Una placa de circuito impreso (PCB) es la placa de la mayoría de los dispositivos electrónicos modernos que tiene líneas y almohadillas que conectan los distintos puntos. Aunque sea una tabla pequeña, su proceso de producción es muy complicado y delicado. Aquí habrá una introducción paso a paso al proceso de fabricación de PCB con imágenes y vídeos.
Paso 1. Archivo CAD de PCB
El primer paso en la producción de PCB es organizar y comprobar la disposición de la PCB. Los fabricantes de PCB toman archivos CAD de empresas de diseño de PCB y los convierten en un formato unificado: Gerber RS-274X extendido o Gerber X2, ya que cada software CAD tiene su propio formato de archivo único. El ingeniero electrónico comprueba entonces si la disposición de la PCB se ajusta al proceso de fabricación, si hay defectos, etc.
Al fabricar PCBs en casa, el diseño de la PCB puede imprimirse en papel con una impresora láser y luego transferirse a un laminado revestido de cobre. Durante el proceso de impresión, dado que la impresora es propensa a la falta de tinta y a puntos de ruptura, es necesario reponer manualmente la tinta con un bolígrafo a base de aceite.
Sin embargo, las fábricas suelen utilizar fotocopias para imprimir la disposición de la PCB en película. Si es una PCB de varias capas, la película de diseño impresa de cada capa se dispondrá en orden.
Luego se perforarán agujeros de alineación en la película. Alinear los agujeros es muy importante y es esencial alinear las capas del material de la PCB.
Paso 2. Fabricación de platos
Limpia la placa de cobre. Si hay polvo, puede causar un cortocircuito o un circuito abierto en el circuito final.
La imagen de abajo es un ejemplo de una PCB de 8 capas, que en realidad está compuesta por 3 laminados recubiertos de cobre más 2 películas de cobre, que luego se unen con preincrustación. La secuencia de producción comienza con las placas intermedias (circuitos de capa 4 y 5), apiladas sucesivamente y luego fijadas. La producción de la PCB de 4 capas es similar, incluyendo una placa de núcleo y dos películas de cobre.
Paso 3. Capas internas de la PCB
Primero haz el circuito de dos capas de la placa central central. Tras limpiar el CCL, la superficie se cubrirá con una película fotosensible. La película se curó con la luz para formar una película protectora sobre la lámina de cobre.
Inserta la película traza de dos capas para PCB y el laminado de doble capa revestida de cobre en la película traza superior para asegurar un apilamiento preciso de las películas trazas superior e inferior.
La máquina irradia la película fotosensible sobre el papel de cobre con una lámpara UV. La película transparente se cura a la luz y aún no hay película fotosensible curada. La lámina de cobre cubierta bajo la película curada es necesaria para la disposición de la PCB, que equivale al papel de la tinta láser para impresoras manuales. Además, la lámina de cobre cubierta por la película negra se corroerá y la película transparente curada se conservará.
Enjuaga la película fotosensible sin curar con lejía, la película curada cubrirá el circuito deseado de lámina de cobre.
Luego usa una base fuerte, como NaOH, para eliminar la lámina de cobre no deseada.
Despega la película fotosensible curada para exponer la lámina de cobre para la disposición deseada de la PCB.
Paso 4. Tablero y Cheque
La placa base ha sido producida con éxito. Luego haz agujeros de alineación para facilitar el acceso a otros materiales.
Una vez que el cartón central está laminado con otros, no se puede modificar. Por eso la inspección de PCB es muy importante. La máquina comparará automáticamente con la disposición de la PCB para encontrar errores.
Se han fabricado las dos primeras capas de placas PCB.
Paso 5. Laminación
Aquí se introduce un nuevo material en bruto llamado Prepreg, que es un adhesivo entre la placa central (capas de PCB > 4) y entre la placa central y la lámina exterior de cobre, y también actúa como aislante.
La lámina de cobre inferior y dos capas de preimpregnado han sido prefijadas a través del orificio de cableado y la placa inferior de hierro, y luego la placa central terminada también se coloca en el orificio del cableado, y finalmente dos capas de preincrustación, una capa de lámina de cobre y una capa de placa de aluminio prensado cubren la placa principal.
Para mejorar la eficiencia del trabajo, la fábrica apila tres placas PCB diferentes antes de repararlas. La placa superior de hierro es atraída magnéticamente para facilitar la alineación con la placa inferior de hierro. Después de que las dos capas de placas de hierro se alinean correctamente insertando los pasadores de posición, la máquina comprime el espacio entre las placas de hierro tanto como sea posible y luego las fija con clavos.
La placa PCB, sujeta por la placa de hierro, se coloca en el soporte y luego se envía a la prensa térmica de vacío para su laminación. La alta temperatura funde la resina epoxi del preimpregnado y mantiene el núcleo y la lámina de cobre unidos bajo presión.
Después de la unión, retira la placa superior de hierro que presiona la PCB. Luego retira la placa de aluminio con presión de presión. La placa de aluminio también cumple el papel de aislar diferentes PCB para asegurar la planitud de la lámina de cobre en la capa exterior de la PCB. Finalmente, la PCB retirada en ese momento se cubrirá con una lámina de cobre lisa.
Paso 6. Perfora los agujeros
Entonces, ¿cómo conectar las 4 capas de láminas de cobre en la PCB que no están en contacto entre sí? Primero se hacen agujeros de paso en la PCB, luego se metalizan las paredes de los agujeros para conducir la electricidad.
Coloca una capa de aluminio sobre la perforadora y coloca la PCB sobre ella. Dado que el taladrado es un proceso relativamente lento, para mejorar la eficiencia, se apilan de 1 a 3 placas idénticas unas sobre otras para perforar los agujeros, dependiendo del número de capas de la PCB. Por último, cubre la placa de la placa superior con una capa de aluminio. Las placas de aluminio superior e inferior se utilizan para evitar que la lámina de cobre de la PCB se rasgue durante el taladro.
Después, solo tienes que seleccionar el programa de perforación correcto en el ordenador, el resto lo hace automáticamente la máquina de taladrar. La broca es accionada por presión de aire, y la velocidad máxima puede alcanzar las 150.000 rpm. Porque una velocidad tan alta es suficiente para asegurar la planitud de la pared del agujero.
El reemplazo de la broca también se realiza automáticamente por la máquina según el programa. Las brocas más pequeñas pueden alcanzar un diámetro de 100 micras, mientras que el diámetro de un cabello humano es de 150 micras.
En el proceso anterior, se extruyó epoxi fundido de la PCB, por lo que fue necesario cortarla. Aquí, la máquina de fresado corta la periferia de la PCB según sus coordenadas XY correctas.
Paso 7. Precipitación química de cobre en agujeros
Dado que casi todos los diseños de PCB utilizan agujeros pasantes para conectar líneas en diferentes capas, una buena conexión requiere una película de cobre de 25 micras en las paredes de los agujeros. El grosor de la película de cobre debe lograrse mediante galvanoplastia, pero las paredes de los agujeros están compuestas de resina epoxi no conductora y placa de fibra de vidrio. Así que el primer paso es depositar una capa de material conductor en la pared del agujero para formar una película de cobre de 1 micra en toda la superficie del PCB mediante deposición química. Todo el proceso de tratamiento químico, limpieza, etc., está controlado por la máquina.
Después, transfiere la capa exterior de la PCB a la lámina de cobre. El proceso es similar al principio de transferencia de la anterior placa de núcleo interno de la PCB. La disposición de la PCB se transfiere a la lámina de cobre mediante fotoimpresión de película y película fotosensible. La única diferencia es que los positivos se usarán como tablas.
La transferencia de la disposición interna de la PCB descrita anteriormente utiliza la resta, con el negativo como placa. La placa PCB se cubre con la película fotosensible curada como circuito, y la película sin curar se limpia. Tras el grabado de la lámina de cobre expuesta, el circuito de disposición de la PCB queda protegido por la película curada. La transferencia de la disposición de la capa exterior de la PCB adopta el método normal, y la película positiva es la placa. La zona no relacionada con el circuito está cubierta por una película fotosensible curada en la PCB. Tras limpiar la película sin curar, se realiza el electrochapado. Los lugares con películas no pueden ser electrochapados, y los que no tienen películas se recubren con cobre y luego se estañan. Tras retirar la película, se realiza un grabado alcalino y finalmente se retira la estaño.
Pon la PCB limpia a ambos lados de la lámina de cobre en la laminadora y presiona el molde fotosensible sobre la lámina de cobre.
Las películas impresas de la disposición superior e inferior de la PCB se fijan a través de los orificios, y la placa de la PCB se coloca en el centro. Después, la película fotosensible bajo la película transmisora de luz se cura mediante la irradiación de la lámpara UV, que es el circuito que debe reservarse.
Después de limpiar la película fotosensible no deseada y sin curar, inspecciona la placa PCB.
La PCB está sujeta con clips y está chapada en cobre. Como se mencionó antes, para garantizar una conductividad suficiente del agujero, la película de cobre chapada en la pared del agujero debe tener un grosor de 25 micras, por lo que todo el sistema será controlado automáticamente por el ordenador para garantizar su precisión.
Después de electrochapar la película de cobre, el ordenador da instrucciones para electrochapar una capa fina de estaño. Luego, comprueba que el cobre y el estaño tengan el grosor correcto.
A continuación, una línea de montaje automatizada completa el proceso de grabado. Luego, limpia la película fotosensible curada en la placa PCB.
Luego usa un álcali fuerte para limpiar el papel de cobre no deseado que cubre.
Finalmente, quita la capa estañada sobre la lámina de cobre del diseño de la PCB con líquido para pelar estaño. Tras la limpieza, el diseño de la PCB de 4 capas está completo.
