La fabricación de PCB es el proceso de creación de placas desnudas que servirán de base para el montaje de circuitos impresos. Es esencial elegir cuidadosamente al contratista de fabricación de placas de circuito impreso, ya que incluso pequeños errores pueden inutilizar toda la placa. La comunicación eficaz entre el equipo de diseño y los fabricantes es fundamental, sobre todo porque la fabricación se traslada cada vez más al extranjero.
En este post, profundizaremos en todo lo que necesita saber sobre el proceso de fabricación de PCB. Cubriremos el proceso previo, el proceso completo de fabricación de PCB y las consideraciones importantes a tener en cuenta a la hora de seleccionar una empresa de fabricación de PCB.
Qué es la fabricación de PCB
La fabricación de PCB es el proceso de transformación de un diseño de placa de circuito impreso en una estructura física basada en las especificaciones proporcionadas en el paquete de diseño de PCB. Implica una serie de pasos y técnicas para producir una placa de circuito impreso funcional.
La fabricación de PCB es un paso crucial en el proceso de desarrollo de PCB. Traduce el diseño en una placa física que puede ensamblarse con componentes electrónicos para crear un dispositivo electrónico funcional. La calidad del proceso de fabricación influye directamente en la fiabilidad de la placa de circuito impreso. Garantiza que la placa de circuito impreso cumpla las especificaciones requeridas y ofrezca un rendimiento eléctrico, una transmisión de señales y una durabilidad óptimos.
La fabricación de PCB es sólo una parte del proceso global de fabricación de PCB. El montaje de PCB es un paso independiente que sigue a la fabricación de PCB y que consiste en colocar componentes en la placa para hacerla funcional. Mientras que la fabricación de PCB se centra en crear la estructura física de la placa.
¿Cuál es la diferencia entre el proceso de fabricación de PCB y el de montaje de PCB?
La fabricación y el montaje de placas de circuito impreso son dos pasos cruciales en el proceso de fabricación de placas de circuito impreso.
Fabricación de PCB
La fabricación de placas de circuito impreso consiste en traducir el diseño de una placa de circuito en una estructura física. Es como crear el plano de una ciudad, con caminos, calles y zonificación. En este proceso, el diseño se transfiere a la placa mediante diversas técnicas, como el grabado o la impresión. El objetivo es crear una base sólida y fiable sobre la que colocar los componentes electrónicos.
Montaje de PCB
El montaje de placas de circuito impreso es el proceso de colocar los componentes en la placa fabricada para que funcione. Es como construir edificios en una ciudad. Durante este proceso, se sueldan a la placa componentes electrónicos como resistencias, condensadores y microchips. Estos componentes trabajan juntos para crear el circuito electrónico deseado. El montaje de placas de circuito impreso da vida a la placa y le permite realizar la función prevista.
El montaje de placas de circuito impreso es un proceso delicado que requiere precisión y experiencia. Los componentes deben colocarse con precisión y soldarse correctamente para garantizar una placa de circuito impreso fiable y de alto rendimiento.
La diferencia
La fabricación de PCB se centra en crear la estructura física de la placa, mientras que el montaje de PCB implica añadir los componentes electrónicos para que la placa sea operativa. Ambos procesos son esenciales y van de la mano para crear una placa de circuito impreso funcional y fiable.
Antes del proceso de fabricación de placas de circuito impreso
La fabricación de una placa de circuito impreso requiere prestar mucha atención a los detalles. Antes de comenzar el proceso, es esencial completar varios pasos importantes para garantizar el éxito de la construcción de la placa. Echemos un vistazo más de cerca a estos pasos:
Realización de una revisión técnica exhaustiva de los circuitos
Antes de iniciar el proceso de fabricación de placas de circuito impreso, es fundamental realizar una revisión técnica exhaustiva de los circuitos. Esta revisión implica examinar detenidamente el diseño para identificar posibles problemas o áreas de mejora. Al realizar esta revisión, puede detectar cualquier error o incoherencia desde el principio, ahorrando tiempo y recursos a largo plazo.
Sincronización de bases de datos de esquemas y diseños
Para evitar cualquier discrepancia o desajuste, es vital sincronizar las bases de datos del esquema y del diseño. Este paso garantiza que el diseño se represente con precisión tanto en el esquema como en el diseño físico de la placa de circuito impreso. Al sincronizar estas bases de datos, puede evitar cualquier incoherencia que pueda surgir durante el proceso de fabricación.
Simulación completa de circuitos, integridad de la señal y análisis de la integridad de la energía
Para garantizar la funcionalidad y fiabilidad de la placa de circuito impreso, es esencial realizar análisis exhaustivos de simulación de circuitos, integridad de la señal e integridad de la alimentación. Estos análisis ayudan a detectar posibles problemas en el diseño del circuito, como interferencias en la señal o problemas en la distribución de la energía. Si se solucionan estos problemas antes de la fabricación, se pueden evitar costosas repeticiones o la resolución de problemas más adelante.
Verificación de las normas y restricciones de diseño de PCB
Antes de proceder al proceso de fabricación, es fundamental verificar que el diseño de la placa de circuito impreso cumple las normas y restricciones de diseño especificadas. Este paso garantiza que el diseño cumple las normas y directrices de fabricación requeridas. Al verificar estas normas y restricciones, puede evitar cualquier problema de fabricación o de calidad que pueda surgir durante la fabricación.
Revisar la lista de materiales y las normas de diseño para la fabricación
Por último, es esencial revisar la lista de materiales (BOM) y las normas de diseño para fabricación (DFM). La lista de materiales incluye una lista de todos los componentes y materiales necesarios para el montaje de la placa de circuito impreso, mientras que las normas de DFM describen las directrices y especificaciones de fabricación. Al revisar estos documentos, puede asegurarse de que la lista de materiales es precisa y completa, y de que el diseño cumple las normas de DFM.
Cómo se fabrica la placa de circuito impreso
La fabricación de placas de circuito impreso implica varios pasos que garantizan la creación de una placa de circuito impreso funcional y de alta calidad. Es un procedimiento complejo e intrincado que requiere experiencia y atención al detalle. Cada paso desempeña un papel crucial para garantizar la calidad y fiabilidad de la placa de circuito impreso final. Al comprender cómo funciona la fabricación de PCB, los ingenieros y diseñadores pueden tomar decisiones fundamentadas durante el proceso de diseño y fabricación, lo que se traduce en dispositivos electrónicos de mejor rendimiento.
El proceso de fabricación de placas de circuito impreso puede dividirse en los siguientes pasos:
Imaginar el diseño deseado
El primer paso consiste en crear imágenes del diseño deseado en los laminados revestidos de cobre. Para ello, se utiliza un software especializado para crear un diseño y, a continuación, se emplean técnicas de imagen para transferir el diseño a la superficie de cobre mediante un material fotosensible llamado fotorresistencia. El diseño de la placa de circuito impreso se imprime en una película, que luego se utiliza para exponer la fotorresistencia a la luz ultravioleta (UV). Las zonas expuestas a la luz se endurecen, mientras que las no expuestas permanecen blandas.
Grabado o eliminación del exceso de cobre
Una vez que el diseño deseado se ha plasmado en la superficie de cobre, el siguiente paso consiste en eliminar el exceso de cobre para dejar al descubierto las pistas y almohadillas, lo que se denomina grabado. El grabado elimina el exceso de cobre de las capas internas y superficiales de la placa para revelar las trazas y almohadillas deseadas. Las zonas protegidas por la capa fotorresistente endurecida permanecen intactas, mientras que el cobre expuesto se disuelve con una solución grabadora.
Creación del apilamiento de capas de PCB
Una vez eliminado el cobre sobrante, creamos el apilamiento de capas de la placa de circuito impreso laminando (calentando y prensando) los materiales de la placa a altas temperaturas. Esto implica prensar y calentar los materiales de la placa para formar una estructura sólida con el número de capas deseado. Garantiza la correcta alineación y unión de las distintas capas de la placa de circuito impreso.
Perforación de agujeros
Una vez apiladas las capas, se perforan orificios en la placa de circuito impreso para alojar orificios de montaje, pasadores pasantes y vías. Estos orificios permiten la colocación de componentes y las interconexiones entre capas. Los orificios taladrados suelen recubrirse con un material conductor para garantizar la continuidad eléctrica.
Revestimiento
El siguiente paso es la galvanoplastia. La placa de circuito impreso se deposita en un baño galvánico, donde se deposita una fina capa de metal, normalmente cobre, sobre las superficies de cobre expuestas y los orificios perforados. Este proceso mejora la conductividad y garantiza conexiones fiables. El cobreado también permite aumentar el grosor de las pistas de cobre o crear orificios pasantes chapados.
Máscara de soldadura
Se aplica una máscara de soldadura a la placa de circuito impreso para proteger las pistas de cobre y evitar puentes de soldadura durante el proceso de montaje. La máscara de soldadura suele ser de color verde, pero también puede ser de otros colores, como rojo, azul o negro.
Serigrafía
La serigrafía es el proceso de añadir etiquetas de componentes, logotipos y otras marcas a la superficie de la placa de circuito impreso. Este paso ayuda a colocar e identificar los componentes durante el montaje y la resolución de problemas.
Acabado superficial
El último paso en la fabricación de placas de circuito impreso es aplicar un acabado superficial a las zonas de cobre expuestas de la placa. El acabado superficial protege las zonas de cobre y facilita la soldadura durante el montaje para evitar la oxidación y mejorar la durabilidad de la placa.
Entre los acabados superficiales más comunes se encuentran HASL (Hot Air Solder Leveling), ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) y OSP (Organic Solderability Preservative).
Una vez finalizado el proceso de fabricación de PCB, las placas terminadas se someten a inspección y pruebas para garantizar su funcionalidad antes del montaje o el envío. Se utilizan equipos de prueba automatizados para identificar cualquier cortocircuito o defecto que pudiera comprometer el rendimiento de la placa de circuito impreso.
Cómo implantar un proceso eficaz de fabricación de placas de circuito impreso
Cuando se trata de la fabricación de placas de circuito impreso, los procesos de diseño y fabricación suelen correr a cargo de entidades diferentes. En la mayoría de los casos, el fabricante por contrato (CM) fabrica la placa de circuito impreso basándose en el diseño creado por el fabricante de equipos originales (OEM). Para garantizar un proceso fluido y eficaz, la colaboración entre estos grupos es esencial. Esta colaboración incluye discusiones sobre componentes, consideraciones de diseño, formatos de archivo y materiales de la placa.
Componentes
Para agilizar el proceso de fabricación, el diseñador debe consultar con el fabricante la disponibilidad de los componentes. Lo ideal es que el fabricante disponga de todos los componentes necesarios para el diseño. Sin embargo, si falta algo, el diseñador y el fabricante deben trabajar juntos para encontrar un compromiso que permita una fabricación más rápida sin comprometer las especificaciones mínimas del diseño.
Consideraciones sobre el diseño para la fabricación (DFM)
El diseño para la fabricación (DFM) es un aspecto crucial a tener en cuenta. El DFM se centra en el progreso del diseño a través de las distintas etapas del proceso de fabricación. Normalmente, el fabricante, que suele ser el fabricante de componentes, proporciona un conjunto de directrices de DFM para sus instalaciones. El OEM puede consultar estas directrices durante la fase de diseño. Al incorporar estas directrices al diseño de la PCB, el diseñador puede asegurarse de que el diseño es compatible con el proceso de producción del fabricante.
Formatos de archivo
La comunicación eficaz entre el OEM y el CM es vital para garantizar la fabricación precisa de la placa de circuito impreso de acuerdo con las especificaciones de diseño del OEM. Es esencial que ambas partes utilicen los mismos formatos de archivo para el diseño. Esta práctica ayuda a evitar errores o pérdidas de información que pueden producirse cuando los archivos deben convertirse entre formatos diferentes.
Materiales de la Junta
Los OEM pueden diseñar placas de circuitos impresos utilizando materiales más caros de lo que prevé el CM. Por tanto, es crucial que ambas partes se pongan de acuerdo sobre los materiales que se van a utilizar. Los materiales elegidos no sólo deben cumplir los requisitos del diseño del circuito impreso, sino también ser rentables para el comprador final.
Siguiendo estas directrices y fomentando la colaboración entre el OEM y el CM, se puede poner en marcha un proceso eficaz de fabricación de PCB. Esta colaboración garantiza que el diseño sea compatible con el proceso de fabricación, que los componentes estén disponibles y que el producto final cumpla las especificaciones deseadas sin dejar de ser rentable.
¿Por qué es importante el proceso de fabricación de PCB?
La fabricación de placas de circuito impreso (PCB) es importante, ya que influye directamente en la capacidad de fabricación, el índice de rendimiento, la fiabilidad de las placas de circuito impreso (PCB) y el rendimiento general de la PCB. Las decisiones de diseño tomadas durante el proceso de fabricación pueden influir significativamente en el rendimiento y la funcionalidad generales del producto final de PCB.
Fabricabilidad
Un aspecto crucial de la fabricación de placas de circuito impreso es la fabricabilidad. Las decisiones de diseño, como las distancias entre elementos superficiales, la selección de materiales con coeficientes de expansión térmica (CTE) adecuados y la correcta panelización de los diseños, son fundamentales para garantizar que la placa pueda fabricarse sin necesidad de rediseñarla.
Si no se toman las decisiones adecuadas sobre las especificaciones de fabricación durante la fase de diseño, pueden surgir problemas durante el proceso de fabricación.
Tasa de rendimiento
El índice de rendimiento de las placas de circuito impreso es otro factor importante en el que influye el proceso de fabricación. Especificar parámetros que superen los límites de tolerancia del equipo del fabricante contratado puede dar lugar a un mayor número de placas inservibles.
Si se comprende el proceso de fabricación y se toman decisiones de diseño con conocimiento de causa, se puede optimizar la tasa de rendimiento, reduciendo los residuos y aumentando la eficiencia general.
Fiabilidad
La fiabilidad también es un factor crítico. En función del uso previsto, las placas de circuito impreso se clasifican de acuerdo con parámetros específicos descritos en la norma IPC-6011, ya que es crucial para alcanzar el nivel deseado de fiabilidad de funcionamiento. No cumplir el nivel de clasificación necesario puede provocar un funcionamiento irregular o un fallo prematuro de la placa.
Rendimiento global
La fabricación de placas de circuito impreso también desempeña un papel vital en la durabilidad y eficacia generales de los dispositivos electrónicos. El proceso de fabricación implica la selección de materiales adecuados y técnicas de fabricación que puedan soportar diversas condiciones ambientales, garantizando que el dispositivo electrónico pueda funcionar de forma fiable en diferentes entornos sin experimentar fallos prematuros o mal funcionamiento.
Comprender el proceso de fabricación de PCB es esencial porque las decisiones de diseño tomadas durante esta etapa pueden tener un impacto significativo en todo el ciclo de vida de desarrollo, producción y funcionamiento de la PCB. Incorporar el conocimiento de la fabricación a las decisiones de diseño puede ayudar a evitar retrasos innecesarios, costes de fabricación adicionales y problemas de rendimiento. Las normas y directrices de diseño para fabricación (DFM), basadas en las capacidades del fabricante contratado, pueden utilizarse para garantizar unos resultados óptimos.
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