Una visión general del procesamiento de la capa externa de PCB

En un artículo anterior de dos partes, describí las operaciones de fabricación de PCBs en relación con el procesamiento de capas internas, laminación, perforación y chapado. El último paso en el proceso es el procesamiento de la capa externa, que se describe a continuación. Para una descripción detallada de los acabados de capa externa; cómo se forman los diferentes vías y los pasos involucrados en el proceso de construcción de múltiples capas, por favor, consulte mi blog anterior.

El Inicio del Procesamiento de la Capa Externa

Una vez que se ha alcanzado el grosor deseado de cobre chapado en un PCB, es necesario grabar el cobre entre las características para definir el patrón de la capa externa. Surge una preocupación sobre cómo eliminar el cobre no deseado sin destruir la integridad del cobre deseado. La respuesta se muestra en la Figura 1, que representa los pasos del proceso involucrados en el acabado de las capas externas de un PCB.

Aquí, un metal diferente se platea encima del cobre que debe permanecer en el PCB después del procesamiento, en este caso, estaño-plomo, soldadura o un material compatible con ROHS (reducción de sustancias peligrosas). El estaño-plomo protege el patrón de cobre mientras permite que el cobre no deseado sea eliminado por grabado. La Figura 2 es una línea típica que se utiliza para este propósito. Los pasos en este proceso incluyen:

Despojar la resistencia al plateado para exponer el cobre que será eliminado por grabado.
Eliminar por grabado el cobre no deseado. Eliminar por grabado la placa de soldadura (Referido como SES—strip/etch/strip).

En este punto del proceso, el PCB aparece como se muestra en el paso 12 de la Figura 1. Todavía se requiere una máscara de parada de soldadura y una leyenda o serigrafía.

La Figura 3 es una máquina típica de aplicación de máscara de soldadura líquida. El panel del PCB se suspende verticalmente en la máquina y una cortina de resistencia de soldadura líquida se aplica a cada lado.

Después de que se aplica la máscara de parada de soldadura, se seca hasta el punto de que está secada al tacto (seca al tocar). La máscara de soldadura es fotosensible. Tan pronto como se seca, se coloca en una máquina de impresión fotográfica, como la que se muestra en la Figura 4.

Desarrollar la máscara de soldadura es el siguiente paso en el proceso y eso implica lavar la máscara que está sobre las áreas que van a ser soldadas, o los agujeros en los cuales se van a instalar componentes como conectores. Debido a que las pistas y almohadillas son de cobre, este proceso se conoce como SMOBC (máscara de parada de soldadura sobre cobre).

Después de aplicar la máscara de soldadura, se aplica la leyenda o serigrafía utilizando los mismos métodos de serigrafía que se usan para colocar un patrón en una camiseta. Dado que este es un proceso de serigrafía, el tamaño, ubicación y precisión de las características que se pueden colocar en un PCB con este proceso son limitados. Se debe tener cuidado para asegurar que los tamaños de las letras y anchos de línea estén dentro de los límites de este proceso. En algunos casos, las leyendas se crean utilizando un material fotosensible similar al resistente a la soldadura fotoimaginable líquido.

Siguiendo lo anterior, la PCB está esencialmente terminada excepto por la aplicación de un recubrimiento protector para el cobre expuesto. Este recubrimiento es necesario para prevenir la corrosión de los pads de montaje de componentes y el cobre expuesto que ocurrirá en el aire ambiente en muy poco tiempo. La aplicación del acabado de la capa exterior preservará la soldabilidad de la placa. Los acabados, y los pros y contras de cada uno, que se describen en detalle en el blog mencionado anteriormente incluyen:

• Nivelación de soldadura por aire caliente
• Recubrimientos orgánicos o OSP como Entec 106
• Estaño plateado
• Soldadura electroplateada
• Oro electroplateado sobre níquel electroplateado
• Níquel electroless bajo oro de inmersión (ENIG)
• Níquel electroless, paladio, oro de inmersión (ENPIG)
• Paladio electroless, oro de inmersión (EPIG)
• Plata electroless
• Estaño electroless

Tras la aplicación del acabado de superficie de la capa exterior seleccionada, el paso restante en el proceso de fabricación de la PCB es la despanelización. Esta operación se realiza con una máquina que se asemeja a un taladro.

Sin embargo, en lugar de una broca, la unidad tiene una fresa similar a la que se utiliza para fresar piezas de madera. Esta fresa se desplaza alrededor del perímetro del PCB y lo corta del panel. Si se deben formar pestañas de ruptura, estas se formarán en esta etapa del proceso. En este punto, el PCB está terminado y todo lo que queda es pruebas de placa desnuda.

Resumen

El proceso de aplicar acabados superficiales en la capa externa es el último paso en el proceso de fabricación del PCB. Este proceso implica quitar el resistente al grabado; grabar para eliminar el cobre no deseado, grabar para eliminar la placa de soldadura, aplicar una serigrafía o leyenda, y aplicar un recubrimiento protector a las almohadillas de montaje de componentes y al cobre expuesto. Seguir los pasos descritos durante todo el proceso de fabricación del PCB asegurará que una placa fabricada funcione según lo diseñado durante la vida útil del producto.

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Referencias:

1. Ritchey, Lee W. y Zasio, John J., "Correcto a la Primera, Un Manual Práctico sobre Diseño de PCB y Sistemas de Alta Velocidad Volumen 2."