Las placas de circuito impreso (PCB) de doble cara representan un avance crucial en el diseño y la fabricación de dispositivos electrónicos. Estas versátiles placas, también conocidas como PCB de doble capa, desempeñan un papel fundamental en el complejo mundo de la electrónica, proporcionando una plataforma para circuitos más complejos y compactos.
A diferencia de sus contrapartes de una sola cara, las PCB de doble cara ofrecen un diseño en capas que facilita la integración de numerosos componentes, mejorando la funcionalidad y eficiencia general de los dispositivos electrónicos. Profundicemos en las complejidades de las PCB de doble cara, descubriendo su importancia, aplicaciones y tecnologías innovadoras que las sitúan a la vanguardia de la ingeniería electrónica moderna.
¿Cómo se fabrican las PCB de doble cara?
El proceso de fabricación de PCB es complejo. Tras varios procesos, la placa base se convierte en una PCB de doble cara. Así que prepárese para que le guíemos paso a paso en la fabricación de PCB de doble cara.
Paso 1: Diseño de circuitos para PCB
Todo comienza con el diseño del diagrama esquemático, seguido del diseño de la PCB. En este proceso, se seleccionan numerosos programas de diseño de PCB.
Paso 2: Diseño del diseño de PCB
Una vez finalizado el diseño principal, puede comenzar a diseñar la placa de circuito impreso (PCB). A continuación, imprima el plano de la PCB en papel satinado con una impresora láser. Sin embargo, recuerde reflejar la imagen de la capa superior antes de imprimirla. De lo contrario, el circuito se invertirá.
Paso 3: Selección de materiales para PCB
A continuación, debe seleccionar el material que mejor se adapte a sus necesidades. Algunos materiales y marcas tienen cualidades específicas, así que elija el que mejor se adapte a su diseño. Por ejemplo, si opta por una placa ignífuga, puede usar Fr-4, ya que es un sustrato común para PCB.
Sin embargo, al elegir una PCB de alta velocidad y alta frecuencia, recomendamos no usar Fr-4 por ser inadecuado. En este sentido, puede optar por materiales de alta frecuencia, como las series RT5000/6000 de Rogers, la serie TLX de Tacanic, etc.
Paso 4: Corte de CCL (laminado revestido de cobre)
El proceso comienza con el corte de láminas de laminado revestido de cobre (CCL) al tamaño requerido. El CCL consiste en una fina capa de lámina de cobre laminada sobre un sustrato no conductor. La precisión del corte garantiza las dimensiones adecuadas para los siguientes pasos.
Paso 5: Perforación
Se perforan orificios precisos en el CCL para crear las ubicaciones de las vías y los orificios de los componentes. Estos orificios se ubican estratégicamente según el diseño del circuito y facilitarán posteriormente la conexión entre las capas superior e inferior de la PCB.
Paso 6: Deposición de cobre químico - Recubrimiento a través de orificios
Los orificios perforados se someten a deposición de cobre químico. Esto implica recubrir el interior de los orificios con una fina capa de cobre, creando una vía conductora entre las capas superior e inferior. Este proceso es crucial para establecer las conexiones eléctricas en la PCB final.
Paso 7: Fotografía e impresión del circuito
Se aplica un material fotorresistente a la superficie del CCL. El patrón del circuito se imprime sobre el fotorresistente mediante una máscara sensible a la luz ultravioleta. Las áreas expuestas a la luz experimentan una transformación química que crea el patrón para el posterior proceso de grabado.
Paso 8: Enchapado de patrones
Se aplica una fina capa de cobre sobre las áreas expuestas del CCL, reforzando el patrón del circuito. Esta capa adicional de cobre mejora la conductividad de las pistas y prepara la placa para los siguientes pasos.
Paso 9: Revelado y grabado
En la fase de "Revelado y Grabado" de la fabricación de PCB de doble cara, la precisión y los procesos químicos se combinan para refinar el intrincado patrón del circuito en el laminado revestido de cobre (CCL). Tras el recubrimiento del patrón, que consiste en la galvanoplastia de una capa adicional de cobre sobre las áreas expuestas, la placa se recubre con un material fotorresistente.
Esta fotorresistencia actúa como capa protectora, y los pasos posteriores implican exponerla a la luz ultravioleta a través de una máscara que contiene la imagen negativa del patrón de circuito deseado. La luz ultravioleta induce un cambio químico en la fotorresistencia en las áreas expuestas.
El grabado requiere sumergir la placa en una solución ácida como el cloruro férrico. Esta solución disuelve químicamente el cobre desnudo, dejando solo las pistas y los pads del circuito cubiertos con fotorresina. Tras el acabado, la placa se enjuaga a fondo para eliminar el agente de grabado. Retire la fotorresina revelada para revelar el patrón del circuito grabado.
Paso 10: Inspección óptica automática (AOI)
A continuación, se realiza la Inspección Óptica Automática (IOA), una sofisticada medida de control de calidad que garantiza la precisión y la fiabilidad del producto. Tras grabar el patrón del circuito en el laminado revestido de cobre (CCL), la PCB se somete a la IOA, una inspección óptica crucial que utiliza tecnología moderna.
Un sistema controlado por computadora con cámaras de alta resolución toma fotos detalladas de la superficie de la PCB durante la AOI. A continuación, potentes algoritmos de reconocimiento de patrones analizan estas fotografías. El programa AOI detecta sistemáticamente discrepancias en los patrones del circuito comparando las imágenes recopiladas con los parámetros de diseño previstos.
Paso 11: Prueba de sonda voladora
La fabricación de PCB requiere pruebas para garantizar su correcto funcionamiento. Puede haber cortocircuitos, circuitos abiertos u otras dificultades. Por lo tanto, antes del envío, es necesario revisar la PCB. Para ello, utilice la prueba de sonda móvil, en la que la corriente pasa a través de las sondas a través de las conexiones. Esta prueba comprueba el funcionamiento del circuito. Si las sondas están conectadas a dos rutas sin conexión, la corriente no debería pasar. Una vez superada la prueba, la PCB está lista para su uso.
Características y beneficios de las PCB de doble cara
Estas son algunas de las ventajas de las PCB de doble cara:
Mayor densidad de componentes
Una de las ventajas de una PCB de doble cara es que permite colocar piezas en ambas caras, lo que duplica su valor. Esto permite alojar más circuitos y componentes electrónicos en un espacio reducido. Garantizar la máxima densidad de componentes es crucial para productos que requieren un tamaño reducido y miniaturización, como wearables y dispositivos móviles. Además, la estructura bilateral de una PCB de doble cara optimiza el diseño para un tamaño compacto y una densidad de producto más compacta.
Opciones de ruta adicionales
Cuando una PCB de doble cara tiene vías y pistas en ambas capas, los diseñadores tienen más opciones para unir componentes. Un lado puede enrutar comunicaciones de alta velocidad o cruciales, mientras que el otro puede usarse para pistas menos críticas. Además, se pueden asignar funciones especializadas, como planos de tierra o distribución de energía, a las capas superior e inferior.
Precisión de señal mejorada
La integridad de la señal consiste en preservar la intensidad y la calidad de la señal durante la propagación en PCB. Instale una placa de tierra continua en la capa inferior para una conexión a tierra de referencia óptima de las señales en la capa superior de una placa de doble cara. Esto garantiza que las comunicaciones se mantengan intactas y ofrece un mejor aislamiento contra interferencias de ruido. Unas placas de tierra robustas son esenciales para los diseños de alta frecuencia.
Optimización mejorada del diseño
La colocación de componentes y líneas de enrutamiento a ambos lados permite un diseño de PCB de doble cara altamente optimizado. Es posible organizar componentes y circuitos para reducir la longitud de los cables, disminuir la interferencia entre pistas y cumplir con las normativas de emisiones. Además, es posible dividir inteligentemente las áreas densas de la placa entre los lados.
Aplicaciones de las placas PCB de doble cara
Dado que las PCB de doble cara son asequibles y capaces de manejar circuitos complejos, se utilizan con frecuencia. Estas PCB se pueden encontrar en electrodomésticos como iluminación LED y exprimidores.
Además, las aplicaciones energéticas avanzadas, como convertidores, inversores, SAI y fuentes de alimentación, también utilizan estas PCB. Como todos sabemos, la demanda de energías renovables está en aumento, lo que ha hecho que las PCB de doble cara sean muy populares. Veamos algunas de sus aplicaciones:
● Sistemas UPS
● Fuentes de alimentación
● SISTEMA DE CALEFACCIÓN Y VENTILACIÓN
● Convertidores
● Iluminación LED
● Reguladores
● Sistema telefónico
● Unidades de disco duro
● Impresoras
● Amplificadores
● Tableros automotrices
Estos son solo algunos ejemplos. Puedes encontrarlos fácilmente en tus dispositivos de uso diario.
PCB de una cara, de doble cara y multicapa
A continuación se muestra un cuadro simple para ayudarlo a comprender la diferencia fundamental entre PCB de una sola cara, de doble cara y multicapa:
|
Feature
|
PCB de una cara
|
PCB de doble cara
|
PCB multicapa
|
|
Definición
|
PCB con una capa de material conductor
|
PCB con dos capas de material conductor
|
PCB con tres o más capas de material conductor
|
|
Construcción
|
Un lado para el material conductor y el otro para los componentes.
|
Capas superior e inferior para material conductor
|
Múltiples capas de material conductor laminadas
|
|
Complejidad:
|
Simple y básico
|
Más complejos que los de una sola cara, pero menos que sus homólogos multicapa.
|
Alta complejidad debido a múltiples capas y conexiones
|
|
Costo
|
Bajo costo
|
Costo moderado
|
Mayor costo en comparación con las placas PCB de una o dos caras
|
|
Aplicaciones
|
Sistemas de cámaras, equipos de audio, fuentes de alimentación, calculadoras, unidades de estado sólido, impresoras, vigilancia, etc.
|
Sistemas de iluminación LED, máquinas expendedoras, amplificadores, salpicaderos de coches, controles industriales, sistemas telefónicos, etc.
|
Fibra óptica, teléfonos inteligentes, sistemas GPS, equipos científicos y espaciales, monitores cardíacos, aceleradores atómicos, etc.
|
Conclusión
En conclusión, el uso de PCB de doble cara representa un gran avance en el diseño electrónico, ya que crea una plataforma que permite combinar fácilmente circuitos complejos y pequeños. El proceso de producción se ejecuta con minuciosidad, desde el diseño del circuito hasta la Inspección Óptica Automática (IOA) final y la Prueba de Sonda Volante. Esto garantiza la precisión y la fiabilidad del producto.
Además, dado que las PCB de doble cara tienen ventajas como mayor densidad de componentes, opciones de enrutamiento y mejor optimización del diseño, son esenciales en muchas áreas, desde productos para el hogar hasta sistemas de energía de alta tecnología.
A medida que la tecnología avanza, las PCB de doble cara desempeñan un papel cada vez más importante en la alimentación y optimización de dispositivos electrónicos. Esto impulsa la innovación en la ingeniería electrónica, en constante evolución.
