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¿Qué es el fotorresistente PCB y por qué es importante?

Índice del contenido

El fotorresistente de PCB es invaluable cuando se utiliza fotolitografía para imprimir placas de circuito. Reacciona a la luz y ayuda a enmascarar las zonas deseadas, preparando la tabla para el proceso de grabado, pero ¿qué es este material y de qué está hecho? Aquí encontrará más información, incluido cómo utilizarlo al fabricar placas de circuito impreso.

¿Qué es la fotorresistencia de PCB?

El fotorresistente de PCB es un material fotoactivo que se utiliza para enmascarar secciones de la capa de cobre al imprimir patrones de trazas de placas de circuito. Su solubilidad cambia cuando se irradia. Luz Ultravioleta u otros Fuentes de ondas EM como rayos X o un haz de electrones.

Aprovechando esta propiedad, los fabricantes aplican el material para cubrir algunas partes de los tableros revestidos de cobre. Las áreas ocultas permanecen después del grabado, creando las trazas del circuito deseadas. La resistencia está disponible en forma seca o húmeda.

  • Fotorresistente seco – La resistencia seca suele ser un compuesto sensible a la luz intercalado entre una película de PE y una capa protectora de poliéster o Mylar en la parte superior.
  • Fotorresistente húmedo – la versión húmeda es un fluido viscoso o similar a una laca. También se llama fotorresistente líquido o tinta para placas de circuito y se aplica mediante pulverización o deposición eléctrica.

¿De qué está hecho el fotorresistente PCB?

El fotorresistente para PCB fotolitografía es un polímero en una solución solvente. La solución se mezcla con varios otros compuestos para mejorar sus propiedades. Contiene principalmente lo siguiente:

  • Resina – el ingrediente principal que proporciona adherencia y otras propiedades.
  • Solvente – el disolvente disuelve la resina, actuando como su portador.
  • Sensibilizador – el material fotoactivo que responde a la luz.
  • Aditivos – Se añaden varios ingredientes para mejorar las propiedades de resistencia. Aumentan su flexibilidad, mejoran su capacidad de adherencia, facilitan su decapado, etc.
Fotoprotector de PCB
Un ejemplo de un tipo de resistencia fotodescomponente en forma de película seca
Recursos: https://www.youtube.com/watch?bAH5A_sarBg

Tipos de fotoprotectores de PCB

Hay tres tipos principales de métodos de aplicación de fotoprotectores de PCB, cuya clasificación se guía por su composición química y reacción a la luz. Incluyen los tipos fotoreticulados, fotopoliméricos y fotodescomponentes.

Resistencia a la foto-reticulación

Como su nombre lo indica, la exposición de este material a la luz activa una reticulador. El conector une cadenas de resina individuales para producir cadenas más largas. Este proceso crea material que el revelador no puede disolver.

Resistencia fotopolimérica

La resistencia fotopolimérica es de tipo negativo que se endurece con la luz. Funciona iniciando un polimerización de monómeros, lo que hace que el material se vuelva menos soluble y resistente al producto químico en desarrollo.

Resistencia a la fotodescomposición

El tipo en descomposición es un fotorresistente positivo que sufre un proceso de reducción cuando se irradia con luz, produciendo una estructura que se disuelve en la sustancia química en desarrollo. No es un tipo de uso común.

Diagrama de resistencia positiva versus negativa
Diagrama de resistencia positiva versus negativa
Recursos: https://www.researchgate.net

Fotorresistente positivo versus negativo para PCB

Los compuestos fotorresistentes de PCB son positivos o negativos dependiendo de si se vuelven más o menos solubles cuando se exponen a la luz. Esto es lo que necesita saber sobre los dos.

Fotoprotector negativo

La resistencia negativa se vuelve más dura cuando se expone a la luz, ya sea mediante un proceso de reticulación o polimerización. Las partes no expuestas se disuelven cuando se revela la placa, dejando intactas las regiones enmascaradas.

La resistencia negativa ofrece una excelente adhesión y produce películas más delgadas o necesidades de enmascaramiento de mayor resolución. También cuesta menos, lo que la convierte en una opción preferida.

fotoprotector positivo

Positivo significa mayor solubilidad. El material se debilita con la exposición a la luz. Las partes expuestas se disuelven en la solución reveladora, dejando las secciones no expuestas.

El fotorresistente positivo de PCB es una opción más cara. También ofrece películas más gruesas y una adherencia reducida, lo que lo convierte en un material de fotolitografía menos popular.

Uso de fotorresistente de película seca de PCB para imprimir circuitos
Uso de fotorresistente de película seca de PCB para imprimir circuitos
Recursos: https://www.youtube.com/watch?2hQfGtSFe_0

¿Cómo se aplica el fotorresistente de PCB?

La aplicación adecuada de la resistencia es crucial para lograr precisión y exactitud del circuito. El proceso implica uno de los siguientes métodos: pulverización, eléctricamente o con un rodillo caliente. Cada método tiene sus lados buenos y malos.

Recubrimiento por pulverización

Una boquilla rociadora atomiza el líquido y lo aplica como una película delgada sobre la PCB. La fumigación es más rápida y menos costosa. También produce recubrimientos uniformes y permite el control preciso del espesor.

Electrodeposición

Este método utiliza un proceso electroquímico para recubrir el tablero, produciendo una capa delgada y de alta resolución. Funciona muy bien al recubrir placas de circuitos multicapa.

Película de rodillo caliente

Este método aplica fotorresistente de película seca. Se requiere un rodillo caliente para calentar la película y hacer que se adhiera a la PCB, o puede usar un laminador de zapata.

PCB antes y después de la aplicación de resistencia
PCB antes y después de la aplicación de resistencia
Recursos: https://youtu.be/sPnnOcxqUhc?si=9FN_WcLdt9ocrcZu

Uso de Photoresist en el proceso de fabricación de PCB

Varios pasos definen el grabado de una placa PCB utilizando una película fotosensible o tinta fotosensible. Implica lo siguiente cuando se rastrea desde la limpieza del tablero hasta resistir la aplicación y el desarrollo.

Paso 1: preparación de la placa

  • Los paneles de PCB, que son sustratos revestidos de cobre, se limpian en soluciones alcalinas
  • Esto se hace para eliminar materiales orgánicos que puedan obstaculizar el proceso de solicitud.
  • También están micrograbados para hacer que sus superficies sean rugosas y mejorar la adherencia.

Paso 2: Aplicar el fotorresistente

  • Los paneles se calientan en un horno para eliminar la humedad.
  • Luego se recubren con película fotorresistente o tinta, asegurando un espesor correcto y uniforme.
  • En las grandes plantas de fabricación, los tableros pasan por túneles de pulverización automatizados o se centrifugan para mejorar la uniformidad.

Paso 3: secar y hornear

  • Las tablas se llevan a hornos de convección y se secan.
  • Luego se enfrían para solidificar completamente el recubrimiento.
  • Una vez solidificada la película, los paneles se hornean para eliminar el exceso de disolvente.

Paso 4: examen visual y pruebas

  • Los trabajadores examinan el tablero revestido para garantizar una capa uniforme.
  • Se llevan a cabo pruebas para determinar el espesor del recubrimiento y otros requisitos.

Paso 5: exposición fotorresistente

  • Los paneles se cubren con una máscara fotográfica y se exponen a la luz u otra fuente de radiación.
  • Cuando se utilizan imágenes láser directas, no se requiere la herramienta fotográfica. El láser imprime directamente el circuito en la resistencia.
  • Dependiendo del tipo de resist, las partes expuestas pueden endurecerse o volverse solubles.

Paso 6: desarrollar el fotorresistente

  • Para desarrollar la resistencia y revelar los circuitos, las placas se procesan en una solución química.
  • La solución disuelve las partes solubles, dejando la parte oculta cubierta por la resistencia insoluble.

Posteriormente, los tableros se graban con productos químicos, eliminando las partes de cobre expuestas. El patrón restante contiene las pistas conductoras para conectar los componentes en la placa ensamblada.

Película fotorresistente delgada para PCB
Película fotorresistente delgada para PCB
Recursos: https://www.youtube.com/watch?2hQfGtSFe_0

¿Cómo se determina el espesor de la resistencia a los PCB?

El espesor de la resistencia es un factor crucial a la hora de producir placas de circuito. Ayuda a determinar la cantidad de energía de radiación necesaria para activar la resistencia y ayuda a evitar problemas de exposición como trazas fallidas.

El tipo de película seca viene con un espesor predeterminado que oscila entre 1 y 2 mil, o un poco más grueso si está diseñado para cubrir agujeros. La resistencia húmeda no; su espesor depende del método de aplicación.

Si bien la cantidad de resina podría ayudar a medir el espesor, pueden surgir errores debido a superficies irregulares de los tableros o a la evaporación del solvente.

Diversas técnicas de medición, como Interferometría de luz blanca (WLI) y Fuerza atómica microscópica (AFM), puede verificar el espesor. Ofrecen mayor precisión y no interfieren con la estructura de la resistencia.

Eliminación de fotoprotectores con hidróxido de sodio
Eliminación de fotoprotectores con hidróxido de sodio
Recursos: https://www.youtube.com/watch?IPsE64PMzMg

¿Cómo se elimina el fotorresistente de la PCB?

Después del grabado, es necesario retirar por completo el fotoprotector de PCB. Puede hacerlo utilizando productos químicos o físicamente utilizando métodos mecánicos. Otros métodos incluyen el decapado térmico y el uso de energía plasmática.

El decapado químico es el método más utilizado. Implica sumergir los tableros en una solución química que contiene acetona o cloruro de metileno y otros compuestos.

El decapado mecánico requiere fregar la resistencia o eliminarla con partículas abrasivas o chorros de agua a alta presión. Para eliminar térmicamente la resistencia, caliente la tabla a altas temperaturas. El calor resultante vaporiza la resistencia.

La extracción por plasma funciona como el método térmico. Emplea plasma de baja presión para romper la estructura química resistente y convertirla en gas. Es el método más eficaz.

Conclusión

El fotorresistente de PCB es un material sensible a la luz que se utiliza para imprimir trazas de placas de circuito. Funciona enmascarando el patrón de trazas en sustratos revestidos de cobre antes del grabado. Hay diferentes resistencias disponibles, cada una de las cuales ofrece diversos beneficios. Seleccionar el tipo correcto garantiza los niveles correctos de espesor y resolución.

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