¿Qué es una PCB desnuda?

Las placas de circuito impreso (PCB), uno de los componentes clave de los equipos electrónicos, controlan el funcionamiento de los productos y son indispensables. Sin embargo, la placa de circuito impreso (PCB) —que, por cierto, no es simplemente una placa— pasa por varias etapas, desde el diseño hasta el ensamblaje del producto, por lo que se le conoce con diversos nombres. En este blog, analizaremos la PCB simple y sus diferencias con una placa ensamblada.

Descripción general de una placa base

Una PCB desnuda, también conocida como placa base o placa de circuito impreso desnuda, es una placa de circuito básica que se encuentra en la etapa inicial de fabricación de PCB y no ha ensamblado ningún componente electrónico, incluyendo únicamente pistas de cobre, almohadillas, orificios y otras estructuras básicas de circuito. Como estructura principal para construir y soportar circuitos en dispositivos electrónicos, la PCB desnuda proporciona soporte mecánico y conexión eléctrica. Y como primer paso en el ensamblaje de dispositivos electrónicos, las placas base son cruciales para el rendimiento de todo el producto.

Características principales de las PCB desnudas

Capas: La PCB desnuda tiene una estructura de una sola capa, de doble capa y de múltiples capas según las necesidades de la etapa posterior.

Caminos y almohadillas conductores: Las pistas y almohadillas conductoras se distribuyen sobre la placa de circuito impreso (PCB). La pista conductora generalmente está compuesta de lámina de cobre y es un canal para la transmisión de señales eléctricas. La almohadilla se utiliza para fijar y conectar componentes electrónicos en la etapa posterior de la placa de circuito y es una interfaz eléctrica clave en el proceso de ensamblaje. El diseño de la pista conductora y la almohadilla debe ser muy preciso para cumplir sus funciones específicas en el circuito.

materiales: Los sustratos de placas de circuito desnudo generalmente están hechos de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio (FR4) u otros materiales que brindan aislamiento y resistencia estructural.

Acabado de la superficie: Con el fin de proteger la Capa conductora de cobre desnudo de la oxidación y mejora la soldabilidad, las placas de circuitos desnudos generalmente se someten a un acabado de superficie como HASL (nivelación de soldadura con aire caliente) y ENIG (inmersión en níquel electrolítico en oro).

¿Para qué se utilizan las placas PCB desnudas?

Las placas de circuito impreso (PCB) desempeñan un papel importante en el campo del diseño y la fabricación electrónica. Como se mencionó anteriormente, la placa de circuito impreso (PCB) es la estructura principal del dispositivo electrónico que construye y soporta el circuito, proporcionando soporte mecánico y conexión eléctrica al dispositivo. Sin embargo, debido a sus características únicas, su uso no se limita al soporte de componentes, sino que también abarca la flexibilidad de diseño, la eficiencia de producción y el control de calidad.

1.    Diseño flexible y personalización

Una placa desnuda con solo almohadillas y pistas de cobre conductoras, los diseñadores pueden agregar libremente componentes electrónicos de acuerdo con los requisitos del circuito, como resistencias, capacitores, transistores y circuitos integrados, para lograr una variedad de funciones, desde circuitos simples hasta sistemas complejos.

Al mismo tiempo, la PCB desnuda es versátil: no es necesario rediseñar la placa para cada pedido, y los fabricantes de PCB desnudas pueden satisfacer las necesidades de diferentes clientes mediante una producción unificada. Esto acorta significativamente los tiempos de diseño y fabricación, y reduce los costos de desarrollo.

2.    Mejorar la eficiencia de la fabricación y la automatización.

Durante el diseño de PCB simple, los diseñadores invierten un gran esfuerzo para garantizar que el diseño y la producción sean precisos y estén listos para que el posterior proceso de ensamblaje y fabricación esté altamente automatizado. Por ejemplo, mediante la automatización... máquina de selección y colocación y equipos de soldadura por ola, los componentes se pueden ensamblar rápidamente en PCB, lo que permite una producción a gran escala y mejora significativamente la eficiencia de producción.

3. Pruebas de placas desnudas y control de calidad

La placa de circuito impreso desnuda no solo es la base del producto, sino que también desempeña un papel fundamental en el proceso de producción. En la etapa inicial de producción de la placa de circuito impreso, los ingenieros comprobarán la integridad de las pistas de cobre conductoras y las almohadillas de la PCB desnuda para garantizar que el diseño sea correcto y cumpla con las especificaciones, garantizando así que cada PCB alcance los altos estándares de rendimiento y fiabilidad, y proporcionando una base sólida para el posterior ensamblaje de los componentes y la funcionalidad del producto.

4. Enseñanza y experimentación

Además de las aplicaciones mencionadas anteriormente, debido a los componentes simples, la PCB desnuda se utiliza a menudo en la enseñanza y en experimentos para ayudar a los estudiantes e ingenieros a familiarizarse con el proceso de diseño y fabricación de circuitos.

¿Por qué utilizar pruebas de placa base?

La prueba de placa desnuda, o BBT, prueba una PCB desnuda para garantizar que el diseño, incluida su conexión eléctrica, función e integridad de la placa cumplan con los requisitos, evitando problemas de diseño que puedan ocurrir durante o después del ensamblaje y ahorrando costos y tiempo de producción.

La prueba de placa desnuda generalmente adopta el prueba de sonda voladora, prueba basada en accesorios, inspección óptica automática (AOI) y Radiografía. Inspección para realizar las siguientes pruebas a tableros desnudos:

1. Pruebe los problemas eléctricos

La tarea principal de las pruebas de placa desnuda es detectar si hay problemas eléctricos en la placa, como circuitos abiertos, cortocircuitos y uniones de soldadura deficientes, para garantizar que la PCB desnuda cumpla con los requisitos del diseño y los requisitos posteriores, a fin de no afectar el posterior ensamblaje del componente y la función del producto.

2.    Detectar las conexiones eléctricas y el diseño

En el diseño de PCB, todas las conexiones eléctricas, incluyendo orificios pasantes, pistas conductoras y líneas de señal, deben diseñarse de acuerdo con planos eléctricos y normas de diseño específicos, y garantizar la correcta conexión entre las diferentes capas de la placa de circuito multicapa. Las pruebas de placa desnuda garantizan la correcta implementación de estos requisitos de diseño, y cualquier error o conexión fallida se detectará durante las pruebas.

3.    Mejore la eficiencia de la producción y ahorre costes

Como se mencionó anteriormente, realizar pruebas de placa desnuda puede detectar defectos de diseño eléctrico de manera temprana y evitar retrabajos masivos o desechos causados ​​por placas problemáticas que ingresan al proceso de ensamblaje, lo que ahorra tiempo y costos de material.

Proceso de fabricación de placas de circuito desnudo

La fabricación de una placa de circuito impreso (PCB) desnuda es el proceso completo de crear una placa de circuito impreso desnuda sin componentes electrónicos como chips, resistencias ni condensadores soldados. La PCB desnuda es la forma más básica de una PCB; esta etapa precede al ensamblaje de los componentes. Este proceso consta de varias etapas: diseño, selección de materiales, fabricación de la placa y pruebas.

Preparación del diseño y la maquetación

Entrada de diseño: Diseñe la disposición de la placa de circuito con software EDA, como Altium Designer, Eagle o CAD. Esta es una representación física del archivo de diseño.

Generación de archivos Gerber: Una vez terminado el diseño se transforma en Archivos Gerber, que son cadenas de archivos estándar para la fabricación de PCB. Estos archivos contienen los datos utilizados para crear los patrones del circuito.

Preparación del sustrato

Selección de materiales: El material básico de una PCB desnuda es generalmente un laminado revestido de cobre, este último generalmente es FR4 (fibra de vidrio epoxi) o CEM-1 para el sustrato.

Corte de sustrato: El material base se recorta a las dimensiones deseadas, normalmente los paneles grandes se cortan en tablas más pequeñas.

Limpieza y desengrasado

El sustrato de la PCB se limpia a fondo para eliminar contaminantes superficiales, aceites y otras impurezas. Este paso garantiza el éxito de los procesos posteriores, como el grabado, y suele realizarse con agentes desengrasantes o métodos de limpieza a base de agua.

Fotolitografía

Recubrimiento fotorresistente: Aplique una capa de fotorresistencia sobre la superficie de cobre. Esta fotorresistencia será fotosensible, lo que significa que, durante la exposición a la luz, solo reaccionará en una parte de la fotorresistencia; así se diseñarán los patrones del circuito.

Visibilidad: La placa se expone a la luz ultravioleta con una fotomáscara. Las zonas de fotorresistencia no expuestas se endurecen, mientras que las expuestas se ablandan y pueden retirarse.

Desarrollando: Luego, la PCB se coloca en una solución reveladora, donde se eliminan todas las áreas de la fotorresistencia que no estén expuestas a la luz, dejando atrás los rastros del circuito previsto.

Aguafuerte

Grabado en cobre: La placa se somete a un proceso de grabado basado en la fotomáscara, de modo que solo se eliminan las áreas sin cobre protegido (descubiertas por la fotorresistencia) y se conserva únicamente el patrón de circuito deseado. Las soluciones de cloruro férrico o cloruro de cobre se utilizan ampliamente para el grabado.

Inspección de patrones: Se inspecciona la placa de circuito impreso para asegurarse de que el patrón del circuito sea correcto y no contenga cortocircuitos ni aperturas.

Trío

Se perforan agujeros en la PCB según las especificaciones de diseño mediante una máquina de perforación CNC o láser. Estos agujeros se denominan almohadillas y se utilizan para los cables o vías de los componentes (conexiones entre las distintas capas de la PCB).

Recubrimiento metálico

Recubrimiento de cobre químico: El recubrimiento de cobre químico se deposita sobre orificios pasantes y ciegos para crear caminos conductores en los orificios.

Galvanoplastia: Ocasionalmente, la superficie de la PCB se galvaniza con metales como oro, plata o estaño que ayudan a mejorar la conductancia, la resistencia a la oxidación y la soldabilidad en la superficie.

Tratamiento de superficies

La superficie desnuda de la PCB suele tratarse para mejorar la soldabilidad o reducir la oxidación. Algunos de los acabados superficiales más comunes son:

HASL (nivelación de soldadura con aire caliente): La PCB se sumerge en soldadura fundida, luego se utiliza aire caliente para eliminar el exceso de soldadura y obtener una superficie plana que se pueda soldar.

Oro de inmersión: Se trata de un proceso de recubrimiento que produce una fina capa de oro sobre la PCB para aplicaciones de alto rendimiento con buena conductividad eléctrica y buena soldabilidad.

OSP (Conservante orgánico de soldabilidad): Se trata de un tipo de tratamiento químico que protege el cobre desnudo de la oxidación sin aplicar una capa de metal.

ENIG (oro por inmersión en níquel electrolítico): La capa de níquel se deposita sobre la superficie de la PCB y es seguida por una fina capa de oro para mejorar el rendimiento de la soldadura y proteger aún más contra la corrosión.

Pruebas

La PCB desnuda se somete a pruebas eléctricas para verificar que no haya circuitos abiertos, cortocircuitos o defectos eléctricos similares.

La fabricación de una placa de circuito impreso (PCB) desnuda consta de varios procesos, como la introducción del diseño, la selección del sustrato, la transferencia de patrones, el taladrado, el recubrimiento, el acabado superficial y las pruebas eléctricas. Es necesario definir la PCB desnuda final para controlar cada paso.

PCB desnudo vs. PCBA

La principal diferencia entre PCB desnudo y PCBA (conjunto de placa de circuito impreso) es su grado de terminación y funcionalidad.

Tras leer lo anterior, ya sabemos que la placa de circuito impreso (PCB) desnuda incluye únicamente pistas y almohadillas de cobre conductor, lo cual constituye la base de la soldadura de componentes electrónicos. Una PCB desnuda es la etapa inicial del proceso de ensamblaje.

La PCBA es una placa de circuito impreso (PCB) con todos los componentes electrónicos necesarios, como resistencias, condensadores, circuitos integrados y conectores, soldados a la PCB desnuda. El proceso de ensamblaje incluye la soldadura y conexión de componentes para convertir la PCB desnuda en un circuito completamente funcional.

A continuación se muestra una comparación completa entre PCB desnudo y PCBA:

PCB cero vs PCB desnudo

A diferencia de las PCB desnudas fabricadas profesionalmente, la PCB cero es una placa de circuito impreso de uso general, comúnmente utilizada en prototipado y proyectos electrónicos caseros. Presenta una disposición de rejilla regular con orificios pretaladrados y almohadillas de cobre en cada punto de la rejilla para que los usuarios puedan soldar y conectar componentes.

A diferencia de las PCB profesionales tradicionales, las PCB cero no tienen trazas de circuito predefinidas ni diseño eléctrico, y los usuarios pueden diseñar y ajustar las conexiones de los circuitos según sus necesidades. Al conectar los puntos de la rejilla con cables o soldadura, se pueden construir rápidamente prototipos de circuitos sencillos. Gracias a su diseño flexible y facilidad de uso, las PCB cero son ideales para pruebas rápidas, prototipado electrónico y proyectos personales de bricolaje.

PCB cero vs. PCB desnudo: una comparación exhaustiva

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Conclusión

La placa PCB sin circuito impreso (PCB) es el punto de partida de cualquier dispositivo electrónico y proporciona la estructura necesaria para el ensamblaje del circuito. Si busca un fabricante de PCB sin circuito impreso, Contacta con PCBasic.