¿Cómo se fabrica una PCB multicapa? (Parte V)

Juan Carlos Oca
|  Created: September 2, 2020
¿Cómo se fabrica una PCB multicapa? (Parte V)

Llegamos al final. Tras finalizar la fabricación de los PCBs es necesario comprobar que ha sido 100% correcta. 

Es el turno de Calidad. 

TEST ELÉCTRICO

Aunque en Asia es popular el test eléctrico basado en muestreos, en Europa y EEUU se realiza en el 100% de la fabricación. Se verifican todas las conexiones del circuito definidas en un fichero denominado “Net list” creado por CAM y consiste en comprobar la continuidad de las conexiones y su aislamiento eléctrico.

La verificación se lleva a cabo siguiendo las directrices básicas marcadas por la LEY DE OHM:

A nivel de proceso existen dos posibilidades para realizar el test: en el primero - GRID TEST - se fabrica un utillaje en el que a través de orificios taladrados se insertan pines. En un extremo se conecta cada pin a la máquina de test y el otro a todos los inicios y finales de cada net (bien sean PTH o pads SMD). El operario inserta la placa a testear y durante el proceso, la máquina aplica una pequeña corriente y verifica si fluye correctamente a través de todos los pines. En ese caso el resultado es OK. 

El gran inconveniente de este proceso es el coste de generación del utillaje (muy elevado) que no es intercambiable entre diferentes PCBs: cada referencia necesita de un utillaje único, y cualquier modificación en el rutado del PCB obligará a rehacer el utillaje. Por contra, es un método muy rápido de test lo que lo hace muy interesante para series grandes y repetitivas.

El segundo proceso es el FLYING PROBE TEST. Varios brazos móviles que terminan en unos finos pines se posicionan al inicio y final de cada Net. La máquina inyecta una pequeña corriente en cada pin y verifica si fluye correctamente con lo que se comprueba la continuidad en la Net. Al mismo tiempo la máquina posiciona otros brazos en todos los puntos adyacentes a la Net en la que se está midiendo continuidad. Esto permitirá comprobar que esos puntos no están cortocircuitados (provocando “short”) con la Net.

REPARACIÓN 

Tras el test eléctrico, tanto en el GRID TEST como en el FLYING PROBE TEST la máquina marca la placa como OK - NOK. Este último caso será el resultado de una de las dos posibilidades definidas en párrafos anteriores (o las dos al mismo tiempo): la máquina grabará la información de las Nets incorrectas en un fichero.

En una estación de reparación (un PC con un software de reparación opcionalmente dotado de un lector de códigos de barras, QR o datamatrix) se irá cargando el fichero con las Net marcadas como defectuosas. La estación muestra gráficamente las Nets cortadas y/o las Nets cortocircuitadas lo que permitirá que el operario las localice fácilmente. Con ayuda de un polímetro o de un tester dotado de un zumbador, comprueba físicamente las Nets mostradas en la pantalla de la estación.

Las Nets cortadas no se reparan con lo que una placa con un “open” deberá ser rechazada. Las Nets cortocircuitadas pueden ser reparadas con ayuda de un bisturí. Posicionando la placa bajo un microscopio se puede intentar eliminar el “short” rascando cuidadosamente. Para evitar dejar cobre al aire, tras la reparación se aconseja aplicar una pequeña capa de solder mask de tipo UV en la zona reparada y curarla después en un horno dedicado a tal efecto. Es altamente aconsejable retestear la placa tras cualquier intervención.

CONTROL DE CALIDAD

Finalizado el proceso de test las placas son revisadas por el departamento de calidad. El control incluye la comprobación del estado general de la placa detectando problemas estéticos (rayas o arañazos…) así como posibles desplazamientos del solder mask o del marcado de componentes que invadan pads provocando problemas de soldabilidad posteriores.

El departamento de calidad medirá el espesor del acabado metálico para una muestra estadística del lote, en una máquina con una fuente de Rx. Es importante y garantizará la soldabilidad y la durabilidad del acabado.

También se realiza un control metrológico de los diferentes diámetros de los taladros metalizados (y así garantizar que tras el proceso de metalización el diámetro sigue estando dentro de tolerancias) mediante galgas pasa-no pasa. El control metrológico incluye la comprobación de todas las cotas críticas (incluyendo taladros mecánicos) mediante calibre y/o micrómetro. 

A petición del cliente puede ser necesario realizar un corte metalográfico que demuestre que la deposición de cobre en el taladro y su contacto con las caras internas es correcto. Es muy aconsejable realizar el corte tras haber sometido al PCB a un shock térmico, para también garantizar que no se generarán cracks (roturas) tras los procesos de soldadura.

EMBALAJE

Las placas se envasan al vacío con plástico burbuja o bajo requerimiento del cliente con material ESD (aluminio barrera). En los dos casos se introduce en el interior una bolsa de silica gel (contraindicado para acabado InmAg) para que absorba la posible humedad del interior, y una tarjeta indicadora del grado de humedad que permitirá decidir antes de soldar si es necesario un estufado previo. 

Todos los procesos y parámetros definidos tanto en este como en los artículos anteriores corresponden a los pasos más habituales o estándar para realizar un circuito rígido multicapa. Existen algunos procesos opcionales tales como la aplicación de laca pelable, contactos de grafito… que no han sido desarrollados en este artículo para no extenderlo demasiado. 

Dependiendo además del enfoque productivo de cada empresa, algunos de estos procesos podrían ser diferentes tanto en el proceso en sí como en el orden en que se han presentado en el artículo.

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Juan Carlos Oca lleva trabajando durante los últimos 6 años como Director Técnico y de Ventas para la compañía ZUBELZU, fabricante de PCBs y referente a nivel europeo. Cuenta además con una experiencia de 18 años en Ingeniería CAM y en Dirección Industrial y de Calidad en la fabricación de PCBs. Es Ingeniero Técnico Industrial y Máster en Gestión Integrada.

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