Introducción
Las PCB (placas de circuito impreso) constituyen la base de los dispositivos electrónicos contemporáneos, desde dispositivos portátiles como teléfonos móviles hasta tecnologías avanzadas de naves espaciales. Son esenciales para conectar componentes electrónicos y proporcionar una plataforma estable para su funcionamiento. La fabricación de PCB es un proceso complejo con varios pasos intrincados, y cada paso es crucial y requiere una meticulosa atención al detalle para garantizar placas de circuito impreso sin defectos. El proceso comienza con las fases de diseño y revisión, utilizando diseño asistido por computadora (CAD) herramientas para Diseño de placa de circuito PCBY continúa hasta que la placa está fabricada. Para mejorar la eficiencia y reducir el riesgo de errores humanos, se implementan técnicas guiadas por computadora y controladas por máquina para evitar circuitos incompletos o cortocircuitos. Para garantizar una alta calidad, las placas se someten a rigurosas pruebas en varias etapas de fabricación, incluyendo las pruebas finales como placas completas, antes de ser empaquetadas y enviadas para su entrega.
Proceso de fabricación de PCB: paso a paso
Paso 1: Diseño de PCB
El primer paso para la fabricación de cualquier PCB es el diseño. La fabricación y el diseño de PCB siempre comienzan con algún tipo de plan. El diseñador crea un plano para la PCB que cumple con todos los requisitos necesarios. Una vez codificado el plano de diseño de la PCB por el software, se revisan todos los aspectos y partes del diseño para garantizar que no haya errores.
Una vez finalizada la inspección del diseñador, el diseño de la PCB terminada se envía a un taller de fabricación para su fabricación. A su llegada, el plan de diseño de la PCB se revisa y el fabricante realiza una segunda verificación, conocida como... Diseño para la fabricación (DFM) Comprobación. Una correcta comprobación DFM confirma que el diseño de la PCB cumple, al menos, con las tolerancias requeridas para su fabricación.
Paso 2: Imprimir el diseño de PCB
Una vez completados con éxito todos los controles, el Diseño de PCB Se pueden imprimir. A diferencia de otros planos, como los dibujos arquitectónicos, los planos de PCB no se imprimen en una hoja de papel estándar de 8.5 x 11 pulgadas. En su lugar, se utiliza una impresora especial, conocida como plotter. Este último revela una "película" de la PCB. Es básicamente un negativo fotográfico de la propia placa.
Las capas internas de la PCB se caracterizan por dos colores de tinta:
Tinta transparente: indica las áreas no conductoras de la PCB, como la base de fibra de vidrio.
Tinta negra: se utiliza para los circuitos y trazas de cobre de la PCB.
En las capas externas del diseño de PCB, esta tendencia se invierte, la tinta negra también se refiere a las áreas donde se eliminará el cobre y la tinta transparente se refiere a la línea de vías de cobre.
Cada capa de PCB y la máscara de soldadura que la acompaña recibe su propia película, por lo que una simple PCB de dos capas Se necesitan cuatro láminas: una para cada capa y otra para la máscara de soldadura correspondiente. Tras imprimir la película, se alinean y se perfora un orificio, conocido como orificio de registro. Este orificio sirve de guía para alinear las películas posteriormente.
Paso 3: Imprima el cobre para las capas interiores
Este paso es el primer paso del proceso donde el Fabricante de PCB Comienza el desarrollo de la PCB. Tras imprimir el diseño de la PCB en una pieza de laminado, se preadhiere cobre a esa misma pieza, lo que contribuye a la estructura de la PCB. El cobre se retira para revelar el plano anterior.
A continuación, el panel laminado se cubre con una película fotosensible llamada resina. Esta resina está compuesta por una capa de químicos fotorreactivos que se endurecen al exponerse a la luz ultravioleta. Esta resina permite a los técnicos lograr una coincidencia perfecta entre las fotos del plano y lo impreso en la resina.
Cuando la resina y el laminado se alinean usando los orificios anteriores, reciben una ráfaga de luz ultravioleta. Esta luz atraviesa las partes translúcidas de la película, endureciendo la fotorresistencia. Esto indica las áreas de cobre que deben conservarse como vías de paso. Por el contrario, la tinta negra impide que la luz llegue a las áreas que no deben endurecerse para que puedan eliminarse posteriormente.
Una vez preparada la placa, se lava con una solución alcalina para eliminar cualquier resto de fotorresistencia. A continuación, se lava a presión para eliminar cualquier resto de la superficie y se deja secar. Tras el secado, la única fotorresistencia que debe quedar sobre la PCB es la que queda sobre el cobre que forma parte de ella al desprenderse. Un técnico revisa las PCB para comprobar que no presenten errores. Si no hay errores, se continúa con el siguiente paso.
Paso 4: Evite el cobre innecesario
La siguiente etapa del proceso de fabricación de PCB consiste en eliminar el cobre no deseado. Al igual que con la solución alcalina anterior, se utiliza otro producto químico potente para erosionar el cobre no cubierto por la fotorresistencia. Una vez eliminado el cobre desprotegido, también es necesario eliminar la fotorresistencia endurecida anterior.
Nota: Cuando se trata de eliminar el cobre no deseado de su PCB, las placas más pesadas pueden requerir más exposición al solvente o más solvente de cobre.
Paso 5: Inspección y alineación de capas
Tras limpiar individualmente las capas de la PCB, están listas para la inspección óptica y la alineación. Los orificios realizados anteriormente se utilizan para alinear las capas exterior e interior. Un técnico coloca las capas en una perforadora óptica para alinearlas. A continuación, la perforadora óptica introduce un pasador a través de los orificios para ordenar las capas de la PCB.
Tras la perforación óptica, otra máquina realiza una inspección óptica para comprobar la ausencia de fallos. Esta inspección óptica es fundamental, ya que, una vez colocadas las capas, los errores no se pueden corregir. Para confirmar la ausencia de fallos, la máquina AOI compara la PCB a inspeccionar con el diseño Gerber Extendido, que sirve como modelo del fabricante.
Una vez que la PCB ha pasado la inspección (es decir, ni el técnico ni la máquina AOI encontraron ningún defecto), pasa a los últimos pasos de la fabricación de la PCB.
Paso 6: Laminar las capas de PCB
En esta etapa del proceso de fabricación de PCB, las capas de PCB están juntas, a la espera de ser laminadas. Una vez confirmada la ausencia de defectos, están listas para ser fusionadas. El proceso de laminación de PCB consta de dos pasos: la fase de laminado y la fase de laminado.
En el exterior de la PCB se encuentran piezas terminadas de fibra de vidrio, pre-recubiertas/impregnadas con resina epoxi. La pieza original del sustrato también está recubierta con una fina lámina de cobre que ahora contiene los grabados de las pistas de cobre. Una vez listas las capas exterior e interior, es momento de unirlas.
La inserción de estas capas se realiza mediante abrazaderas metálicas en una mesa de prensado especial. Cada capa se ajusta a la mesa mediante un pasador especializado. El técnico que realiza el proceso de laminación comienza colocando una capa de resina epoxi preimpregnada en la cubeta de alineación de la mesa. Se coloca una capa del sustrato sobre la resina preimpregnada, seguida de una capa de lámina de cobre. A esta lámina de cobre le siguen más láminas de resina preimpregnada, que se rematan con una placa de prensado y una última pieza de cobre.
Una vez colocada la placa de cobre, la pila está lista para el prensado en frío. El técnico la lleva a una prensa mecánica y prensa las capas para unirlas. Como parte de este proceso, se introducen pasadores a través de la pila de capas para asegurar su correcta fijación.
Si las capas están correctamente fijadas, la pila de PCB se lleva a la siguiente prensa, una prensa laminadora. Esta prensa utiliza un par de placas calefactadas para aplicar presión y calor a la pila de capas. El calor de las placas suele fundir el epoxi del interior del preimpregnado. Esto, junto con la presión de la prensa, se combina para fusionar las capas de PCB.
Una vez prensadas las capas de la PCB, es necesario desempaquetarlas un poco. El técnico debe retirar los pines y la placa de presión superior, lo que le permite extraer la PCB.
Paso 7: Perforación
Antes del proceso de perforación, se utiliza una máquina de rayos X para localizar los puntos de perforación. A continuación, se perforan orificios de guía/registro para proteger la pila de PCB antes de perforar los orificios más precisos. Al momento de perforar estos orificios, se utiliza un taladro guiado por computadora, utilizando la lima del diseño como guía.
Una vez finalizada la perforación, se lima cualquier exceso de cobre que quede en los bordes.
Paso 8: Enchapado de PCB
Tras perforar el panel, está listo para el recubrimiento. Este proceso utiliza un producto químico para fusionar todas las capas de la PCB. Tras una limpieza exhaustiva, la PCB se baña con una serie de productos químicos. Parte de este proceso recubre el panel con una capa de cobre de grosor micrométrico, que se deposita sobre la capa superior y en los orificios recién perforados. Antes de que los orificios se llenen completamente de cobre, simplemente dejan al descubierto el sustrato de fibra de vidrio que compone el interior del panel. Al bañar estos orificios con cobre, se cubren las paredes de los orificios previamente perforados.
Paso 9: Imagen y recubrimiento de la capa exterior
Anteriormente en el proceso (Paso 3), se aplicó una capa fotorresistente al panel de la PCB. En este paso, es momento de aplicar otra capa de fotorresistente. Sin embargo, esta vez, la fotorresistente solo se aplica a la capa exterior, ya que aún necesita ser fotografiada. Una vez que las capas exteriores se han recubierto con fotorresistente y fotografiado, se recubren de la misma manera que las capas interiores de la PCB en el paso anterior. Sin embargo, aunque el proceso es el mismo, las capas exteriores reciben un recubrimiento de estaño para proteger el cobre de la capa exterior.
Paso 10: El último grabado
Al momento de grabar la capa exterior por última vez, se utiliza el protector de estaño para proteger el cobre durante el proceso. El cobre no deseado se elimina con el mismo disolvente mencionado anteriormente, y el estaño protege el valioso cobre de la zona de grabado.
Una vez que se ha eliminado todo el cobre no deseado, las conexiones de la PCB se han establecido correctamente y está lista para el enmascaramiento de soldadura.
Paso 11: Aplicar la máscara de soldadura
Para que los paneles estén completamente listos para la aplicación de la máscara de soldadura, es necesario limpiarlos. Una vez limpios, se aplica una tinta epoxi junto con una película de máscara de soldadura. A continuación, se aplica un chorro de luz ultravioleta para marcar ciertas partes de la máscara de soldadura y retirarlas.
Una vez que se han eliminado por completo los trozos innecesarios de la máscara de soldadura, la PCB se coloca en un horno y se calienta para que la máscara de soldadura se seque.
Paso 12: Terminar la PCB y la serigrafía
Como parte del proceso de acabado, la PCB se recubre con plata, oro o HASL para que los componentes puedan soldarse a las almohadillas creadas y proteger el cobre.
Tras el baño de plata u oro de la PCB, según sea necesario, se serigrafía. Este proceso imprime toda la información activa en la PCB, como los números de identificación de la empresa, las marcas del fabricante y las etiquetas de advertencia.
Una vez que la PCB ha sido revestida y serigrafiada con la información correcta, se puede enviar a la etapa de curado final.
Paso 13: Prueba de confiabilidad de la electricidad
Tras el recubrimiento y curado de la PCB (si es necesario), un técnico realiza una serie de pruebas eléctricas en las diferentes áreas de la PCB para garantizar su funcionalidad. Las principales pruebas son las de aislamiento y continuidad del circuito. La prueba de continuidad del circuito verifica si hay interrupciones en la PCB, conocidas como "circuitos abiertos". La prueba de aislamiento del circuito, por otro lado, verifica los valores de aislamiento de las distintas partes de la PCB para detectar cortocircuitos. Si bien las pruebas eléctricas sirven principalmente para garantizar la funcionalidad, también sirven para comprobar la resistencia del diseño inicial de la PCB al proceso de fabricación.
Existen otras pruebas para determinar si una PCB funciona correctamente. Una de las principales se conoce como la prueba de la "cama de clavos". Durante esta prueba, se fijan numerosos resortes a los puntos de prueba de la placa de circuito. Estos resortes someten los puntos de prueba a una presión de hasta 200 gramos para comprobar la resistencia de la PCB al contacto con alta presión en dichos puntos.
Si la PCB ha pasado completamente la prueba de confiabilidad eléctrica y cualquier otra prueba que el fabricante elija implementar, se puede pasar al siguiente paso: corte.
Paso 14: Corte y perfilado
El último paso del proceso de fabricación de PCB es el corte y rayado de la PCB. Esto implica cortar las diferentes PCB del panel original. Hay dos maneras de cortar las PCB de sus paneles originales:
Usando una ranura en V, que corta un canal diagonal a lo largo de los lados del tablero
Utilizando una fresadora o máquina CNC, que corta pequeñas pestañas alrededor de los bordes de la PCB.
De cualquier manera, su PCB podrá separarse fácilmente de los paneles de construcción.
Normalmente, los paneles de PCB tienen conjuntos más grandes o placas individuales, si corresponde, ranuradas y fresadas para que puedan separarse del tablero de construcción después de haber sido ensambladas.
Cuando las placas se separan del tablero de construcción, hay una fase de inspección final de la fabricación de PCB:
Se revisa la limpieza general de las tablas para garantizar que no tengan bordes afilados, rebabas u otros peligros de fabricación.
Se puede realizar una inspección visual, si es esencial, para asegurarse de que las placas cumplen con las especificaciones de la industria y coinciden con los detalles establecidos en los datos: el técnico también puede usar la inspección visual para verificar las dimensiones físicas y los tamaños de los orificios de la PCB si es necesario.
Durante el proceso de enrutamiento y fabricación se agregan ranuras, chaflanes, biseles y avellanados, según sea necesario.
Si es posible, se reparan los cortocircuitos; luego, las placas en cortocircuito se vuelven a probar utilizando las mismas pruebas de confiabilidad eléctrica mencionadas anteriormente.
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Como se mencionó anteriormente, la fabricación de PCB implica muchos pasos, cada uno de los cuales debe ejecutarse correctamente para garantizar la alta calidad del producto. Cualquier pequeño error podría afectar el rendimiento de las placas de circuito. Por lo tanto, si no tiene experiencia en la fabricación de PCB, puede optar por externalizar los servicios de fabricación de PCB a un fabricante de PCB confiable. Tecnología MOKOCon años de experiencia en el sector, nos hemos consolidado como líderes en la fabricación de PCB que satisfacen las necesidades de clientes de diversos sectores. Nuestras instalaciones de vanguardia, tecnología avanzada de fabricación de PCB y un equipo experimentado garantizan que cada PCB producida sea de la más alta calidad y cumpla con los estándares más estrictos. Además, ofrecemos diversas opciones de personalización para satisfacer las necesidades específicas de cada cliente. Contacte con nosotros ¡Para comenzar tu proyecto de fabricación de PCB ahora!
