Fabricación de Circuitos Híbridos (CCHH) y Precorte SMT: Procesos y Materiales Clave

Procesos de Fabricación en Electrónica: Precorte SMT y Circuitos Híbridos de Película Gruesa (CCHH)

Precorte en SMT (Tecnología de Montaje Superficial)

El precorte es un paso crucial para transformar el sustrato en circuitos individuales.

• Se trazan líneas de taladros no pasantes mediante láser.
• Los circuitos se montan entre cada línea.
• Se aplica presión a través del taladro para separar los circuitos.
• Generalmente se realiza después de la serigrafía (si se hace antes, puede llegar a rellenarse).
• También puede realizarse junto con el taladrado inicial.

Características de los Taladros de Precorte:

• Geometría cónica.
• Profundidad entre 30% y 50%.
• Diámetro controlado por la anchura del láser.
• Distancia entre taladros relacionada con la luz láser.

Sustratos CCHH (Circuitos Híbridos de Película Gruesa)

Son la base donde se realiza el circuito.

Funciones Clave de los Sustratos CCHH:

• Mecánica: Buen soporte mecánico, baja rugosidad, facilidad de corte, resistencia a choques, estabilidad dimensional.
• Térmica: Calor específico elevado, buena conductividad térmica, bajo coeficiente de dilatación lineal, capacidad de disipación térmica.
• Química: Resistencia química a altas temperaturas, buena adherencia de las capas.
• Eléctricas: Excelente aislante, alta resistividad, bajo coeficiente dieléctrico, bajo factor de pérdidas.

Proceso de Fabricación de Sustratos CCHH:

1. Fase de mezcla.
2. Fase de aglomerado y prensado.
3. Fase de mecanizado y cocción.

Materiales Comunes:

• Principalmente de tipo cerámico, siendo la alúmina (óxido de aluminio) el más utilizado.

Dimensionado de Circuitos Híbridos

Consideraciones para el Dimensionado:

• Forma general del circuito.
• Forma de los encapsulados.
• Número de componentes.
• Potencia requerida.

Métodos de Dimensionado:

• Coeficiente de Ponderación: Toma como base valores tabulados. Cs = cte; A = Cs * Cp
• Método de las Superficies Unitarias: Basado en la potencia disipada por componente por unidad de área. A = C * At
• Método de Unidad de Área: Define unidades de área habilitadas para cada componente. A = F * Vt

Máscaras en CCHH

Las máscaras delimitan las zonas del sustrato que serán ocupadas por los distintos elementos.

Crossovers (Cruces de Conductores)

Permiten el cruce de conductores en diferentes capas.

Condensadores Integrados en CCHH

Poco usados, ya que no se pueden garantizar sus características y presentan tolerancias muy altas.

Impresión Serigráfica en CCHH

Componentes de la Impresión:

• Pantalla: Compuesta por un marco metálico y un tejido metálico.

Propiedades de la Pantalla:

• Tamaño de la malla (mesh).
• Diámetro del hilo.
• Apertura de la malla.
• Ángulo de la malla (Mesh): 22°.

Parámetros Clave de Impresión:

• Separación malla-sustrato: 1 mm.
• Paralelismo malla-sustrato: Esencial.
• Ángulo de ataque: 50° o 60°.
• Velocidad de impresión: Constante.

Composición de Tintas para CCHH

• Material Activo / Fase Funcional: Finas partículas de metales o compuestos metálicos, cuya composición varía según el uso de la tinta. Proporcionan las características eléctricas.
• Ligante Permanente: Finas partículas de vidrio con bajo punto de fusión. Su función es unir las partículas de la fase funcional con el sustrato de forma permanente.
• Fase Vehículo: Proporciona a la tinta su carácter serigrafiable y modifica su viscosidad. Puede ser volátil (ej. terpinol) o no volátil (ej. etilcelulosa).

Comportamiento Reológico de las Tintas CCHH

Se refiere a la modificación de las características de las tintas durante el proceso de impresión y secado.

• La viscosidad es especificada por el fabricante y debe asegurar una uniformidad de distribución de los componentes.
• La viscosidad disminuye durante la aplicación.
• Si la presión disminuye, la viscosidad aumenta.
• Después del paso por la malla, la viscosidad aumenta.
• Es crucial un almacenamiento adecuado de la tinta.

Tipos de Tintas CCHH

Según su Composición y Función:

• Tintas Conductoras:
  • Conducen corriente o señales.
  • Aseguran las conexiones de contacto de los componentes.
  • Permiten crear resistencias de pequeño valor.
  • Utilizadas para la interconexión de semiconductores.
• Tintas Aislantes:
  • Usadas para crossovers.
  • Actúan como dieléctricos para condensadores.
  • Proporcionan protección global al circuito.
  • Fundamentales para la formación de circuitos multicapa.
• Tintas Resistivas:
  • Permiten la creación de resistencias integradas con valores específicos.

Fase Térmica en la Fabricación de Circuitos Híbridos

Secado de Tintas CCHH:

1. Fase de Reposo: 10-15 minutos.
2. Calentamiento: 10-15 minutos a una temperatura de 150°C.

   Objetivo: Eliminar el componente volátil del vehículo de la pasta.

3. Consistencia: Tras el secado, la pasta adquiere la consistencia deseada (espesor y rugosidad).

Fases del Proceso de Cocido (Firing):

1. Eliminación del Componente No Volátil del Vehículo:
   1. Eliminación lenta para evitar la salida brusca del material de la pasta.
   2. Velocidad de calentamiento lenta: 50°C/min.
   3. A 350°C se elimina la etilcelulosa.
   4. Ventilación para eliminar productos residuales.
2. Adherencia y Características Eléctricas: Mayor adherencia de la pasta y obtención de las características eléctricas deseadas.
3. Enfriamiento: Eliminación de las tensiones internas entre el vidrio y las fases activas (rango de 650°C-375°C).

Orden de Cocción de las Pastas en Circuitos Multicapa:

1. Impresión de la primera capa conductora.
2. Secado y cocido de la capa conductora.
3. Impresión de la capa de material aislante/dieléctrico.
4. Secado de la capa aislante.
5. Cocido de la capa aislante.
6. Impresión de otra capa de tinta (ej. resistiva).
7. Secado de la capa de tinta.
8. Impresión de la segunda capa conductora (si aplica).
9. Secado de la segunda capa conductora.
10. Cocido final de todas las capas.

Sinterización de Tintas CCHH

Este proceso se realiza a altas temperaturas (entre 900°C y 1000°C). Proporciona adherencia a la pasta y le confiere las características finales necesarias para su funcionamiento.

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