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 entre sí. Aunque se trate de 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 videos.
Paso 1. Archivo CAD de PCB
El primer paso en la producción de PCB es organizar y verificar el diseño de PCB. Los fabricantes de PCB toman archivos CAD de las empresas de diseño de PCB y los convierten en un formato unificado: Extended Gerber RS-274X o Gerber X2, ya que cada software CAD tiene su propio formato de archivo único. Luego, el ingeniero electrónico verificará si el diseño de PCB se ajusta al proceso de fabricación, si hay defectos, etc.
Al hacer PCB en casa, el diseño de PCB se puede imprimir en papel con una impresora láser y luego transferir a un laminado revestido de cobre. Durante el proceso de impresión, debido a que la impresora es propensa a la falta de tinta y a los puntos de rotura, es necesario reponer manualmente la tinta con un bolígrafo a base de aceite.
Sin embargo, las fábricas suelen utilizar la fotocopia para imprimir el diseño de PCB en una película. Si se trata de una PCB multicapa, la película de diseño impresa de cada capa se organizará en orden.
A continuación, se perforarán los orificios de alineación en la película. La alineación de los orificios es muy importante y es esencial alinear las capas del material de PCB.
Paso 2. Fabricación de placas
Limpie la placa de cobre. Si hay polvo, puede causar un cortocircuito o un circuito abierto en el circuito final.
La imagen a continuación es un ejemplo de una PCB de 8 capas, que en realidad se compone de 3 laminados revestidos de cobre más 2 películas de cobre, que luego se unen con preimpregnado. La secuencia de producción comienza con las placas intermedias (circuitos de capa 4 y 5), apiladas juntas en sucesión y luego fijadas. La producción de PCB de 4 capas es similar, incluida una placa central y dos películas de cobre.
Paso 3. Capas internas de PCB
Primero haga el circuito de dos capas de la placa del núcleo central. Después de limpiar el CCL, la superficie se cubrirá con una película fotosensible. La película se cura con luz para formar una película protectora sobre la lámina de cobre.
Inserte la película de rastreo de PCB de dos capas y el laminado revestido de cobre de doble capa en la película de rastreo de PCB superior para garantizar un apilamiento preciso de las películas de trazas de PCB superior e inferior.
La máquina irradia la película fotosensible sobre la lámina de cobre con una lámpara UV. La película transparente se cura a la luz y todavía no hay una película fotosensible curada. La lámina de cobre cubierta por la película curada es necesaria para el diseño de PCB, lo que equivale a la función de la tinta de la impresora láser para la PCB manual. Además, la lámina de cobre cubierta por la película negra se corroerá y la película transparente curada se conservará.
Enjuague la película fotosensible sin curar con lejía, la película curada cubrirá el circuito de lámina de cobre deseado.
A continuación, utilice una base fuerte, como el NaOH, para grabar la lámina de cobre no deseada.
Despegue la película fotosensible curada para exponer la lámina de cobre para el diseño de PCB deseado.
Paso 4. Embarque y cheque
La placa central se ha producido con éxito. A continuación, perfore agujeros de alineación para facilitar el acceso a otros materiales.
Una vez que el tablero central está laminado con otros, no se puede modificar. Por lo tanto, la inspección de PCB es muy importante. La máquina se comparará automáticamente con el diseño de PCB para encontrar errores.
Se han fabricado las dos primeras capas de placas PCB.
Paso 5. Laminación
Aquí se introduce un nuevo material prima llamado Prepreg, que es un adhesivo entre la placa central (capas de PCB > 4) y entre la placa central y la lámina de cobre exterior, y también actúa como aislamiento.
La lámina de cobre inferior y dos capas de preimpregnado se han prefijado a través del orificio de cableado y la placa de hierro inferior, y luego la placa de núcleo terminada también se coloca en el orificio de cableado, y finalmente dos capas de preimpregnado, una capa de lámina de cobre y una capa de placa de aluminio prensado para cojinetes cubren la placa central.
Para mejorar la eficiencia del trabajo, la fábrica apila tres placas PCB diferentes antes de fijarlas. La placa de hierro superior es atraída magnéticamente para facilitar la alineación con la placa de hierro inferior. Una vez que las dos capas de placas de hierro se alinean con éxito insertando los pasadores de posicionamiento, 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 de calor al vacío para su laminación. La alta temperatura derrite el epoxi en el preimpregnado y mantiene el núcleo y la lámina de cobre unidos bajo presión.
Después de la unión, retire la placa de hierro superior presionando la PCB. A continuación, retire la placa de aluminio que soporta la presión. La placa de aluminio también desempeña la función de aislar diferentes PCB para garantizar la planitud de la lámina de cobre en la capa exterior de la PCB. Finalmente, la placa de circuito impreso extraída en este 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 orificios pasantes en la PCB, luego las paredes de los orificios se metalizan para conducir la electricidad.
Coloque una capa de aluminio sobre el perforador y coloque la PCB sobre él. Dado que la perforación es un proceso relativamente lento, para mejorar la eficiencia, se apilan de 1 a 3 placas idénticas una encima de la otra para perforar agujeros, dependiendo del número de capas de la PCB. Finalmente, cubra la PCB 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 rompa al perforar.
A continuación, solo necesita seleccionar el programa de perforación correcto en la computadora, el resto lo hace automáticamente la máquina perforadora. La broca es impulsada por presión de aire y la velocidad máxima puede alcanzar las 150,000 rpm. Porque una velocidad tan alta es suficiente para garantizar la planitud de la pared del orificio.
El reemplazo de la broca también se realiza automáticamente por la máquina de acuerdo con 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, el epoxi fundido se extruía fuera de la PCB, por lo que era necesario cortarlo. Aquí, la fresadora copiadora corta la periferia de la placa de circuito impreso de acuerdo con sus coordenadas XY correctas.
Paso 7. Precipitación química de cobre en pozos
Dado que casi todos los diseños de PCB utilizan orificios pasantes para conectar líneas en diferentes capas, una buena conexión requiere una película de cobre de 25 micras en las paredes de los orificios. El espesor de la película de cobre debe lograrse mediante galvanoplastia, pero las paredes de los orificios están compuestas de resina epoxi no conductora y tablero de fibra de vidrio. Entonces, el primer paso es depositar una capa de material conductor en la pared del orificio para formar una película de cobre de 1 micra en toda la superficie de la PCB por deposición química. Todo el proceso de tratamiento químico, limpieza, etc. es controlado por la máquina.
A continuación, transfiera la capa exterior de la PCB a la lámina de cobre. El proceso es similar al principio de transferencia de la placa de núcleo interno de PCB anterior. El diseño de PCB se transfiere a la lámina de cobre por medio de una película de impresión fotográfica y una película fotosensible. La única diferencia es que los positivos se usarán como tableros.
La transferencia del diseño interno de la placa de circuito impreso descrita anteriormente utiliza la sustracción, con el negativo como la placa. La PCB está cubierta por la película fotosensible curada como un circuito, y la película sin curar se limpia. Después de grabar la lámina de cobre expuesta, el circuito de diseño de PCB está protegido por la película curada. La transferencia del diseño de PCB de la capa exterior adopta el método normal, y la película positiva es la placa. El área fuera del circuito está cubierta por una película fotosensible curada en la PCB. Después de limpiar la película sin curar, se realiza la galvanoplastia. Los lugares con películas no se pueden galvanizar, y los lugares sin películas se chapan con cobre y luego se estañan. Una vez que se retira la película, se realiza un grabado alcalino y finalmente se retira la lata.
Coloque la PCB limpia en ambos lados de la lámina de cobre en la laminadora y presione el molde fotosensible sobre la lámina de cobre.
Las películas de diseño de PCB superior e inferior impresas se fijan a través de los orificios y la placa PCB se coloca en el medio. Luego, la película fotosensible debajo de 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, inspeccione la placa PCB.
La placa de circuito impreso se sujeta con clips y se chapa en cobre. Como se mencionó anteriormente, para garantizar una conductividad suficiente del orificio, la película de cobre chapada en la pared del orificio debe tener un grosor de 25 micras, por lo que todo el sistema será controlado automáticamente por la computadora para garantizar su precisión.
Después de galvanizar la película de cobre, la computadora da instrucciones para galvanizar una capa delgada de estaño. Luego, verifique que el cobre y el estañado tengan el grosor correcto.
A continuación, una línea de montaje completamente automatizada completa el proceso de grabado. Luego, limpie la película fotosensible curada en la PCB.
A continuación, utilice un álcali fuerte para limpiar la lámina de cobre no deseada que cubre.
Finalmente, retire la capa estañada de la lámina de cobre del diseño de PCB con líquido de extracción de estaño. Después de la limpieza, el diseño de PCB de 4 capas está completo.
