Fabricación de PCB: Guía completa del proceso de producción

La fabricación de PCB implica numerosos procesos. Los fabricantes suelen emplear procedimientos únicos para mejorar la calidad y eficiencia de sus placas. Cualquier diseñador, ingeniero o fabricante debe conocer estos procesos individuales para seleccionar el método adecuado y garantizar el éxito del proyecto.

Hoy examinaremos los procesos individuales en la fabricación de placas de circuito impreso, para que pueda elegir el método óptimo según sus requerimientos.

Cómo identificar tamaños y formas especiales de PCB

Los PCB pueden tener cualquier forma o tamaño según la aplicación. Veamos las opciones disponibles.

Formas especiales de PCB

Aunque lo habitual son formas rectangulares o cuadradas, es posible fabricar PCB con casi cualquier geometría:

• Circulares
• En forma de L
• Poligonales
• Ovaladas

No hay límite para las formas que puede adoptar un PCB, cada una cumple propósitos distintos y se adapta a diferentes envolventes.

Puede usar su herramienta de diseño de PCB para crear placas de diversas formas. Utilice la ventana de edición y elija un nuevo diseño según su uso previsto. También puede crear formas personalizadas o editar las existentes con el editor.

Tamaños de panel PCB

Al igual que las formas, los tamaños de panel pueden variar. El tamaño estándar para la mayoría de fabricantes es 18 x 24 pulgadas (457 x 610 mm). También existen formatos como 12 x 18 pulgadas, 21 x 29 pulgadas, entre otros.

Debe elegir el tamaño adecuado para su aplicación.

Tipos especiales de materiales para PCB

Los PCB pueden fabricarse con diversos materiales: epoxi, teflón, metal, entre otros. Algunos materiales especiales incluyen:

TG 150

TG se refiere a la temperatura de transición vítrea. Indica la resistencia al calor del material. Cuanto mayor sea el TG, mayor la resistencia térmica. El TG 150 es un material de alta resistencia al calor, fabricado con epoxi reforzado con fibra de vidrio retardante de llama (FR-4), capaz de soportar altas temperaturas.

TG 170

El TG 170 ofrece mayor resistencia térmica que el TG 150. Es adecuado para aplicaciones electrónicas de alta temperatura. El material soporta el calor eficazmente y pasa a estado líquido por encima de 170 °C.

PCB Rogers

Rogers es una empresa especializada en PCB de alta frecuencia. Sus PCB usan laminados FR-4 y teflón para propiedades de alta frecuencia. Pueden ser más costosos que la fibra de vidrio, pero ofrecen menor pérdida a altas frecuencias.

La selección del material debe basarse en los requisitos de su proyecto.

Máscara de soldadura (Solder Mask) y serigrafía en el ensamblaje de PCB

La máscara de soldadura es una capa permanente que se aplica sobre el PCB. Protege las pistas de cobre y las interfaces de la placa, previene puentes de soldadura conductivos y elimina cortocircuitos.

Máscara de soldadura fotoimagenable con tinta líquida (LPI)

La máscara LPI es una fórmula de tinta que se pulveriza sobre el PCB y se expone a luz UV para desarrollar los patrones deseados.

Máscara de soldadura fotoimagenable de película seca

Se aplica mediante vacío. Tras el revelado, se sueldan los componentes en los pads de cobre a través de las aberturas del patrón. Luego se envía la capa de cobre para curado térmico.

Máscara de soldadura de epoxi líquido

Es la opción más económica. Se aplica mediante serigrafía. El epoxi es un polímero termofijable usado en diversas aplicaciones electrónicas.

¿Qué es la serigrafía (Silkscreen)?

La serigrafía son las marcas o letras que identifican componentes y partes en el PCB. Usa tintas de distintos colores (blanco, rojo, negro, amarillo). Puede aplicarse mediante tres procesos:

• Serigrafía manual
• LPI (Imagen Fotográfica Líquida)
• DLP (Impresión Directa de Leyenda)

Taladros y vías (Vias) en la fabricación de PCB

Las vías proporcionan un camino conductor para transmitir señales eléctricas en el PCB. Utilizan agujeros plateados y pueden ser de varios tipos:

• Taladro posterior / avellanado (Back drill / counterbore): Agujeros avellanados estándar para tornillos de cabeza hexagonal. El taladro posterior elimina stubs de transmisión para prevenir reflexiones y dispersión.
• Vías tapadas (Plugged vias): Se rellenan con máscara u otro material no conductor. Antes del tapado, el agujero se platea con cobre.
• Vías ciegas y enterradas (Blind and buried vias): Las vías ciegas conectan una capa interna con una externa sin atravesar toda la placa. Las vías enterradas conectan al menos dos capas internas y son invisibles desde el exterior. Ambas son ideales para PCB con restricciones de espacio.
• Agujero interno (Inner hole): Proceso para fabricar PCB multicapa.
• Microvías (Micro via): Pequeños agujeros perforados por láser en el PCB. Crean conexiones eléctricas en PCB multicapa.
• Vías tiendas (Tenting vias): Se cubren el agujero y el anillo anular con máscara de soldadura, reduciendo pads conductores visibles.
• Fresado de agujero ciego (Milling blind shot): Elimina cobre de la placa según el layout. Es un proceso libre de químicos, a diferencia del grabado.

Tratamientos de superficie importantes para el ensamblaje de PCB

Los PCB suelen llevar un acabado superficial para protección y óptima soldabilidad. Los más comunes son:

Oro duro (Hard Gold)

Ideal para teclados y contactos de borde (gold fingers). Muy duradero pero costoso. Consiste en una capa de oro sobre una barrera de niquel. Requiere procesamiento adicional y mano de obra intensiva.

Níquel-Paladio (Nickel Palladium)

Proporciona resistencia a la abrasión, mejora la conductividad y protege las capas de cobre. Proceso sencillo, pero no apto para PCB de alta densidad.

Inmersión: Estaño / Plata / Oro

• Plata por inmersión: Ideal para pistas finas, proceso simple. Difícil test eléctrico y posible problema de durabilidad en soldadura.
• Estaño por inmersión: Para soldadura sin plomo, apto para SMT. Requiere almacenamiento cuidadoso, no ideal para contactos de interruptor.
• Oro por inmersión (ENIG): Acabado estándar, superficie plana para SMT. También sirve para through-hole y paneles gruesos. Alta resistencia a ataques ambientales.

Contactos dorados (Gold Fingers)

Los puntos de conexión de PCB sufren enchufes y desenchufes continuos, volviéndose vulnerables a fallos. Los conectores se platean con oro u otros metales para reforzar los contactos de borde, resistiendo desgaste.

Pruebas eléctricas: Pasos clave para verificar la funcionalidad del PCB

Tras el tratamiento superficial, se verifica la función del PCB. Los ingenieros realizan principalmente dos tipos de pruebas: continuidad de circuito y aislamiento.

Es necesario testear la placa para asegurar que no hay circuitos abiertos ni cortocircuitos. Las pruebas eléctricas también determinan la integridad de interconexiones through-hole y pistas.

También se usa el test de sonda volante (flying probe), que utiliza sondas móviles para verificar el rendimiento eléctrico de cada red en un PCB virgen. Las pruebas eléctricas son esenciales para garantizar calidad y rendimiento del lote.

Precauciones en la fabricación de PCB

Utillaje (Tooling)

El utillaje es el proceso de creación del PCBA; es la programación que controla el montaje pick-and-place. Se realiza una sola vez por proyecto, sin necesidad de repetirlo en pedidos posteriores.

Libre de halógenos (Halogen Free)

Algunos materiales de la familia de los halógenos pueden ser tóxicos. Elementos halógenos incluyen: Bromo, Flúor, Yodo, Cloro, Astato. Los PCB libres de halógenos tienen niveles muy bajos de estos elementos para promover seguridad y salud.

HF / CIT

• CIT (Copper Ink Technology): Imprime cobre sobre sustratos flexibles como PET. Proceso de bajo costo ideal para prototipado rápido.
• HF (High Frequency): PCB de alta frecuencia, típicamente de material PTFE. Aptos para aplicaciones > 1 GHz.

Conclusión

En WellPCB le ofrecemos un servicio integral y productos de alta calidad. Envíenos sus documentos y obtendrá una cotización inmediata. Contamos con diez años de experiencia en fabricación de PCB usando procesos únicos para adaptarnos a sus necesidades. Elija el método adecuado para maximizar eficiencia y funcionalidad. Fabricamos sus PCB con los procesos correctos para que su proyecto sea rentable. Contáctenos para más información sobre nuestros procesos de PCB.