Proceso de fabricación de placas de circuito impreso

Corriente continua de circuito impreso alrededor de su superficie a través de una red de vías de cobre. El complejo sistema de rutas de cobre determina el papel único de cada pieza de placa electrónica. Placas de circuito impreso - PCB forman la columna vertebral de todos los principales productos electrónicos.Y los PCB utilizados en casi toda la electrónica computacional, desde dispositivos simples como relojes digitales, calculadoras, etc. Una placa de circuito impreso enruta las señales eléctricas a través de la electrónica, lo que satisface los requisitos del circuito eléctrico y mecánico del dispositivo.En resumen, la placa de circuito impreso le dice a la electricidad adónde debe ir, dando vida a sus dispositivos electrónicos.

Pasos del proceso de fabricación de PCB

Paso 1: diseño y salida de PCB

Las placas electrónicas deben ser rigurosamente compatibles con un diseño de PCB creado por el diseñador utilizando el software de diseño de PCB.El software de diseño de PCB de uso común incluye Eagle, Altium Designer, OrCAD, Pads, KiCad, etc.

NOTA: El software de PCB más utilizado por el fabricante de PCB es AD DXP PROTEL CMA350 PADS ect. Antes de la fabricación de PCB, los diseñadores deben informar a su fabricante por contrato sobre la versión del software de diseño de PCB utilizada para diseñar el circuito, ya que ayuda a evitar problemas causados ​​por discrepancias.

Una vez que se aprueba el diseño de PCB para la producción, los diseñadores exportan el diseño al formato compatible con sus fabricantes.El programa que se usa con más frecuencia se llama Gerber extendido. Gerber también se conoce con el nombre IX274X. Diferentes generaciones de software Gerber. Todos codifican información vital integral que incluye capas de seguimiento de cobre, dibujo de perforación, aberturas, anotaciones de componentes y otras opciones. Todos los aspectos del El diseño de PCB se somete a controles en este punto.El software ejecuta algoritmos de supervisión en el diseño para garantizar que no se detecten errores.Los diseñadores también examinan el plan con respecto a los elementos relacionados con el ancho de la pista, el espacio entre los bordes de las tablas, el espacio entre las trazas y los agujeros y el tamaño de los agujeros.

Después de un examen exhaustivo, los diseñadores envían el archivo de PCB al fabricante de PCB para su fabricación.Para garantizar que el diseño cumpla con los requisitos de tolerancias mínimas durante el proceso de fabricación, casi todos los fabricantes de PCB realizan una verificación de diseño para fabricación (DFM) antes de la fabricación de las placas de circuito.

Paso 2: Del archivo a la película: mapee una figura de ruta de cobre

Los fabricantes de PCB usan una impresora especial llamada plotter, que hace películas fotográficas de los PCB, para imprimir placas de circuito.Los fabricantes utilizarán las películas para obtener imágenes de los PCB.Aunque es una impresora láser, no es una impresora láser estándar.Los trazadores utilizan una tecnología de impresión increíblemente precisa para proporcionar una película muy detallada del diseño de PCB.
Película

El producto final da como resultado una lámina de plástico con un negativo fotográfico de la placa de circuito impreso en tinta negra.Para las capas internas del circuito PCB, la tinta negra representa las partes conductoras de cobre del PCB.La porción clara restante de la imagen denota las áreas de material no conductor.Las capas exteriores siguen el patrón opuesto: claro para el cobre, pero el negro se refiere al área que se grabará.El plotter revela automáticamente la película y la película se almacena de forma segura para evitar cualquier contacto no deseado.

Cada capa de PCB (placa de circuito impreso) y máscara de soldadura recibe su propia hoja de película transparente y negra.En total, una placa PCB de dos capas necesita cuatro hojas: dos para las capas y dos para la máscara de soldadura.Significativamente, todas las películas tienen que corresponder perfectamente entre sí.Cuando se usan en armonía, trazan la alineación de la placa de circuito impreso. Para lograr una alineación perfecta de todas las películas, se deben perforar orificios de registro en todas las películas.La exactitud del agujero se produce ajustando la mesa sobre la que se asienta la película.Cuando las minúsculas calibraciones de la mesa conducen a una coincidencia óptima, se perfora el agujero.Los orificios encajarán en los pines de registro en el siguiente paso del proceso de creación de imágenes.

Película
Paso 3: Fabricación de las capas internas: imprima la figura en la película en una lámina de cobre.

Este paso en la fabricación de PCB prepara para hacer una placa de circuito impreso real.La forma básica de PCB (placa de circuito impreso) comprende una placa laminada cuyo material central es resina epoxi y fibra de vidrio, que también se denomina material de sustrato.El laminado sirve como cuerpo ideal para recibir el cobre que estructura la PCB.El material del sustrato proporciona un punto de partida sólido y resistente al polvo para la placa de circuito impreso.El cobre está preadherido en ambos lados.El proceso implica tallar el cobre para revelar el diseño de las películas.

En la construcción de PCB (placa de circuito impreso), la limpieza sí importa.El laminado con caras de cobre se limpia y pasa a un ambiente descontaminado.Durante esta etapa, es vital que no se depositen partículas de polvo en el laminado.De lo contrario, una mota de suciedad errante podría causar un cortocircuito o permanecer abierto en un circuito.
El laminado con caras de cobre limpio
A continuación, el panel limpio recibe una capa de película fotosensible llamada fotorresistente.La fotorresistencia comprende una capa de productos químicos fotorreactivos que se endurecen después de la exposición a la luz ultravioleta.Esto asegura una coincidencia exacta entre las películas fotográficas y la fotorresistencia.Las películas encajan en pasadores que las mantienen en su lugar sobre el panel laminado. La película y el tablero se alinean y reciben una ráfaga de luz ultravioleta.La luz pasa a través de las partes transparentes de la película, endureciendo la fotorresistencia sobre el cobre que se encuentra debajo.La tinta negra del plotter evita que la luz llegue a las áreas que no deben endurecerse y están programadas para ser eliminadas.

Después de preparar la placa PCB, se lava con una solución alcalina que elimina cualquier fotorresistente que quede sin endurecer.Un lavado a presión final elimina cualquier resto que quede en la superficie.Luego se seca el tablero.

El producto emerge con una resistencia que cubre adecuadamente las áreas de cobre destinadas a permanecer en la forma final.Un técnico examina las placas para asegurarse de que no se produzcan errores durante esta etapa.Toda la resistencia presente en este punto denota el cobre que emergerá en la PCB (placa de circuito impreso) terminada. Este paso solo se aplica a las placas con más de dos capas.Los tableros simples de dos capas saltan a la perforación.Los tableros de múltiples capas requieren más pasos.

Paso 4: Eliminación del cobre no deseado

Con la fotorresistencia eliminada y la resistencia endurecida cubriendo el cobre que deseamos conservar, la placa pasa a la siguiente etapa: la eliminación del cobre no deseado.Así como la solución alcalina eliminó la resistencia, una preparación química más poderosa elimina el exceso de cobre.El baño de solución de solvente de cobre elimina todo el cobre expuesto.Mientras tanto, el cobre deseado permanece completamente protegido debajo de la capa endurecida de fotorresistencia.

No todas las placas de cobre son iguales.Algunas placas más pesadas requieren mayores cantidades de solvente de cobre y diferentes tiempos de exposición.Como nota al margen, las placas de cobre más pesadas requieren atención adicional para el espaciado de las pistas.La mayoría de los PCB estándar se basan en especificaciones similares.

Ahora que el solvente eliminó el cobre no deseado, la resistencia endurecida que protege al cobre preferido debe lavarse.Otro solvente logra esta tarea.La placa ahora brilla con solo el sustrato de cobre necesario para la PCB.
Paso 5: Alineación de capas e inspección óptica

Con todas las capas limpias y listas, las capas requieren golpes de alineación para garantizar que todas estén alineadas.Los orificios de registro alinean las capas internas con las externas.El técnico coloca las capas en una máquina llamada perforadora óptica, que permite una correspondencia exacta para que los agujeros de registro sean perforados con precisión.

Una vez que las capas se colocan juntas, es imposible corregir cualquier error que ocurra en las capas internas.Otra máquina realiza una inspección óptica automática de los paneles para confirmar la ausencia total de defectos.El diseño original de Gerber, que recibió el fabricante, sirve como modelo.La máquina escanea las capas usando un sensor láser y procede a comparar electrónicamente la imagen digital con el archivo Gerber original.

Si la máquina encuentra inconsistencias, la comparación se muestra en un monitor para que el técnico la evalúe.Una vez que la capa pasa la inspección, pasa a las etapas finales de producción de PCB.
 

Paso 6: Aplicar capas y unir

En esta etapa, la placa de circuito toma forma.Todas las capas separadas esperan su unión.Con las capas listas y confirmadas, simplemente necesitan fusionarse.Las capas exteriores deben unirse con el sustrato.El proceso ocurre en dos pasos: capa y unión.

El material de la capa exterior consiste en láminas de fibra de vidrio, preimpregnadas con resina epoxi.La abreviatura de esto se llama prepreg.Una delgada lámina de cobre también cubre la parte superior e inferior del sustrato original, que contiene las huellas de cobre grabadas.Ahora, es el momento de emparedarlos juntos.

La unión ocurre en una mesa de acero pesado con abrazaderas de metal.Las capas encajan de forma segura en pasadores unidos a la mesa.Todo debe encajar perfectamente para evitar que se mueva durante la alineación.

Un técnico comienza colocando una capa de preimpregnado sobre la cuenca de alineación.La capa de sustrato se ajusta sobre el preimpregnado antes de colocar la lámina de cobre.Más láminas de preimpregnado se asientan sobre la capa de cobre.Finalmente, un papel de aluminio y una placa prensada de cobre completan la pila.Ahora está preparado para prensar.

Toda la operación se somete a una rutina automática ejecutada por la computadora de la prensa de unión.La computadora organiza el proceso de calentamiento de la pila, el punto en el que aplicar presión y cuándo permitir que la pila se enfríe a un ritmo controlado.
A continuación, se produce una cierta cantidad de desembalaje.Con todas las capas moldeadas juntas en un súper sándwich de PCB glorioso, el técnico simplemente desempaca el producto de PCB multicapa.Es una simple cuestión de quitar los pasadores de sujeción y desechar la placa de presión superior.La bondad de PCB emerge victoriosa desde dentro de su caparazón de placas de prensa de aluminio.La lámina de cobre, incluido en el proceso, queda para formar las capas exteriores de la PCB.

Paso 7: Perforación

Finalmente, se perforan agujeros en el tablero de la pila.Todos los componentes programados para venir más tarde, como los orificios de paso de unión de cobre y los aspectos emplomados, se basan en la exactitud de los orificios de perforación de precisión.Los orificios se perforan hasta el ancho de un cabello: el taladro alcanza 100 micrones de diámetro, mientras que el cabello tiene un promedio de 150 micrones.

Para encontrar la ubicación de los objetivos de perforación, un localizador de rayos X identifica los puntos adecuados de los objetivos de perforación.Luego, se perforan los orificios de registro adecuados para asegurar la pila para la serie de orificios más específicos.

Antes de perforar, el técnico coloca una placa de material amortiguador debajo del objetivo de perforación para garantizar que se promulgue una perforación limpia.El material de salida evita roturas innecesarias en las salidas de la broca.

Una computadora controla cada micromovimiento del taladro: es natural que un producto que determina el comportamiento de las máquinas se base en computadoras.La máquina controlada por computadora utiliza el archivo de perforación del diseño original para identificar los puntos adecuados para perforar.

Los taladros utilizan husillos accionados por aire que giran a 150.000 rpm.A esta velocidad, puede pensar que la perforación ocurre en un instante, pero hay muchos agujeros para perforar.Un PCB promedio contiene más de cien puntos intactos.Durante la perforación, cada uno necesita su propio momento especial con el taladro, por lo que lleva tiempo.Los orificios luego albergan las vías y los orificios de montaje mecánico para la PCB.La fijación final de estas piezas se produce más tarde, después del chapado.

Paso 8: Enchapado y Deposición de Cobre

Después de taladrar, el panel pasa al revestimiento.El proceso fusiona las diferentes capas mediante deposición química.Tras una limpieza a fondo, el panel se somete a una serie de baños químicos.Durante los baños, un proceso de deposición química deposita una capa delgada, de aproximadamente una micra de espesor, de cobre sobre la superficie del panel.El cobre entra en los agujeros recién perforados.

Antes de este paso, la superficie interior de los orificios simplemente deja al descubierto el material de fibra de vidrio que forma el interior del panel.Los baños de cobre cubren completamente, o platean, las paredes de los agujeros.Por cierto, todo el panel recibe una nueva capa de cobre.Lo más importante, los nuevos agujeros están cubiertos.Las computadoras controlan todo el proceso de inmersión, remoción y procesión.

Paso 9: Imágenes de la capa externa

En el Paso 3, aplicamos fotorresistente al panel.En este paso, lo hacemos de nuevo, excepto que esta vez, creamos una imagen de las capas exteriores del panel con un diseño de PCB.Comenzamos con las capas en una habitación estéril para evitar que los contaminantes se adhieran a la superficie de la capa, luego aplicamos una capa de fotorresistente al panel.El panel preparado pasa a la habitación amarilla.Las luces UV afectan la fotorresistencia.Las longitudes de onda de luz amarilla no transportan niveles de UV suficientes para afectar la fotorresistencia.

Las transparencias de tinta negra se fijan con alfileres para evitar que se desalineen con el panel.Con el panel y la plantilla en contacto, un generador los proyecta con luz ultravioleta alta, lo que endurece la fotorresistencia.Luego, el panel pasa a una máquina que elimina la capa protectora sin endurecer, protegida por la opacidad de la tinta negra.

El proceso se presenta como una inversión al de las capas internas.Finalmente, las placas exteriores se someten a una inspección para garantizar que se eliminó todo el fotorresistente no deseado durante la etapa anterior.

Paso 10: Enchapado

Volvemos a la sala de emplatado.Como hicimos en el Paso 8, electrochapamos el panel con una fina capa de cobre.Las secciones expuestas del panel de la etapa de fotorresistencia de la capa exterior reciben el electrochapado de cobre.Después de los baños de cobreado iniciales, el panel generalmente recibe un estañado, lo que permite eliminar todo el cobre que queda en el tablero programado para ser eliminado.El estaño protege la sección del panel destinada a permanecer cubierta con cobre durante la siguiente etapa de grabado.El grabado elimina la lámina de cobre no deseada del panel.

Paso 11: Grabado final

El estaño protege el cobre deseado durante esta etapa.El cobre expuesto no deseado y el cobre debajo de la capa protectora restante se eliminan.Nuevamente, se aplican soluciones químicas para eliminar el exceso de cobre.Mientras tanto, el estaño protege el valioso cobre durante esta etapa. Las áreas conductoras y las conexiones ahora están correctamente establecidas.

Paso 12: Aplicación de máscara de soldadura

Antes de aplicar la máscara de soldadura a ambos lados de la placa, los paneles se limpian y cubren con una tinta de máscara de soldadura epoxi.Las placas reciben una ráfaga de luz ultravioleta, que pasa a través de una película fotográfica de máscara de soldadura.Las porciones cubiertas permanecen sin endurecer y se eliminarán. Finalmente, la placa pasa a un horno para curar la máscara de soldadura.

Paso 13: Acabado de la superficie

Para agregar capacidad de soldadura adicional a la PCB, los recubrimos químicamente con oro o plata.Algunas PCB también reciben almohadillas niveladas con aire caliente durante esta etapa.La nivelación del aire caliente da como resultado almohadillas uniformes.Ese proceso conduce a la generación de un acabado superficial.PCBCart puede procesar múltiples tipos de acabados superficiales según las demandas específicas de los clientes.

Paso 14: Serigrafía

La placa casi terminada recibe escritura de chorro de tinta en su superficie, que se utiliza para indicar toda la información vital relacionada con la PCB.La PCB finalmente pasa a la última etapa de recubrimiento y curado.

Paso 15: Prueba eléctrica

Como precaución final, un técnico realiza pruebas eléctricas en la PCB.El procedimiento automatizado confirma la funcionalidad de la PCB y su conformidad con el diseño original.En PCBCart, ofrecemos una versión avanzada de prueba eléctrica llamada prueba de sonda voladora, que depende de sondas en movimiento para probar el rendimiento eléctrico de cada red en una placa de circuito desnuda.

Paso 16: Perfilado y puntuación en V

Ahora hemos llegado al último paso: cortar.Se cortan diferentes tableros del panel original.El método empleado se centra en el uso de un enrutador o una ranura en V.Un enrutador deja pequeñas pestañas a lo largo de los bordes de la placa, mientras que la ranura en V corta canales diagonales a lo largo de ambos lados de la placa.Ambas formas permiten que las tablas salgan fácilmente del panel.