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Presentación de la fabricación de PCB multicapa: guía paso a paso

Índice del contenido

Las placas de circuito impreso (PCB) son la columna vertebral de los dispositivos electrónicos modernos y proporcionan las conexiones necesarias entre los componentes.

Los PCB multicapa, con sus múltiples capas de circuitos apilados, representan un salto tecnológico significativo, permitiendo dispositivos más complejos y compactos.

La producción de PCB comienza con un documento de diseño, como un Gerber, que describe el Diseño de PCB en detalle. Al recibir el archivo Gerber del cliente, nuestros ingenieros realizan una revisión preliminar para garantizar que el diseño cumpla con los requisitos de producción.

Este artículo profundiza en el proceso de fabricación de PCB multicapa y arroja luz sobre los intrincados pasos necesarios para darle vida a estos componentes esenciales.

Paso 1: corte del sustrato

El primer paso en la fabricación de PCB multicapa es la preparación del sustrato. Este proceso comienza cortando el laminado revestido de cobre en bruto en láminas de un tamaño y forma específicos para su manipulación en la línea de producción.

Nota: Hay dos procesos involucrados: corte de material y rectificado de bordes.

Paso 2: Formación de la capa interna

El siguiente paso es construir la capa interna de la placa, que es una de las partes más vitales del proceso de fabricación de PCB multicapa. Estos son los dos procedimientos desde la imagen de la capa interior hasta el proceso de grabado:

Imagen de capa interior

Preparación: El laminado revestido de cobre, que sirve como material base para las capas internas, se limpia y prepara minuciosamente para el proceso para garantizar que la superficie esté libre de cualquier contaminante que pueda afectar la adhesión del fotoprotector.

Aplicación fotorresistente: Se aplica uniformemente una capa de fotorresistente, que es un material sensible a la luz, sobre la superficie del laminado revestido de cobre. Esto se puede hacer laminando una película fotoprotectora seca sobre la superficie o recubriendo la superficie con un fotoprotector líquido.

Exposición a la luz ultravioleta: El laminado, ahora recubierto con fotorresistente, se expone a luz ultravioleta. Sobre el fotorresistente se coloca una fotomáscara, que contiene el patrón del circuito definido por el archivo Gerber. Las áreas del fotorresistente expuestas a la luz ultravioleta se endurecen, mientras que las áreas no expuestas permanecen blandas. La fotomáscara asegura que la luz ultravioleta solo endurezca el fotorresistente en el patrón del circuito.

Desarrollando: Después de la exposición, la placa se revela en una solución química que elimina el fotoprotector no endurecido, revelando el cobre subyacente en el patrón del circuito. El fotoprotector endurecido permanece en el cobre que forma parte del diseño del circuito, protegiéndolo durante el proceso de grabado.

Grabado de capa interna

Aguafuerte

Utilice una solución química para eliminar la porción de cobre expuesta después del revelado para formar el patrón de circuito deseado.

quitar la película

Aplique una solución alcalina para eliminar la tinta fotopolimerizada (película azul) del patrón del circuito en preparación para los pasos de laminación.

Paso 3: Laminación

El procedimiento de laminación en el proceso de fabricación de PCB multicapa consta de cuatro pasos: óxido negro, preapilamiento, laminación y fresado. Los procedimientos de apilamiento y laminación de capas generalmente tienen como objetivo disponer y unir las capas utilizando calor y presión.

Tratamiento de óxido marrón

Este paso es crucial para mejorar la adhesión entre las superficies de cobre de las capas internas y el material preimpregnado (preimpregnado). El proceso implica tratar químicamente la superficie de cobre para crear una superficie microrugosa, que mejora la unión mecánica entre el cobre y las capas preimpregnadas. 

Pre-apilado

Las múltiples capas internas pasan por este proceso y se laminan juntas. La presencia de remaches en este proceso es fundamental para garantizar que las capas internas no se deslicen durante las siguientes etapas.

laminación

La pila se fusiona en un tablero sólido y unificado aplicando alto calor y presión, lo que hace que el material preimpregnado (PP) fluya y cure, uniendo así permanentemente el preimpregnado, la lámina de cobre y las capas internas.

Molienda

Este es el postratamiento en el proceso de laminación. Las capas laminadas o el propio tablero adquirirán entonces una forma específica.

Paso 4: Perforación y revestimiento de agujeros

Trío

Se utilizan perforadoras de alta precisión para perforar agujeros en placa PCB multicapa con precisión, según los documentos de diseño. Estos orificios se utilizan para establecer conexiones eléctricas entre las capas del tablero y los componentes del tablero.

Al finalizar la perforación, el tablero se limpia para eliminar los desechos y el polvo generados durante el proceso de perforación para garantizar que los orificios estén limpios y listos para el siguiente proceso de enchapado.

Enchapado

Las paredes de los agujeros perforados se tratan químicamente para mejorar su adhesión al cobre. Luego, se deposita una fina capa de cobre en las paredes del orificio mediante deposición química para que sirva como sustrato para el revestimiento de cobre.

Posteriormente, se deposita una capa más gruesa de cobre en las paredes de los orificios y en la superficie de la placa mediante un proceso de galvanoplastia para fortalecer la conexión eléctrica y mejorar la conductividad eléctrica.

Paso 5: Formación de la capa exterior

El siguiente paso es el proceso de fabricación de la capa exterior, y la formación de la capa exterior también ocurre en la superficie de cobre, de forma similar a la capa interior. Hay tres procesos en este paso:

Imagen de la capa exterior

El patrón del circuito exterior se transfiere a la lámina de cobre usando fotolitografía, y la lámina de cobre se modela utilizando una película de fotolitografía.

A continuación, se forma el patrón del circuito cubriendo una resistencia fotosensible y exponiéndola usando una fotomáscara y luz ultravioleta para endurecer el material fotosensible en un área específica.

Finalmente, se realiza un proceso de revelado para eliminar la resistencia no endurecida, revelando la superficie de cobre sobre la cual se forma el patrón del circuito.

Estampado de patrones

patrón de revestimiento

La capa exterior se fabrica aplicando una fina capa de metal protector (generalmente estaño o aleación de plomo y estaño) al patrón del circuito mediante el proceso de revestimiento para evitar la oxidación y corrosión de las pistas de cobre.

Grabado de capa exterior

Después del revelado, la solución química elimina la resistencia fotosensible no endurecida y el cobre debajo de ella, dejando solo las pistas de cobre protegidas por la resistencia endurecida para formar el patrón de circuito deseado.

Paso 6: máscara de soldadura

A continuación se realiza la fabricación de máscara de soldadura para otro nivel de cobertura para proteger el cobre contra cortocircuitos y cubrir las piezas sin adherencia a la soldadura.

La capa de soldadura no solo proporciona una capa adicional de protección para PCB multicapa contra cortocircuitos y malas soldaduras en áreas no soldadas, sino que también aumenta la durabilidad general y el aislamiento de la placa.

Nota: El verde es el color de máscara de soldadura más común, pero la producción moderna de PCB permite varias opciones de color, incluidos azul, rojo, amarillo, negro y más.

Paso 7: Aplicación de serigrafía

Aplicación de serigrafía

Materiales de serigrafía: Seleccione tintas de serigrafía adecuadas, generalmente tintas duraderas y resistentes a productos químicos, para garantizar que el contenido impreso permanezca visible durante la vida útil de la PCB.

Proceso de solicitud: Imprima designadores de referencia de componentes, marcas de polaridad y otros detalles en la máscara de soldadura según los requisitos del cliente, utilizando técnicas de serigrafía. Dependiendo de los requisitos de producción y el tamaño de los lotes, este proceso puede ser manual o automatizado.

Paso 8: Acabado de superficies

El acabado superficial en el proceso de fabricación de PCB multicapa se considera el tratamiento final del cobre expuesto. Las áreas expuestas necesitarán soldabilidad para protegerlas contra posibles cortocircuitos, corrosión y oxidación. Diferentes acabados, Tales como ENIG, OSP y HASL se utilizan comúnmente en la fabricación de PCB multicapa.

Paso 9: el proceso de moldeo

El proceso de moldeo

En el último paso, se utilizan máquinas CNC para cortar con precisión las placas de circuito al tamaño y forma finales especificados por el cliente. Además, se pueden utilizar otros equipos como corte por láser, punzonado o V-CUT para eliminar el exceso de material y se realizan tratamientos de bordes para eliminar rebabas y bordes afilados para garantizar la seguridad y limpieza de los tableros.

Inspección y control de calidad

Llevar a cabo una gestión de control de calidad en profundidad es esencial en la fabricación de PCB multicapa, desde la verificación de la alineación de las capas hasta la inspección óptica. También se necesitan otros niveles de pruebas e inspecciones, desde inspecciones de calidad y pruebas eléctricas, para garantizar que se cumplan las especificaciones de diseño.

1.Inspecciones después de la producción de la capa interior y el grabado.

  • Usando una reflexión óptica bajo el Inspección óptica automatizada (AOI), las capas internas se someterán a un escaneo minucioso para verificar defectos en la PCB y si existen posibles errores y deficiencias.
  • Verificar que el sistema de reparación (VRS) todavía esté conectado al AOI, pero su objetivo principal es probar la información y los datos de la placa manualmente para garantizar que el AOI tenga todas las ubicaciones de las deficiencias y errores.

2.Después del proceso de fabricación de la capa exterior

  • Comprobación detallada de defectos de la capa exterior mediante inspección óptica automatizada (AOI).
  • Utilice Verify Repair System (VRS) para un escaneo en profundidad de los errores en la capa exterior.
  • Realice una prueba eléctrica del O/S para localizar posibles defectos del O/S.
  • Verifique las especificaciones en las mediciones del espesor del cobre y el ancho de la línea de la capa exterior.
  • Inicie la prueba de impedancia para verificar adecuadamente los circuitos defectuosos.

3.Pruebas para la PCB moldeada final

  • Realizar pruebas eléctricas, como pruebas de sonda voladora, para garantizar la conectividad de la PCB e identificar posibles fallos.

Conclusión

La producción de PCB multicapa implica un manejo delicado y un control preciso, desde el modelado de la capa interna hasta el mecanizado de la capa externa y el corte y conformado final.

Cada paso está diseñado para garantizar el rendimiento, la confiabilidad y la conformidad de la placa con las especificaciones de diseño, incluida la transferencia de patrones, el grabado, la laminación, la perforación, el enchapado, la aplicación de una máscara de soldadura con almohadilla, la serigrafía y el moldeado de la forma final.

Una PCB de una o dos capas omitirá algunos pasos, mientras que una PCB multicapa compleja puede tener hasta veinte o más pasos. Si tiene alguna pregunta o desea discutir, por favor contáctanos con Venture Electronics.

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