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Procesos de grabado de PCB

El grabado de un PCB es un proceso que se aplica para mantener las señales de enrutamiento optimizadas entre las diferentes capas dentro de un circuito impreso. Específicamente, en el proceso de grabado de los taladros metalizados (PTH) los fabricantes añaden chapado de cobre no electrolítico a las paredes internas del taladro pasante. La metalización (PTH) mejora la conductividad al conectar las diferentes capas de los circuitos impresos en un PCB multicapa. 

Collection of PCBs (printed circuit boards) | NCAB Group

Comprensión de los procesos de grabado

Esencialmente, el grabado de PCB consiste en la eliminación de resina epoxi de los lados de un taladro pasante. (es decir, proceso de galvanizado) para preservar la conductividad eléctrica maximizada entre capas. 

Los procesos de grabado son requeridos en algunas aplicaciones de alta fiabilidad. Las normas IPC-6013 establecen que el grabado debe exponer al menos 0.003 mm (0.001″) y un máximo de 0.08 mm (0.003″) de cobre cuando se hace referencia en la documentación de los productos

Los procesos de micro-grabado mejoran a través de la adhesión de la metalización al sumergir o rociar un laminado de base y perforar los taladros pasantes en el PCB multicapa. Posteriormente los fabricantes aplican un grabado de plasma que elimina el exceso de manchas y los restos de desechos dieléctricos de las paredes laterales metalizadas en un proceso llamado desmanchado (de-smearing)

Además, los fabricantes combinan procesos de desmanchado con grabado posterior del PCB que se graba en un orificio metalizado o alarga las capas de cobre, mejorando aún más la conectividad eléctrica del PCB. El grabado permite a los fabricantes metalizar tres lados de la capa de cobre y mejora la sostenibilidad del diseño del PCB.

Causas de las manchas de resina epoxi

Las manchas de resina dieléctrica se producen durante el proceso de perforación cuando las temperaturas de perforación superan la temperatura de transición vítrea de un sustrato, fundiendo la resina y extendiéndola a través de las superficies de cobre de la capa interna. Las porciones fundidas de la resina pueden obstruir el terminal de las capas internas, reduciendo la eficiencia de la conductividad eléctrica.

Tipo de Grabado de PCB

Hay dos tipos principales de grabado PCB, negativo y positivo, cada uno con diferentes apariencias y resultados.

Grabado Negativo PCB

El grabado negativo de PCB presenta capas de cobre internas que se retiran del borde de las paredes del taladro (es decir, la pared del taladro), con variables grados de acuerdo con las configuraciones de la placa de circuito.

Un grabado negativo adopta un enfoque menos agresivo en comparación con los procesos de grabado positivo y funciona mejor en la fabricación de aplicaciones de alta fiabilidad y a largo plazo.

Los grabados negativos no contienen puntos de tensión en el plano interno, creando paredes laterales lisas de cobre . Por otro lado, cuando se utilizan en exceso, estos procesos pueden formar separaciones de capas causadas por la contaminación y bolsas de aire.

Grabado Positivo PCB  

Alternativamente, un grabado positivo de PCB muestra un plano de cobre que sobresale del borde cruzado de las paredes del taladro, proporcionando un contacto sólido de tres terminales. Los fabricantes a menudo aplican el grabado positivo en PCB multicapa de alta confiabilidad en los campos médico, aeroespacial y militar.

Los fabricantes aplican grabado positivo en la eliminación de las manchas agresivas del material dieléctrico. Una desventaja importante del grabado positivo es la posible formación de  grietas en la lámina debido a la acumulación de tensión en el tejido. Sin embargo, esta opción da un resultado de primera calidad 

Técnicas de grabado de PCB

Los fabricantes pueden elegir entre una gama de técnicas de grabado de PCB que aplican diversas soluciones, con resultados diferentes según las condiciones ambientales. Los fabricantes de PCB pueden aplicar técnicas de grabado químico o por plasma.

Grabado Químico 

Los procesos químicos a menudo involucran un permanganato alcalino de potasio como grabador. En la mayoría de los casos, los fabricantes eliminan el grabador antes de recubrir una vía. Los fabricantes pueden aplicar ácido sulfúrico concentrado que elimina el agua del aire, lo que resulta en un período de tiempo limitado, lo que resulta en tasas de eliminación de resina variables según la pureza.

Alternativamente, los fabricantes pueden aplicar ácido crómico, que proporciona una tasa de eliminación uniforme para las resinas. Sin embargo, el proceso corre el riesgo de contaminación del agua. 

Grabado de Plasma

El plasma es una costosa técnica de grabado de PCB que permite la eliminación rápida y fácil de las manchas, lo que mejora la fiabilidad significativamente. Las soluciones basadas en plasma funcionan mediante la creación de radicales libres de gases que erosionan la acumulación de resina epoxi, formando gases cargados que los fabricantes eliminan al final del proceso. El menor rendimiento de fabricación y el tiempo de procesamiento se suman al costo total del PCB.

Tras el grabado con plasma todavía se utilizará un procedimiento alternativo para el acondicionamiento del taladro para obtener un grabado den la fibra y eliminar todas las fibras de vidrio sueltas.

Conclusiones

Algunos fabricantes pueden utilizar el término “grabado al agua fuerte” y “de-smearing” indistintamente. Sin embargo, hay algunas ligeras diferencias entre los procesos de fabricación. Esencialmente, los fabricantes pueden optar por llevar a cabo procesos de desgrasado sin la necesidad de etiquetas de resina.

La eliminación/ eliminación de manchas elimina las resinas de la pared del agujero para crear una conductividad eléctrica adecuada en la capa interna. El grabado al aguafuerte mejora la conductividad del proceso de desengrasado alargando o grabando capas de cobre. Desde una perspectiva práctica, el grabado al aguafuerte funciona bien en PCB multicapa, mientras que es ineficaz para configuraciones de circuito impreso de doble cara.

Además, los métodos de grabado químico son más asequibles que las alternativas de plasma. Sin embargo, generalmente son menos eficientes y contienen ingredientes cáusticos que pueden resultar peligrosos durante el manejo. Alternativamente, los tratamientos de grabado de plasma proporcionan a los fabricantes una precisión aceptable, lo que permite una mejor personalización y adaptación de los procesos de perforación.

Los procesos de plasma sirven como alternativas seguras y ecológicas, que comprenden dos productos que los fabricantes pueden eliminar sin acumular desechos peligrosos. La asociación con un experto especializado en PCB permite a los fabricantes lograr una mayor adaptabilidad, repetibilidad optimizada y precisión para los procesos de fabricación más complejos. Todo esto contribuye a una PCB más sostenible — la fiabilidad de la placa reduce posibles residuos y productos químicos agresivos para el medio ambiente, al tiempo que mejora la fiabilidad. Aunque este proceso viene en una prima, puede estar más seguro de que no habrá ningún tiempo adicional necesario para reconstruir las tablas, lo que resulta en el costo total más bajo.