Un día cualquiera en el proceso de fabricación de una PCB

Antes de empezar a diseñar para la fabricación de una PCB, es importante entender los procesos que hay detrás de la producción de una PCB física. Independientemente de las distintas tecnologías que pueda haber en cada centro de producción, la gran mayoría de los fabricantes líderes del sector siguen una serie de pasos muy concretos para convertir el diseño de PCB que has creado con tu herramienta CAD en una placa de circuito impreso física.

El proceso estándar de fabricación de PCB sigue una serie de pasos y es importante que los diseñadores conozcan y entiendan cada uno de los pasos implicados en el proceso de fabricación de una PCB. Si se conocen bien las fases de fabricación, es mucho más fácil detectar los errores de diseño de una PCB que podrían provocar fallos de producción y que, en última instancia, obligarían a desechar la placa. Todos los diseñadores deben seguir unos pasos de diseño para la fabricación (DFM, por sus siglas en inglés) a fin de permitir la fabricación y el montaje de sus placas en cualquier planta de producción.

En este artículo, hablaremos de los conceptos básicos que los diseñadores de PCB necesitan conocer como parte de nuestra serie de cursos intensivos para la fabricación de PCB. Empezaremos brevemente con el proceso de fabricación de PCB que se utiliza para crear una placa desnuda. A continuación, examinaremos el proceso de montaje de PCB, en el que los componentes se sueldan a la placa ya terminada antes de las comprobaciones finales y la inspección. El diseño para el montaje (DFA, por sus siglas en inglés) se centra en las prácticas de diseño que garantizan que los componentes puedan montarse de forma fiable y, al igual que ocurre con la fabricación de las placas desnudas, los diseñadores tienen la obligación de familiarizarse con el proceso de montaje de las PCB.

Proceso estándar de fabricación de PCB

La fabricación de una PCB abarca la construcción de las placas desnudas, el grabado, las perforaciones y el acabado. La siguiente tabla describe el conjunto estándar de pasos utilizados para fabricar una PCB multicapa. Este proceso comienza con un conjunto completo de especificaciones de diseño y materiales laminados iniciales y termina con una placa fabricada y lista para el montaje.

Una vez completado el curado final de la placa, el fabricante iniciará un proceso de comprobaciones eléctricas según los puntos de prueba especificados en el diseño de la PCB. Las pruebas eléctricas en la fase de fabricación suelen incluir pruebas de continuidad, en las que se verifican las conexiones abiertas y cortocircuitadas entre los distintos nodos indicados en la lista de conexiones de la PCB. Todas las placas que pasan este proceso de verificación se consideran completas y se transfieren al proceso de montaje.

Existen un gran número de defectos que pueden aparecer durante el proceso de fabricación de una PCB. Los defectos más comunes se producen durante los pasos de grabado, perforación y chapado. En la tabla siguiente se enumeran algunos de los potenciales defectos de fabricación de PCB que pueden surgir y sus posibles soluciones.

Una vez que el diseño ha pasado el proceso de fabricación y se ha probado eléctricamente, la placa de circuito impreso podría someterse a otra serie de pruebas para garantizar su calidad. Esto normalmente implica pruebas ambientales o mecánicas para garantizar que el proceso de fabricación de la placa vacía no dañe ningún material ni ninguna característica grabada en la PCB.

• Más información sobre los métodos utilizados para comprobar montajes de PCB
• Más información sobre el análisis de fallos de PCB

Proceso estándar de montaje de PCB

El montaje de una PCB conlleva la colocación de componentes con maquinaria automatizada (una máquina de pick-and-place, o recogida y colocación) y su posterior soldado mediante un proceso automatizado. Las principales técnicas de soldadura automatizada en el proceso de montaje de una PCB son:

• Soldadura de ola, utilizada en componentes con agujeros pasantes.
• Soldadura por reflujo, utilizada en componentes SMD.
• Soldadura selectiva, una versión automatizada de la soldadura manual.

La soldadura manual no se utiliza en instalaciones de montaje de PCB de gran volumen a menos que sea absolutamente necesario. La razón es la lentitud intrínseca de la soldadura manual y la poca uniformidad debida a los distintos niveles de destreza de los operarios.

Una vez que una PCB terminada sale del proceso de soldadura, se inspecciona con equipos automatizados y se limpia cualquier residuo (especialmente de residuos de flujo) antes de empaquetarse y enviarse. Las PCBA terminadas también pueden someterse a su propio proceso de inspección y pruebas para identificar cualquier placa que pudiera sufrir un fallo prematuro. Estas pruebas de vida útil acelerada consisten en someter una PCBA a calor, presión, tensión mecánica y tensión eléctrica extremos para determinar los límites operativos del dispositivo. Una vez que se determinan estos límites, tanto los parámetros de procesamiento como el diseño pueden modificarse para garantizar la fiabilidad a largo plazo del diseño y del producto final.

La forma más fácil de asegurarte de que tu diseño de PCB cumplirá los requisitos estándar de DFM/DFA es incorporarlos a tus reglas de diseño de PCB. El motor DRC de tu software de diseño se puede personalizar en torno a ciertos conjuntos de reglas para que puedas estar seguro de que tu diseño no sufrirá los defectos de fabricación de PCB más comunes. No te olvides de establecer los requisitos DFM/DFA en tus reglas de diseño antes de empezar con la disposición de la PCB.

Una vez estés listo para adoptar un enfoque centrado en el diseño para la fabricación para tus PCB, deberás empezar con la selección de materiales a medida que vas creando el stackup de la PCB. La selección de materiales puede afectar al diseño para la fabricación en algunos productos especializados, como, por ejemplo, los diseños de alta frecuencia y las PCB de alta tensión. Asegúrate de que entiendes la enorme cantidad de propiedades de los materiales para PCB y cómo afectan a la fabricación.

• Accede a la parte 2: Diseño para la fabricación en la selección de materiales para PCB

Cuando estés listo para empezar a diseñar y quieras estar seguro de que cumples con todos los requisitos de diseño para la fabricación de la PCB, utiliza las funciones de diseño de Altium Designer®. Una vez que tu diseño esté listo para una revisión exhaustiva y pasar a la producción, tu equipo podrá compartir información y colaborar en tiempo real a través de la plataforma Altium 365™. Los equipos de diseño pueden utilizar Altium 365 para compartir datos de fabricación, archivos de proyectos y revisiones de diseño a través de una plataforma segura en la nube y en Altium Designer.

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