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Placas PCB con perforación láser: ¿cómo funciona?

Índice del contenido

La perforación con láser de placas de PCB implica el uso de un haz de luz enfocada y de alta energía para crear agujeros. Para saber cómo funciona, continúe a continuación. Le explicaremos el proceso de perforación, los distintos tipos de láser utilizados y todo lo que necesita saber. ¡Empecemos!

¿Qué es la perforación de PCB?

Significa crear agujeros en una placa de circuito impreso. Los agujeros sirven para diversos fines y tienen diferentes diámetros. También pueden ser poco profundos o con orificios pasantes para diversas funciones, como por ejemplo:

  • Vías para la comunicación entre capas conectando eléctricamente las capas y las trazas.
  • Orificios de colocación de componentes para ensamblar dispositivos electrónicos y de otro tipo con orificios pasantes
  • Orificios de montaje para instalar la placa en su dispositivo o sistema de aplicación.
  • Aberturas para unir el tablero a un dispositivo para realizar pruebas.

La perforación de PCB implica dos técnicas principales: mecánicamente utilizando taladros físicos y brocas o con la ayuda del calor creado por una luz de alta energía. haz cuando se enfoca en un punto en la superficie del sustrato.

Perforación láser de PCB

La perforación con láser de PCB es una forma de perforar placas de circuito, como vías, concentrando un haz de luz de alta energía en un punto. El calor resultante derrite la mancha, vaporiza el material de la placa de circuito y crea una abertura.

Una viga estrecha produce agujeros estrechos y viceversa. Por otro lado, variar el período de exposición controla hasta dónde llega la apertura en el tablero. De esta manera es posible realizar diferentes tipos de agujeros.

Perforación láser de vías de PCB utilizando un láser de CO2
Perforación láser de vías de PCB utilizando un láser de CO2
Recursos: https://www.researchgate.net

Taladro láser de PCB de CO2 frente a UV

Una máquina perforadora láser de PCB suele ser de uno de estos dos tipos: basada en CO2 o UV. En ocasiones, el proceso requiere el uso de ambos. Así es como funciona cada uno.

Laser CO2

CO2 significa que utiliza CO2 y otros gases para el proceso de amplificación de la luz. Un tipo de CO2 funciona en la parte superior. banda infrarroja. Al ser un haz de longitud de onda más larga, se adapta mejor a agujeros de mayor diámetro. Además, solo funciona con dieléctricos. Sin embargo, perforar cuesta menos y es relativamente rápido.

Láser UV

Un taladro UV utiliza el banda ultravioleta. Perfora agujeros de menor diámetro, de menos de 100 micrones de ancho, lo que lo convierte en un tipo más preciso. También funciona con una amplia gama de materiales, incluidos metales, pero su uso cuesta más.

Microvías perforadas con láser
Microvías perforadas con láser
Recursos: https://www.sciencedirect.com

¿Cuáles son las ventajas de las placas PCB con perforación láser?

Las placas PCB con perforación láser presentan más ventajas que el método mecánico. Esto la convierte en una técnica preferida para la mayoría de las cavidades de las placas de circuito, especialmente las microvías. A continuación se muestra una lista de los beneficios más importantes.

  • El taladro no hace contacto físico con el tablero. Eso reduce los problemas de desgaste y la posibilidad de agrietamiento o delaminación.
  • Las placas PCB con perforación láser ofrecen una mayor relación de aspecto o diámetro de profundidad a orificio.
  • La luz perfora casas más pequeñas que las brocas mecánicas. Son posibles cavidades tan pequeñas como 3 mil o 0.075 mm.
  • Tiene una alta velocidad. En tiradas de producción más elevadas, supone una importante reducción de costes.
  • Produce orificios precisos, lo que lo convierte en el método preferido para cavidades de pequeño diámetro.
  • Es una forma limpia de hacer agujeros; a diferencia del método mecánico, no produce virutas.

La perforación láser de PCB tiene sus desventajas. Por ejemplo, no funciona bien si el material es demasiado reflectante. También es más caro que el método mecánico y puede que no sea adecuado para proyectos de bajo presupuesto o tiradas de producción más bajas.

Cómo funciona una perforadora láser de PCB
Cómo funciona una perforadora láser de PCB
Recursos: https://www.mdpi.com

Proceso de perforación láser de PCB

El proceso de perforación láser de PCB implica algunos pasos. En primer lugar, es necesario moldear y dirigir el haz mediante ópticas de alta precisión. El resto del proceso, desde que la viga golpea la superficie del tablero hasta que crea el agujero requerido, ocurre de la siguiente manera.

1. Calefacción

La viga contiene energía electromagnética. El material de la placa de circuito absorbe esta energía cuando le llega la luz. La energía absorbida excita los átomos.

2. Derretir

La resultante energía cinética Provoca un aumento repentino y brusco de la temperatura, lo que provoca la ruptura de los enlaces químicos y el derretimiento de la mancha.

3. Vaporización

El material derretido se vaporiza instantáneamente, creando un agujero. El control de la energía, la exposición y el tamaño del haz determina el diámetro y la profundidad del orificio.

4. Eyección de material

El aumento repentino del volumen de material en la cavidad hace que la presión aumente abruptamente. La presión de retroceso resultante expulsa los materiales fundidos. Los agujeros perforados pasan por un proceso de inspección para determinar su calidad.

Tipos de perforación láser en la fabricación de PCB
Tipos de perforación láser en la fabricación de PCB
Recursos: https://www.sciencedirect.com

Métodos de perforación láser de PCB

La perforación de PCB mediante láser puede adoptar varias formas según las características del orificio requerido y el costo, entre otras consideraciones. Los métodos incluyen pulso único, trepanación, percusión y perforación helicoidal.

Perforación de un solo pulso

El taladro envía un único pulso de alta energía a la superficie del tablero. El método de pulso único crea agujeros más grandes y suele ser menos preciso. Cuando se necesitan orificios más profundos y con mayor tolerancia dimensional, se prefiere el método de pulsos múltiples llamado percusión.

Percusión

En lugar de un pulso largo, el haz de luz incide sobre la placa con pulsos de potencia relativamente baja y de corta duración. Cada pulso da como resultado que una parte del material se funda y se vaporice.

Este método de producción de agujeros produce civilizaciones más pequeñas (más pequeñas que el propio haz, lo que lo hace más preciso). La percusión también crea agujeros más profundos más rápidamente que cuando se utiliza un solo haz de pulso.

trepanado

En la trepanación, la viga corta alrededor del diámetro del orificio y es útil si la abertura requerida es más grande que la viga. Aunque es menos preciso, un taladro láser de PCB trepanador hace agujeros más grandes. También requiere un movimiento del haz cuidadosamente controlado o la calidad del agujero puede no ser alta.

Láser helicoidal

El rayo traza una trayectoria en forma de hélice. Al mismo tiempo, también gira sobre su eje y utiliza un prisma Dove (más información al respecto esta página) para controlar el movimiento. Al igual que la trepanación, la perforación helicoidal produce agujeros de calidad pero tiene una velocidad baja.

Conclusión

La perforación láser de PCB utiliza la energía de la luz concentrada para producir orificios en la placa de circuito, desde vías hasta orificios de montaje o ensamblaje de componentes. Este método tiene muchas ventajas y muchos fabricantes de placas de circuito prefieren utilizarlo en lugar de brocas mecánicas. Esperamos que este artículo te haya ayudado a comprender cómo funciona y sus beneficios.

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