Conocer cómo se fabrica una placa desnuda explica la mayoría de las reglas de diseño que se le dan. Un ancho mínimo de pista, un tamaño mínimo de agujero y un anillo mínimo de cobre alrededor de un agujero no son arbitrarios: cada uno procede de un paso siguiente. El orden descrito es el de una placa multicapa típica con agujeros metalizados; los procesos difieren en detalle entre fábricas.
1. Preparación de ingeniería
Antes de cortar nada, los ingenieros de la fábrica leen sus archivos, los comprueban frente al proceso y preparan los datos de producción. Ajustan su placa en un panel de producción mayor, añaden cupones de prueba y fiduciales en el borde del panel, y ajustan las características para el proceso: por ejemplo, hacen el cobre ligeramente más ancho para compensar lo que elimina el grabado. Las preguntas que usted recibe en este punto tratan sobre los archivos.
Qué puede salir mal: que falte una capa, un contorno incorrecto, o características que el proceso no puede fabricar. Los errores detectados aquí no cuestan nada.
2. Corte del laminado
El laminado revestido de cobre viene en láminas grandes. Se corta en paneles del tamaño de trabajo. Para una placa multicapa, también se cortan los núcleos internos finos.
3. Capas internas: formación de imagen y grabado (solo multicapa)
El cobre de un núcleo interno se cubre con una película fotosensible. Un patrón de su capa se expone a la luz sobre la película, a través de una máscara de película o por formación de imagen directa con láser. La película no expuesta o la expuesta (según el tipo de película) se elimina con el lavado, dejando el cobre al descubierto donde debe eliminarse. El panel pasa por un baño de grabado, que disuelve el cobre expuesto. La película restante se retira, y lo que queda es el patrón de cobre.
Qué puede salir mal: el grabado lateral bajo la película hace las pistas más estrechas de lo dibujado (undercut), y las separaciones muy finas pueden no quedar despejadas. Por eso existen la pista mínima y la separación mínima.
4. Inspección de capas internas
Una inspección óptica automática (AOI) compara cada capa interna con sus datos. Los cortocircuitos y los circuitos abiertos encontrados aquí se desechan o se reparan. Después de la laminación ya no se pueden volver a ver.
5. Laminación
Los núcleos se tratan para que la resina se adhiera al cobre, después se apilan con láminas de prepreg (tejido de vidrio parcialmente curado) entre ellos y lámina de cobre en el exterior. El apilado (stack-up) entra en una prensa calentada, que funde la resina y la cura bajo presión hasta formar un panel sólido.
Qué puede salir mal: capas desplazadas entre sí (error de registro), vacíos en la resina, o alabeo y torsión por un apilado (stack-up) desequilibrado. Por eso un apilado (stack-up) simétrico es una buena práctica.
Pasos 1 a 5, como imágenes pequeñas.
- Paso 1, preparación de ingeniería: su placa ajustada en un panel de producción, con fiduciales y un cupón de prueba.
- Paso 2, corte: el laminado cortado al tamaño de trabajo.
- Paso 3, capas internas: la luz a través de la película endurece la película fotosensible; el grabado elimina el cobre que no está cubierto.
- Paso 4, inspección de capas internas: una cámara compara cada capa con sus datos.
- Paso 5, laminación: núcleos y prepreg prensados en un panel.
6. Taladrado
Los agujeros se taladran a través del panel con una broca de carburo giratoria, usando un archivo de taladrado. Los agujeros muy pequeños se taladran con brocas pequeñas, que se rompen con facilidad y se taladran panel a panel o en apilados finos, por lo que los agujeros pequeños cuestan más. Algunos agujeros muy pequeños se hacen con láser en su lugar.
Qué puede salir mal: desviación del taladro, de modo que los agujeros quedan descentrados, y el anillo de cobre alrededor de un agujero (el anillo anular) se vuelve demasiado fino o se rompe por un lado. Un agujero cuya profundidad es muchas veces su diámetro (una relación de aspecto alta) es difícil de metalizar en el paso siguiente.
7. Limpieza de los agujeros y hacerlos conductores
Las paredes de los agujeros taladrados están manchadas de resina y no tienen cobre. Un paso químico limpia la mancha. Después se deposita una capa fina de cobre sobre todo el panel, incluido el interior de los agujeros, mediante un proceso químico sin corriente (cobre químico).
8. Metalización con cobre
El panel se somete a galvanoplastia para acumular cobre sobre la capa química fina, de modo que las paredes de los agujeros llevan un barril de cobre robusto. Este es el paso que convierte el agujero metalizado en una conexión entre capas, y también engrosa el cobre superficial.
Qué puede salir mal: vacíos en el barril, o metalización fina en agujeros profundos. Estos se manifiestan como conexiones intermitentes después de ciclos térmicos.
9. Capas externas: formación de imagen y grabado
Las capas externas se forman con película fotosensible como se hizo con las capas internas. El método habitual es la metalización del patrón: la película fotosensible deja las pistas y los pads al descubierto, esas zonas se metalizan con cobre y después con una capa fina de estaño, que actúa como protección para el grabado. Después se retira la película fotosensible y se graba el cobre que no está cubierto por estaño, y después se retira el estaño. (Otro método, cubrir y grabar, protege las pistas con película fotosensible y graba el resto.)
10. Máscara de soldadura
El panel se recubre con máscara, que se expone a través de su capa de máscara, se revela y se cura. Consulte Máscara de soldadura, serigrafía y tratamientos de vías.
Qué puede salir mal: máscara sobre los pads por desregistro, puentes entre pads finos perdidos, tinta en agujeros que deben quedar abiertos.
Pasos 6 a 10.
- Paso 6, taladrado: una broca taladra a través del panel.
- Paso 7, limpieza y una capa fina de cobre sobre todo el panel, paredes de los agujeros incluidas.
- Paso 8, metalización: el cobre se acumula hasta formar un barril robusto y sobre la superficie.
- Paso 9, capas externas: las pistas se estañan como protección para el grabado, y el resto del cobre se graba.
- Paso 10, máscara de soldadura: sobre las pistas, abierta en los pads.
11. Acabado superficial
El cobre expuesto recibe su acabado: nivelación con aire caliente y soldadura, oro por inmersión sobre níquel, una película orgánica, etcétera. Consulte Acabados superficiales comparados.
12. Serigrafía
La serigrafía se imprime sobre la máscara y se cura. La tinta sobre los pads es un defecto.
13. Perfilado: fresado y ranurado
El panel se corta en placas. Una fresadora sigue su contorno de la placa, y deja pequeñas lengüetas si las placas permanecen en un panel. Como alternativa, se practica un corte en V (V-cut) hasta la mitad del espesor desde ambas caras para que las placas se puedan separar por rotura. Las ranuras, los vaciados y la metalización de borde también se hacen aquí. Consulte Panelización y placas pequeñas.
Qué puede salir mal: fresar demasiado cerca del cobre, dejándolo expuesto en el borde.
14. Prueba eléctrica
Cada placa se prueba en continuidad y aislamiento frente a la netlist construida a partir de sus archivos. Se usan dos métodos: un comprobador de sondas móviles, con sondas que se mueven, que no necesita útil y conviene para prototipos y tiradas pequeñas; y un útil con muchos pines fijos (una cama de agujas), que es más rápido para tiradas mayores y cuesta más de preparar. La prueba encuentra circuitos abiertos y cortocircuitos. No encuentra un error de diseño: prueba que la placa coincide con sus archivos, no que sus archivos coinciden con su circuito.
15. Inspección final y embalaje
Las placas se inspeccionan visualmente, se miden en espesor y tamaño, y se comprueban frente al pedido. Algunas fábricas cortan microsecciones de los cupones de prueba, para comprobar la metalización y las capas. Las placas se hornean si es necesario, se envasan al vacío con desecante y se embalan.
Pasos 11 a 15.
- Paso 11, acabado superficial sobre el cobre expuesto.
- Paso 12, serigrafía impresa sobre la máscara.
- Paso 13, perfilado: la fresadora sigue el contorno y deja lengüetas, o se corta una ranura entre placas.
- Paso 14, prueba eléctrica: las sondas tocan los pads y comprueban circuitos abiertos y cortocircuitos.
- Paso 15, inspección final y embalaje.
Qué puede usted extraer de esto
- Las características finas reducen el rendimiento en la formación de imagen y el grabado, por lo que cuestan más.
- Los agujeros pequeños, los agujeros profundos y los anillos finos son riesgos en el taladrado y la metalización.
- Las capas deben estar equilibradas y registradas, o la placa se deforma.
- Una placa que supera la prueba eléctrica está fabricada tal como se dibujó. Si el dibujo es correcto es algo que usted debe revisar.
Cómo se refleja esto cuando usted pide aquí
Las 25 comprobaciones al subir los archivos examinan lo mismo que examina el ingeniero de producción en el paso 1: capas que faltan, un contorno abierto, agujeros que no caen sobre sus pads, características por debajo de lo que el proceso fabrica, y la coincidencia entre los archivos y lo que usted pidió. Los límites están en la página de capacidades. Un ingeniero confirma cada pedido antes de que empiece la producción. Para seguir qué ocurre con la placa desnuda terminada, lea Cómo se montan las placas.