PCB producción
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PCB producción
No hay una placa de circuito estándar de la empresa. Cada PCB realiza una función única para un producto específico. Por lo tanto, producir un PCB es un proceso complejo que consta de varias etapas. Los circuitos impresos rígidos, de una y dos caras, multicapa y de agujeros metalizados, se fabrican con técnicas y materiales estándar. El resultado del diseño del proceso de fabricación de PCB es un paquete de datos proporcionado al fabricante en un formato estándar de la industria: Extended Gerber u ODB++. Los archivos Gerber definen capas de cobre, capas de máscara de soldadura, notaciones de componentes. Además, el paquete de datos de fabricación incluye un archivo de perforación, una lista de redes y especificaciones generales. El proceso de fabricación de PCB comienza en una sala donde los ingenieros inspeccionan los diseños digitales que les llegan y verifican su corrección y factibilidad, el tamaño de los trazos y el espacio entre ellos, el tamaño y la posición de los agujeros para asegurarse de que el diseño sea erróneo. Una vez resueltas todas las cuestiones de ingeniería, se prepararán las herramientas necesarias para la fabricación.
Material base
El núcleo de la capa interior consiste en resina epoxi y un tejido de fibra de vidrio que está recubierto por ambos lados con una fina capa de lámina de cobre. En la mayoría de los casos se utiliza material FR4. El cobre recubierto por ambos lados se limpia con un proceso de limpieza química de las capas internas para eliminar los óxidos y la posible contaminación. Simultáneamente, los cepillos giratorios dan rugosidad a la superficie de cobre para garantizar una adherencia mecánica suficiente. Diagrama del material del núcleo de PCB
Laminación en seco
El material del núcleo se pasa a través de un par de rodillos calentados (Temperatura: alrededor de 110ºC Presión: 3-5 BAR). La superficie de Cu se vuelve sensible a la luz ultravioleta y, por lo tanto, el procesamiento posterior solo tiene lugar en la zona de luz amarilla. Laminación de la película plana de PCB.
Exposición en las capas internas
La película de la capa se coloca sobre el material laminado y la capa laminada se expone a una lámpara UV rica en energía. Los rastros de la PCB son transparentes en la película y el laminado subyacente está expuesto a la luz ultravioleta. El expuesto se polimeriza químicamente y las huellas se endurecen. El área cubierta por la parte negra de la película no se cura y se puede lavar durante el proceso de revelado. Diagrama de las capas de PCB después de la exposición.
Proceso de revelado
El revelado se realiza rociando horizontalmente las capas internas con una solución de carbonato de sodio y posteriormente enjuagándolas con agua dulce y secándolas. Las áreas no expuestas ahora se eliminan. PCB después del proceso de desarrollo.
Núcleo de la capa interna
Grabado El interior pasa por otro proceso de rociado, enjuague y secado. Esta vez con una solución ácida. Este proceso elimina el cobre del área expuesta, dejando cobre solo en las pistas y las almohadillas. El espesor de cobre de las capas determina la velocidad del proceso. Las capas de cobre más gruesas limitan la finura del patrón conductor. A PCB después del patrón de grabado
Desmontaje La capa de laca se elimina pasando el material a través de una solución de sosa cáustica PCB después del patrón del proceso de decapado
Inspección óptica automática ( (AOI)
Las capas internas se someten a una inspección óptica automatizada para detectar aberturas y cortocircuitos y la correcta geometría del circuito en comparación con los datos de diseño originales.
Preparación del óxido de Braun
Las capas internas pasan por un proceso de preparación química de la superficie para hacer rugosa la superficie y mejorar la adhesión entre la resina PREPREG y la superficie de cobre en el proceso de laminación.
Perforación
El PCB se realiza en un taladro CNC de alta velocidad (hasta 280.000 rpm). Los orificios perforados deben estar lo más limpios y suaves posible para permitir un enchapado de cobre de calidad en los orificios. Opcionalmente, se apilan y perforan hasta 3 paneles simultáneamente. Los paneles se colocan entre una placa base y una lámina superior de aluminio. La placa base evita perforaciones en el taladro y permite perforar más profundamente el panel, evitando rebabas. La placa superior de aluminio evita las rebabas y evita que el taladro se desvíe. Ambas placas protegen las superficies de los paneles de daños y rayones.
Cepillo y desbarrrado
Después de taladrar, la superficie de la placa de circuito impreso se cepilla mecánicamente con un rodillo de cepillo giratorio y oscilante. Los agujeros perforados se limpian con una solución de permanganato o plasma de oxígeno para eliminar cualquier resina que haya podido manchar el cobre. Los residuos de resina en el cobre pueden impedir la conductividad eléctrica adecuada entre el revestimiento del orificio y las huellas en las capas.
Diferentes tipos de materiales utilizados en el sustrato de PCB
Este sitio tiene como objetivo presentar los diferentes tipos de materiales utilizados en el sustrato de la placa de circuito impreso (PCB).El material del sustrato seleccionado debe ser adecuado para la aplicación del diseñador. El sustrato del empaque es una parte esencial del empaque electrónico y un puente entre el chip y el circuito externo. El sustrato juega los siguientes roles en el paquete:
- Realice la transmisión de corriente y señal entre el chip y el circuito externo.
- Proteger y soportar mecánicamente el chip.
- Es la forma principal en que el chip disipa el calor hacia el mundo exterior.
- Desde el punto de vista del material, los sustratos de PCB comúnmente utilizados incluyen el sustrato orgánico (FR-4), el sustrato cerámico y el sustrato metálico.
Sustrato FR-4
El material FR-4 generalmente se considera el sustrato estándar en las PCB. El costo del material FR-4 es asequible, lo que hace que el material FR-4 sea una opción estándar para PCB. En comparación con los materiales FR-1, FR-2 y FR-3, el material FR-4 es la mejor opción para fabricar PCB de una cara a multicapa. FR es un código para el grado de materiales resistentes al fuego y 4 representa epoxi reforzado con fibra de vidrio tejida. Hay varios tipos de materiales de grado FR-4 utilizados en PCB, y la mayoría de ellos son materiales compuestos hechos de resina epoxi de función tera, relleno y fibra de vidrio. Las principales características técnicas del material FR-4 son un aislamiento eléctrico estable, una superficie plana excelente y tolerancias de espesor estándar, que hacen que el material FR-4 sea adecuado para productos con requisitos de aislamiento electrónico de alto rendimiento. El material FR-4 mantiene una alta resistencia mecánica y una buena capacidad aislante en ambientes secos y húmedos debido a su baja absorción de humedad. Sin embargo, el material de sustrato de PCB FR-4 no es adecuado para PCB de alta frecuencia porque el material FR-4 tiene un factor de disipación (Df) más alto, lo que significa que a medida que aumentan las frecuencias de la señal, se perderán más señales. Además, el material FR-4 no es adecuado para su uso en entornos de alta temperatura, como las aplicaciones aeroespaciales.
Ejemplos de material de sustrato de PCB FR-4:
- FR-4 estándar: La temperatura de transición vítrea (Tg) de este tipo de FR-4 está entre 130 y 140
- Mid Tg FR-4: La temperatura de transición vítrea (Tg) de este tipo de FR-4 está entre 150 y 160
- Alta Tg FR-4: La temperatura de transición vítrea (Tg) de este tipo de FR-4 es superior a 170
- Material HDI de alta velocidad y muy bajas pérdidas: un ejemplo de este material FR-4 es el I-speed Island
Sustrato cerámico
El tablero cerámico consta de polvo cerámico termoconductor y adhesivo orgánico. Similar al término FR-4, la cerámica se refiere a una serie de materiales con estructuras químicas y propiedades físicas similares. Los sustratos cerámicos de las placas de circuito impreso son principalmente óxido de aluminio, nitruro de aluminio y óxido de berilio. Al igual que con el carburo de silicio y el nitruro de boro, también prevalecen las cerámicas con propiedades similares. En comparación con el sustrato de PCB FR-4, la placa de cerámica tiene rangos de conductividad térmica más altos de 9 a 20 W/mk y tiene algunas ventajas en algunas aplicaciones. En otras palabras, la cerámica es un material ideal para una nueva generación de circuitos integrados a gran escala y módulos electrónicos de potencia. Por ejemplo, en el campo de la iluminación LED de alta potencia, se suele utilizar cerámica y metal con excelentes propiedades de disipación de calor para preparar sustratos de PCB.
Otras ventajas de la mesa de cerámica son:
- Coeficiente de expansión térmica más cercano a los valores de su estructura conductora
- La película metálica con la menor resistencia.
- La excelente soldabilidad del sustrato y la alta temperatura de uso
- La baja pérdida a alta frecuencia.
- Buen aislamiento
- El grupo de alta densidad
- Uso a largo plazo en un entorno reductor
- La alta fiabilidad en el campo aeroespacial
- Resistencia mecánica deseable
Sustrato metálico
El sustrato de metal en la PCB significa que el material principal es metal, que puede disipar rápidamente una gran cantidad de calor para evitar daños en los componentes. Actualmente, los metales más utilizados en la fabricación del sustrato metálico son el cobre y el aluminio. Ambos tienen una excelente capacidad de transferencia de calor. En comparación con el aluminio, el cobre es más caro, más pesado y menos rígido. Por lo tanto, el aluminio es una opción más económica en la selección de sustratos metálicos. Las aplicaciones de sustratos metálicos incluyen luces LED, equipos de energía industrial, amplificadores de entrada y salida, dispositivos de refrigeración de semiconductores, etc.