Cómo se fabrica una PCB

Continuamos con nuestra sección dedicada al diseño de PCB viendo algunas nociones de cómo se fabrica una PCB. Aunque realmente no es necesario para diseñar placas PCB, lo cierto es que resulta conveniente conocer, aunque sea levemente, del proceso de fabricación de una PCB.

Decimos levemente, porque solo vamos a ver una idea general y resumida del proceso fabricación. El proceso completo es un proceso industrial complejo con múltiples etapas y baños que, además, puede tener variaciones.

Sin embargo, y dentro de nuestra intención de desmitificar y “perder el miedo” a las PCB no podemos dejar de ver el proceso de fabricación. El objetivo es tener un cierto conocimiento, para que las PCB no sean “esa cosa mágica que se fabrica “vete a saber cómo”.

Nos vamos a centrar únicamente en el proceso para PCB de 2 capas, que como sabemos son muy habituales y las que usaremos a nivel doméstico con mayor frecuencia. Sin embargo el proceso para PCBs con más capas sería similar, pero incorporando un mayor número de etapas para las capas intermedias.

Así que vamos a ver este genial y en concepto sencillo proceso de fabricación (por supuesto en la práctica bastante complejo) y que requiere de múltiples etapas perfectamente orquestadas para conseguir un producto de calidad.

Fabricación de una PCB de 2 capas

Comenzamos este repaso al proceso de fabricación con la laminación del material, consistente en adherir las capas superiores e inferiores de cobre mediante la aplicación de temperatura y presión (del orden de 200º y 25 atmósferas).

A continuación, se realizan las perforaciones (tanto de agujeros, vías, pad para componentes PTH) en la placa. Estas perforaciones pueden realizarse bien mediante una fresa CNC o mediante corte por láser.

Una vez perforada la placa se realiza un proceso de deposición sin electricidad. Este recubre las paredes del agujero con una fina capa de cobre, del orden de micras, que conecta la capa superior con la inferior.

Por otro lado, mediante impresoras de alta precisión se generan unas láminas transparentes, o films, que contienen el diseño del circuito que queremos fabricar.

Volviendo a nuestra placa, a esta se le aplica una capa fotosensible. Sobre esta, se coloca el film transparente anterior, que contiene el diseño del circuito, asegurando que todas las capas queden perfectamente alineadas.

A continuación, se transfiere el diseño a la placa por isolación. Para ello se expone a una potente luz ultravioleta, que endurece la capa fotosensible únicamente en las zonas donde el film es transparente.

Seguidamente la placa se sumerge en una serie de baños químicos que eliminar los restos de la capa fotosensible y el cobre de las zonas que queremos eliminar, dejando únicamente las zonas correspondientes con los circuitos.

A continuación, se aplica la laca de protección o Soldermask. Típicamente se emplea también luz ultravioleta para evitar que ciertas partes (las que quedaran como soldables) se cubran por la Soldermask.

Seguidamente la placa pasa por una nueva serie de baños, tras los cuales las partes expuestas de cobre finalizan cubiertas por una fina capa de estaño que facilitará el soldado posterior de componentes y, además, protege el cobre.

Las placa pasa a continuación a una impresora de tinta, donde se imprime la silkscreen con los textos, anotaciones.

Por último, las placas se recortan con su forma definitiva en una máquina CNC. Normalmente las PCB se fabrican en placas más grandes, que contienen varios diseños. Este proceso también divide la placa global en las distintas PCB individuales.

En resumen

Así, en forma resumida, este el proceso básico de construcción de una PCB. Como vemos, es un proceso con múltiples etapas, pero nos vale con quedarnos con los puntos más relevantes.

• La transferencia del modelo se realiza por foto transferencia mediante el uso de dos láminas, una fotosensible aplicada a la placa y otra transparente que contiene el diseño del circuito.
• Se aplican numerosos baños en distintas sustancias químicas, que depositan o eliminan los materiales conductores de las zonas que deseamos.
• Existen otros procesos mecánicos como realización de perforaciones, impresión del silkscreen, y mecanizado de contorno.

Todas estas etapas, correctamente combinadas, consiguen que tengamos nuestra pequeña PCB en nuestra mano. ¿Bastante impresionante verdad?

Y ahora que ya hemos visto los aspectos básicos y la fabricación de una PCB, empieza a tocar hablar de los componentes que montaremos encima, para configurar nuestros circuitos electrónicos.

A esto precisamente dedicaremos la próxima entrada de la sección, donde veremos componentes SMD frente a PTH, y las ventajas y desventajas de cada uno de ellos.