre, mientras que el estaño conserva el cobre deseado en el área de grabado.
A diferencia de la capa interna, las tintas se invierten para la capa externa. La tinta oscura cubre las áreas no conductoras y la tinta clara se aplica al cobre, lo que permite que el estañado lo proteja. Los ingenieros eliminan el cobre innecesario y el recubrimiento de resistencia restante durante el grabado, preparando la capa exterior para la inspección óptica automatizada (AOI) y el enmascaramiento de soldadura.
Las comprobaciones de AOI garantizan que la capa cumpla con los requisitos de diseño y verifica que se elimine todo el exceso de cobre, lo que da como resultado una placa de circuito impreso completamente funcional con las conexiones eléctricas adecuadas.
Para la aplicación de la máscara de soldadura, los paneles se limpian minuciosamente. A continuación, se aplica una tinta de máscara de soldadura epoxi para cubrir la superficie de la placa. Se utiliza luz ultravioleta para indicar las zonas donde se debe retirar la máscara de soldadura.
Una vez que los técnicos retiran la máscara de soldadura designada, la placa de circuito impreso se introduce en un horno para su curado. Esta máscara proporciona una valiosa protección al cobre de la placa, protegiéndolo de posibles daños causados por la corrosión y la oxidación.
En el proceso de fabricación de placas de circuito impreso (PCB), se imprime información importante en la superficie de la placa mediante serigrafía o impresión de leyendas. Esto incluye números de identificación de la empresa, etiquetas de advertencia, marcas del fabricante, números de pieza y otras marcas. Tras imprimir estos datos y aplicar el acabado superficial, las PCB se someten a pruebas, corte e inspección.
Para mejorar la capacidad de soldadura, algunas PCB reciben un recubrimiento químico con oro o plata, y se usa nivelación con aire caliente para crear almohadillas uniformes. Esto genera el acabado de la superficie, que se puede personalizar según los requisitos del cliente.
La PCB casi terminada se escribe con chorro de tinta con información vital. Finalmente, pasa por la última etapa de recubrimiento y curado. Estos pasos aseguran una placa de circuito impreso completamente funcional y bien etiquetada, lista para su uso previsto.
Tras la fabricación de la placa de circuito impreso (PCB), los técnicos realizan pruebas eléctricas para garantizar su funcionalidad y conformidad con el diseño original. Estas pruebas se realizan según la norma IPC-9252 e incluyen pruebas de continuidad y aislamiento del circuito. La prueba de continuidad verifica la presencia de desconexiones (circuitos abiertos), mientras que la prueba de aislamiento comprueba si existen cortocircuitos en diferentes partes de la PCB. Estas pruebas no solo garantizan la funcionalidad, sino que también evalúan la resistencia del diseño inicial de la PCB al proceso de fabricación.
Además, la prueba de la "lecha de clavos" se utiliza para determinar la funcionalidad de la placa de circuito impreso (PCB). Esta prueba consiste en fijar soportes de resorte a los puntos de prueba y someterlos a contacto a alta presión para evaluar la durabilidad de la placa en dichas condiciones. Estas exhaustivas evaluaciones eléctricas garantizan la calidad y fiabilidad de la PCB.
En las etapas finales de la fabricación de PCB, el perfilado y el corte son cruciales. El perfilado consiste en identificar la forma y el tamaño de cada PCB a partir de la placa base, utilizando la información de los archivos Gerber . Esto guía el proceso de fresado, donde una fresadora o máquina CNC crea pequeñas piezas a lo largo de los bordes de la placa para facilitar su separación sin dañarla.
Alternativamente, algunos fabricantes usan una máquina ranurada en V para crear cortes diagonales a lo largo de los lados del tablero. Ambos métodos aseguran una separación limpia sin agrietamiento. Después de marcar las tablas, se separan de la tabla de construcción, completando esta etapa.
En el último paso, el corte, las diferentes tablas se separan del panel original utilizando un enrutador o una ranura en V. El enrutador deja pequeñas pestañas a lo largo de los bordes de la placa, mientras que la ranura en V crea canales diagonales. Ambos métodos permiten que las tablas salgan fácilmente del panel, finalizando el proceso de fabricación.
En el último paso del proceso, un equipo de inspectores de mirilla de precisión le da a cada placa una delicada verificación adicional. Comprobación visual de la PCB frente a los estándares existentes de aceptación.
Nota: Asegúrese de contactar con un fabricante líder de placas de circuito impreso que cuente con equipos de última generación.
Lograr una fabricación de placas de circuito de primer nivel requiere una sólida colaboración entre el fabricante contratado de PCB y el proveedor de fabricación elegido responsable de construir las placas desnudas. Para el nivel deseado de calidad de fabricación, VictoryPCB establece criterios específicos que un proveedor de fabricación debe cumplir para ser considerado calificado y adecuado para el proyecto.
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