Los dispositivos electrónicos actuales comparten muchas partes, y la PCB es el elemento central, desde los teléfonos móviles más sencillos hasta los dispositivos médicos más sofisticados. Cabe mencionar que factores como el proceso de laminación de la PCB tienden a tener una influencia más amplia en las funcionalidades de una PCB actual. Otro aspecto importante a considerar es que crea un ajuste sólido tanto estructural como de diseño, incluso en los diseños más complejos. Las PCB laminadas colapsarían inevitablemente en entornos hostiles que requieren un alto rendimiento debido a técnicas de laminación deficientes.
Familiarícese con todo lo que implica la laminación eficaz de la PCB de su elección y su importancia para no depender de la industria. Estas tienen una gran cantidad de aplicaciones según el nicho, incluyendo, entre otras, la fabricación de PCB, la ingeniería eléctrica y, lo más interesante, el trabajo con electrónica como pasatiempo.
Esta guía le ayudará a comprender cuán confiable y efectiva puede ser realmente una PCB en la vida real.
¿Qué es la laminación de PCB?
Es fascinante cómo esa misma computadora se vería totalmente diferente tras una renovación. El proceso de laminación funciona principalmente tomando resina, cobre y otros materiales, y pasándolos por una máquina de laminación de PCB. Esto desempeña un papel clave en la metalurgia multicapa de PCB densas en los dispositivos electrónicos de alta velocidad con carcasa. Al laminar, las capas se unen al adherirse entre sí, lo que a su vez mejora la fiabilidad y la eficiencia de la placa.
Para la implementación de PCB multicapa, es fundamental contar con diseños compactos y multicapa. Esta característica del proceso de laminación se aplica cuando es necesario apilar una o varias capas horizontalmente sobre una superficie extensa, cumpliendo con todos los requisitos eléctricos y mecánicos.
La laminación de las PCB también tiene un efecto amortiguador y sirve para fijar las placas entre sí, protegiéndolas contra separaciones y flexiones durante la aplicación. Previene la deformación de la placa incluso bajo tensiones térmicas y mecánicas excesivas. La laminación reduce el riesgo de contacto entre las capas de los conductores con la PCB, lo cual puede afectar negativamente su rendimiento eléctrico, al garantizar que las partes conductoras de las capas de la PCB estén separadas, lo que mejora el rendimiento de la PCB. Además, proporciona resistencia mecánica, dureza y durabilidad a la PCB.
Tipos de laminación de PCB
Laminación de PCB multicapa
Este método se requiere para diseños complejos, donde se unen o laminan múltiples capas de cobre con elementos de sustrato para formar una única placa de circuito impreso (PCB). Este proceso es importante en la producción de placas de circuito impreso (PCB) necesarias para aplicaciones de circuitos de alta densidad, como las que se encuentran en teléfonos inteligentes, electrónica aeroespacial y dispositivos médicos.
Esto se justifica además por el hecho de que la reducción del tamaño de los componentes electrónicos requiere una laminación multicapa, ya que esto aumenta el número de circuitos que pueden contenerse en un área limitada.
Secuencial Laminación de PCB
Esta categoría de laminados de PCB genera un diseño de interconexión de alta densidad mediante la anidación secuencial de capas adicionales según los requisitos de una PCB con un número de capas estándar. Consiste en múltiples ciclos de laminación en los que se añade una capa adicional a la capa original.
Esto es especialmente beneficioso para diseños de PCB que requieren múltiples funciones sofisticadas, pero que requieren un tamaño pequeño. Además, gracias a características como vías ciegas y enterradas, las PCB HDI suelen utilizar un método de apilamiento secuencial.
Laminación por microondas de teflón (PTFE)
Las técnicas de construcción también utilizan materiales laminados de teflón para circuitos de radar de microondas y telecomunicaciones que requieren una alta absorción dieléctrica debido a su alta estabilidad térmica. Para mejorar la calidad y el rendimiento del producto final, la laminación de teflón requiere un entorno de temperatura y presión muy controlado.
Posibilidad de soldadura de PCB laminados de doble cara
En la laminación, se coloca una lámina de cobre sobre ambas superficies del núcleo, creando una PCB de doble cara. En particular, una PCB con pistas de cobre en ambas caras. Este tipo es adecuado para diseños eléctricos sencillos con pocas pistas, lo que requiere reducir las capas y, por consiguiente, el coste de fabricación de las PCB.
Proceso de fabricación de laminados de PCB
Preparación de capas de PCB
La primera etapa consiste en preparar dichas superficies (cobre y sustrato) mediante la limpieza y posterior aplicación de las capas deseadas. Las capas de interfaz se limpian para proporcionar una buena adhesión. Si se adhieren, la capa de polímero facilitará la laminación y también aliviará las tensiones en la pieza terminada.
Composición de piezas
El siguiente paso es colocar las láminas de cobre y polímero listas para su uso en el orden correcto. La unión entre las láminas de cobre se facilita mediante preimpregnación. Estas láminas preimpregnadas deben ensamblarse correcta y uniformemente para que la placa PCB laminada cumpla las funciones deseadas.
Prensado al vacío
Esto garantiza que las características mecánicas y eléctricas del tablero laminado estén en el mejor estado de presentación y logra una distribución efectiva de la tensión en el laminado de PCB y sin huecos en los ensambles.
Laminación en Autoclave
Al alcanzar la temperatura de trabajo y aplicar la presión adecuada, la resina termoendurecible se cura, solidificando la estructura y laminando las distintas capas. Los parámetros deseados del proceso, como la temperatura y la presión del preimpregnado, se controlan para que se mantengan prácticamente al mismo nivel.
Desgasificación
El último paso es un procedimiento que elimina todos los gases que puedan quedar atrapados en las demás capas. Este paso es fundamental, ya que estos gases atrapados pueden formar burbujas en lugar de laminado, lo que puede anular la función de la PCB laminada.
Parámetros clave del proceso de laminación
Control de temperatura: La resina puede quemarse a temperaturas elevadas y curarse insuficientemente en ciertas zonas cuando la temperatura es demasiado baja. Por lo tanto, la temperatura del laminado revestido de cobre durante la laminación de PCB debe controlarse de acuerdo con los requisitos de la especificación.
Medición de la presión: Una de las propiedades del proceso de laminación de PCB es el hecho de que existe un subproceso de laminación de aplicación de presión uniforme que permite que la placa laminada que se está ensamblando tenga una presión vectorizada en el ensamblaje.
Este proceso, denominado control de presión, es de gran importancia. No aplicar la presión necesaria o aplicar una presión excesiva puede tener efectos negativos en la placa, como deformaciones o irregularidades en el espesor del laminado de la PCB.
Consideraciones de tiempo: Cada capa debe secarse junto con el laminado, no después, dentro de un tiempo determinado; de lo contrario, se formarán demasiadas burbujas y el producto resultante no será de la mejor calidad.
Esto se debe a que requiere mucho calor y presión que serían necesarios para que se formaran los enlaces, pero debido al lapso de tiempo limitado, no sucedió, lo que dio lugar a estructuras multicapa mal laminadas.
Expansión térmica durante la laminación: A pesar de la amplia variación en la comprensión de los beneficios de cada panel, es fundamental considerar las propiedades térmicas de los materiales y superficies adheridas antes de tomar una decisión. Descuidar esto conlleva daños asociados con la delaminación y la tensión causada por el choque térmico, lo que generalmente reduce la durabilidad del laminado.
Factores a considerar en la laminación de PCB
Compatibilidad de materiales
Se recomienda encarecidamente seleccionar materiales con características mecánicas y térmicas compatibles. De lo contrario, es probable que se produzcan problemas como delaminación o tensiones térmicas, lo que a su vez comprometerá la vida útil de la placa PCB laminada.
Número de ciclos de laminación
Para cada diseño de PCB, el número de ciclos de laminación dependerá de su complejidad. Cuantos más ciclos de laminación se sometan a una PCB, mayor será el coste y el tiempo invertidos, pero a costa de un mayor rendimiento. Siempre se trata de rendimiento versus coste.
Consideraciones de diseño
Los parámetros de diseño, el grosor de las vías y su densidad, la densidad de recorrido de las pistas y el número de capas determinan los requisitos de la estratificación. La eliminación de estos problemas garantiza la obtención de PCB lisas, ahorrando así a la empresa una gran cantidad de dinero destinado a reparaciones y reemplazos durante la laminación de PCB.
Métodos avanzados de laminación
Laminación secuencial de placas HDI enfocadas en PCB
La unión tardía de circuitos es fundamental en la placa lógica de la base y el receptor de la PCB HDI del multiplexor focal. Mejora la densidad y las interconexiones de los circuitos, además de aumentar el número relativo de ciclos de laminación de la PCB. Este procedimiento es especialmente adecuado para objetivos como teléfonos móviles o dispositivos médicos inteligentes.
Métodos innovadores
La incorporación de características innovadoras, como el uso de fibra semitransparente, láser y técnicas de mejora de la producción digital, influye significativamente en la producción de laminados de PCB. Estos procesos ofrecen ahorro de tiempo, mayor precisión y rentabilidad, factores cruciales para el avance de las tecnologías contemporáneas.
Pruebas para medir la calidad de la laminación
Microscopía acústica de barrido (SAM): SAM ayuda a identificar deficiencias, como la separación de capas o huecos en los planos internos de un material (que es la parte laminada de la placa de circuito). Es una técnica avanzada de ensayos no destructivos.
Prueba de estrés de interconexión (IST): La resistencia de las interconexiones se determina bajo temperaturas extremas y cargas mecánicas elevadas mediante la prueba de esfuerzo de interconexión. Resulta especialmente útil para localizar las zonas débiles de PCB multicapa voluminosas sometidas a altas temperaturas.
Prueba de flotación de soldadura: La prueba de soldadura flotante se utiliza para eliminar el efecto de la laminación al soldar y reduce cualquier posibilidad de que la laminación de la PCB se desprenda o se tuerza durante el momento del ensamblaje.
Prueba de simulación de reflujo: Este método simula las tensiones que se experimentan durante la soldadura de PCB laminadas revestidas de cobre. Con este paso, se puede realizar incluso la primera inmersión de PCB y laminados, ampliando así el alcance de las pruebas de fiabilidad en situaciones prácticas.
Problemas comunes de laminación de PCB
Delaminando Esto ocurre cuando el aire rodea las capas compuestas irrecuperables, se lamina a alta presión o si la adhesión es demasiado débil. Esto, a su vez, puede provocar debilidades eléctricas y mecánicas internas en la PCB.
Desajuste de CTE Debido a los ciclos térmicos inherentes, ciertos paneles compuestos pueden calentarse o enfriarse de forma desigual y, por lo tanto, estar sometidos a tensión, lo que provoca grietas. Esta tensión puede causar grietas o incluso delaminaciones, lo que provoca la formación de desplazamientos dentro de la placa PCB laminada, lo que reduce la fiabilidad del componente.
Desalineación Si la alineación de las capas no se realiza según los requisitos, los circuitos dependerán de la redundancia y viceversa. Al ensamblar el sándwich, minimizar los costos asociados al proceso de fabricación requiere una alineación precisa de cada elemento.
Laminación in HDI PCB Fabricación
Guía de diseño para laminación secuencial
Existen buenas razones por las que las PCB HDI tardan tanto en finalizarse. Es necesario diseñar una disposición más eficiente que permita el apilamiento de vías y la colocación ordenada de las capas. Al mismo tiempo, se conserva el marco, aunque la laminación secuencial permite a los fabricantes de laminados de PCB realizar diseños más complejos.
¿Cómo mejorar la confiabilidad del HDI?
Las placas de circuito impreso (PCB) HDI pueden aumentar su fiabilidad si se recomienda a los proveedores de laminados de PCB que utilicen materiales de alta calidad, mantengan los parámetros de laminación bajo control y evalúen las placas HDI. Estas estrategias garantizan una resiliencia y una calidad uniformes.
Conclusión
El proceso de laminación de PCB es uno de los pasos más cruciales del proceso de fabricación electrónica, ya que permite diseños de alta densidad y alta fiabilidad, comunes en la mayoría de los dispositivos digitales. Con este conocimiento, tendrá más probabilidades de crear mejores diseños y equipos.
Aumentar la complejidad del sistema no implica necesariamente un aumento en su calidad. Esta guía explica cómo optimizar el rendimiento de la tecnología en placas modulares compactas. Las tecnologías relacionadas incluyen placas de circuito impreso (PCB) y placas HDI laminadas.
Por lo tanto, en sentido figurado, diría que, por ejemplo, el recorte y relleno de PCB debe realizarse con la debida consideración, o si la laminación de PCB se realiza correctamente, el diseño y la creatividad de PCB pueden alcanzar nuevas cotas. Pero prefiero destacarlo desde otra perspectiva. Es necesario comprender que poseer esta habilidad es un prerrequisito para fabricar placas laminadas altamente prácticas, capaces de sobrevivir al huracán de cambios de las tecnologías modernas.
