Métodos de fabricación de PCB: tecnología de producción

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

En instrumentación y electrónica en general, las placas de circuito impreso juegan un papel crucial como portadores de interconexiones eléctricas. La calidad del dispositivo y su rendimiento básico depende de esta función. Los métodos modernos de fabricación de placas de circuito impreso se guían por la posibilidad de una integración confiable de la base del elemento con una alta densidad de diseño, lo que aumenta el rendimiento del equipo fabricado.

Resumen de PCB

Estamos hablando de productos basados en una base aislante plana, cuyo diseño tiene ranuras, agujeros, recortes y circuitos conductores. Estos últimos se utilizan para conmutar dispositivos eléctricos, algunos de los cuales no están incluidos en el dispositivo del tablero como tales, y la otra parte se coloca en él como nodos funcionales locales. Es importante recalcar que la colocaciónde los elementos estructurales antes mencionados, los conductores y las piezas de trabajo se presentan inicialmente en el diseño del producto como un circuito eléctrico bien pensado. Para la posibilidad de soldadura futura de nuevos elementos, se proporcionan recubrimientos metalizados. Previamente, la tecnología de deposición de cobre se usaba para formar tales recubrimientos. Esta es una operación química que muchos fabricantes han abandonado hoy en día debido al uso de productos químicos nocivos como el formaldehído. Ha sido reemplazado por métodos más ecológicos de fabricación de placas de circuito impreso con metalización directa. Las ventajas de este enfoque incluyen la posibilidad de un procesamiento de alta calidad de tableros gruesos y de doble cara.

Materiales para hacer

Entre los principales consumibles se encuentran los dieléctricos (con láminas o sin láminas), piezas brutas de metal y cerámica para la base de la placa, juntas aislantes de fibra de vidrio, etc. Se juega un papel clave para garantizar las propiedades de rendimiento necesarias del producto. no solo por los materiales estructurales básicos para los conceptos básicos, cuántos revestimientos para exteriores. El método aplicado de fabricación de placas de circuito impreso, en particular, determina los requisitos para unir materiales para juntas y revestimientos adhesivos para mejorar la adhesión de las superficies. Por lo tanto, las impregnaciones de epoxi se usan ampliamente para pegar, y las composiciones y películas de barniz polimérico se usan para proteger contra influencias externas. El papel, la fibra de vidrio y la fibra de vidrio se utilizan como rellenos para dieléctricos. En este caso, epoxifenólicos, fenólicos yresinas epoxi.

Tecnología de placa de circuito impreso de un solo lado

Esta técnica de fabricación es una de las más comunes, ya que requiere una inversión mínima de recursos y se caracteriza por un nivel de complejidad relativamente bajo. Por esta razón, es ampliamente utilizado en diversas industrias, donde, en principio, es posible organizar el trabajo de líneas transportadoras automatizadas para impresión y grabado. Las operaciones típicas del método de fabricación de placas de circuito impreso de un solo lado incluyen las siguientes:

• Preparando la base. La hoja en blanco se corta al formato deseado mediante corte mecánico o punzonado.
• El paquete formado con espacios en blanco se alimenta a la entrada de la línea de producción del transportador.
• Limpieza de espacios en blanco. Generalmente se realiza por desoxidación mecánica.
• Pinturas de impresión. La tecnología Stencil se utiliza para aplicar símbolos tecnológicos y de marcado que son resistentes al grabado y curados bajo la influencia de la radiación ultravioleta.
• Grabado en lámina de cobre.
• Quitar la capa protectora de la pintura.

De esta forma se obtienen placas poco funcionales pero económicas. Como materia prima consumible, generalmente se usa una base de papel: getinaks. Si el énfasis está en la resistencia mecánica del producto, también se puede utilizar una combinación de papel y vidrio en forma de un getinax de grado CEM-1 mejorado.

Método de fabricación sustractivo

Contornos de conductoressegún esta técnica, se forman como resultado del grabado de una lámina de cobre sobre la base de una imagen protectora en una capa protectora o fotorresistente de metal. Hay varias opciones para implementar la tecnología sustractiva, la más común de las cuales implica el uso de fotorresistencia de película seca. Por lo tanto, este enfoque también se denomina método fotorresistivo de fabricación de placas de circuito impreso, que tiene sus pros y sus contras. El método es bastante simple y en muchos aspectos universal, pero también se obtienen tableros de baja funcionalidad a la salida del transportador. El proceso tecnológico es el siguiente:

• Se está preparando la lámina dieléctrica.
• Como resultado de las operaciones de estratificación, exposición y revelado, se forma un patrón protector en la fotorresistencia.
• Proceso de grabado de lámina de cobre.
• Quitar el patrón protector en la fotoprotección.

Con la ayuda de fotolitografía y fotoprotección, se crea una máscara protectora en la lámina en forma de patrón de conductores. Después de eso, se realiza un grabado en las áreas expuestas de la superficie de cobre y se retira la película fotorresistente.

En una versión alternativa del método sustractivo de fabricación de placas de circuito impreso, se coloca una fotoprotección sobre una lámina dieléctrica, que se mecanizó previamente para crear orificios y se premetalizó con un grosor de hasta 6-7 micrones. El grabado se realiza secuencialmente en áreas no protegidas por fotoprotector.

Formación de PCB aditiva

A través deEste método puede formar patrones con conductores y espacios en el rango de 50 a 100 µm de ancho y de 30 a 50 µm de espesor. Se aplica un enfoque electroquímico con deposición selectiva galvánica y prensado puntual de elementos aislantes. La diferencia fundamental entre este método y el sustractivo es que los conductores metálicos se aplican, no se graban. Pero los métodos de fabricación aditiva para placas de circuito impreso tienen sus propias diferencias. En particular, se dividen en métodos puramente químicos y galvánicos. El método químico más utilizado. En este caso, la formación de circuitos conductores en las áreas activas permite la reducción química de los iones metálicos. La velocidad de este proceso es de aproximadamente 3 µm/h.

Método de fabricación combinado positivo

Este método también se llama semiaditivo. En la obra se utilizan dieléctricos de lámina, pero de menor espesor. Por ejemplo, se pueden usar láminas de 5 a 18 micras. Además, la formación del patrón conductor se lleva a cabo según los mismos modelos, pero principalmente con deposición galvánica de cobre. La diferencia clave entre el método se puede llamar el uso de fotomáscaras. Se utilizan en el método positivo combinado de fabricación de placas de circuito impreso en la etapa de premetalización con un espesor de hasta 6 micras. Este es el llamado procedimiento de apriete galvánico, en el que el elemento fotorresistivo se aplica y se expone a través de una fotomáscara.

Ventajas del método combinadoFabricación de PCB

Esta tecnología le permite formar elementos de la imagen con mayor precisión. Por ejemplo, con un método positivo de fabricación de placas de circuito impreso en un consumible de lámina con un espesor de hasta 10 micras, es posible obtener una resolución de conductores de hasta 75 micras. Junto con la alta calidad de los circuitos dieléctricos, también se garantiza un aislamiento superficial más efectivo con una buena adhesividad del sustrato impreso.

Método de prensado en pareja

La tecnología se basa en el método de hacer contactos entre capas utilizando orificios metalizados. En el proceso de formación del patrón de conductores, se utiliza la preparación secuencial de segmentos de la base futura. En esta etapa, se utiliza un método semiaditivo para fabricar placas de circuito impreso, después de lo cual se ensambla un paquete multicapa a partir de los núcleos preparados. Entre los segmentos hay un revestimiento especial de fibra de vidrio tratado con resinas epoxi. Esta composición, cuando se aprieta, puede fluir, llenando los orificios metalizados y protegiendo el revestimiento galvanizado del ataque químico durante otras operaciones tecnológicas.

Método de capas de PCB

Otra forma, que se basa en el uso de varios segmentos de sustratos impresos para formar una estructura funcional compleja. La esencia del método radica en la imposición sucesiva de capas de aislamiento con conductores. Al mismo tiempo, es necesario garantizar contactos confiables entre capas adyacentes, lo cual está garantizadoAcumulación de cobre galvánico en áreas con orificios aislantes. Entre las ventajas de este método de fabricación de placas de circuito impreso multicapa, se puede destacar la alta densidad de diseño de elementos funcionales con la posibilidad de un ensamblaje compacto en el futuro. Además, estas cualidades se conservan en todas las capas de la estructura. Pero también hay desventajas de este método, la principal de las cuales es la presión mecánica sobre las capas anteriores al aplicar la siguiente. Por esta razón, la tecnología está limitada en el número máximo permitido de capas aplicadas: hasta 12.

Conclusión

A medida que aumentan los requisitos para las características técnicas y operativas de la electrónica moderna, inevitablemente aumenta el potencial tecnológico en las herramientas de los propios fabricantes. La plataforma para la implementación de nuevas ideas suele ser simplemente una placa de circuito impreso. El método combinado de fabricación de este elemento muestra el nivel de las capacidades de fabricación modernas, gracias a las cuales los desarrolladores pueden producir componentes de radio ultracomplejos con una configuración única. Otra cosa es que el concepto de crecimiento capa por capa no siempre se justifica en la práctica en aplicaciones en la ingeniería de radio más simple, hasta ahora solo unas pocas empresas han cambiado a la producción en serie de tales placas. Además, sigue existiendo la demanda de circuitos simples con un diseño unilateral y el uso de consumibles baratos.