Tecnología y Fabricación de Circuitos Impresos: Fundamentos y Procesos Avanzados

Clasificación de Circuitos Impresos

• Por Sustrato: Rígido / Flexible
• Por Proceso de Fabricación: Sustractivo / Aditivo
• Por Tipo de Componentes: De inserción / De montaje superficial
• Por Electrónica: Analógica / Digital
• Por Número de Capas:
  • Simple Cara: Pistas de cobre en una cara, componentes en la otra.
  • Doble Cara: Pistas de cobre en ambas caras, con agujeros metalizados para interconectar las pistas.
  • Multicapa: Pistas de cobre en ambas caras y en capas internas, con agujeros metalizados para interconectar pistas exteriores e internas. (De 1 a 80 capas).
• Por Densidad de Interconexión: Seis categorías.
• Por Clase de Fabricación: Definida por tamaños mínimos de patrones y tolerancias de posición y dimensionales.

Sustratos para Circuitos Impresos

Materiales de Sustrato

Los sustratos se componen de laminados que incluyen:

• Resina: Fenólica-celulosa, Epoxi-fibra de vidrio, Poliimida-fibra de vidrio.
• Material de refuerzo.

Componentes del Laminado

1. Material base: Prepreg (en estado B).
2. Cobre: Electrolítico / Adherencia.

Proceso de Formación del Laminado

3. Apilado: Cobre / Prepreg.
4. Prensado: Presión / Temperatura.

Propiedades Clave

• Película de Cobre: Conductividad, espesor, adherencia.
• Laminado: Grado de curado (Tg), dimensiones, tolerancia a la curvatura y alabeo, propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas.

Procesos de Fabricación de Circuitos Impresos

Fabricación de Circuitos de Simple Cara

1. Laminado con cobre en una cara: Limpieza, depósito de fotorresina.
2. Exposición a través de máscara.
3. Revelado de la fotorresina.
4. Ataque del cobre.
5. Eliminación de la fotorresina.
6. Taladrado.
7. Depósito de máscara de soldadura.
8. Serigrafía de leyendas.
9. Dorado de conectores.
10. Mecanizado final.

Fabricación de Circuitos de Doble Cara

1. Limpieza.
2. Taladrado (agujeros de alineación, agujeros de componentes, vías).
3. Sensibilización de superficie.
4. Depósito de cobre químico.
5. Depósito de fotorresina.
6. Exposición.
7. Revelado.
8. Crecimiento electrolítico del cobre.
9. Depósito de estaño.
10. Eliminación de la fotorresina.
11. Ataque del cobre.
12. Depósito de máscara de soldadura.
13. Serigrafía de leyendas.
14. Dorado de conectores.
15. Mecanizado final.

Fabricación de Circuitos Multicapa

1. Fabricación de circuitos intermedios (doble cara, proceso sustractivo, agujeros de alineación, no de componentes ni vías).
2. Apilado (curado + prepreg + curado).
3. Laminado (presión, temperatura 160 ºC, tiempo 4 h).
4. Fabricación de circuitos exteriores (taladrado, ataque de resina, depósito de Cu químico, fotolitografía, Cu electrolítico, Sn...).

Técnicas de Transferencia de Imágenes

Serigrafía

Impresión a través de pantalla:

• Pantalla semipermeable.
• Pasta (tinta serigráfica, espátula).
• Secado en horno / Curado UV.

Fotolitografía

1. Aplicación de resina fotosensible (resist).
2. Alineación de máscara fotográfica.
3. Exposición.
4. Revelado (resina negativa, positiva).

Tipos de Resina Fotosensible

• Líquida: Aplicación por inmersión, pulverización, centrifugación o impresión.
• Sólida.
• Seca: Utilizada para ataque, crecimiento o como máscara de soldadura.

Pruebas y Control de Calidad de Circuitos Impresos

Métodos de Inspección

• Inspección óptica.
• Comprobación eléctrica:
  • Tipos de medidas: Abiertos y cortocircuitos, continuidad, corrientes de fuga, aislamiento, alta frecuencia.
  • Equipos de prueba: Puntas móviles.

Equipos de Prueba

• Dedicados: Cama de pinchos específica para cada circuito.
• Universales: Cama de pinchos única, con máscara específica y conjunto de puntas intermedias específico.

Circuitos Impresos Avanzados

Vías Enterradas y Ciegas

• Vías Enterradas: Circuitos intermedios con agujeros metalizados.
• Vías Ciegas: Taladros que alcanzan pistas enterradas.
  • Microtaladro Láser: Se posiciona el punto deseado bajo el láser, que evapora el material no protegido por el cobre.

Apilado Secuencial de Capas

Proceso para la fabricación de un multicapa convencional (ej. L2-L7), seguido por:

1. Depósito de una capa de resina fotosensible.
2. Exposición y revelado para la formación de agujeros en la resina.
3. Curado.
4. Depósito de Cu químico, fotorresina, Cu electrolítico, etc., para las capas exteriores (ej. L1 y L8).

Componentes Empotrados

• Condensadores Laminados: Integrados en el sustrato (ej. FR4).
• Condensadores Serigrafiados: Formados en un circuito intermedio con Cu serigrafiado.
• Resistores Serigrafiados.
• Resistores Laminados: Integrados en un circuito intermedio con capa resistiva.

Circuitos Impresos Flexibles

Estructura

Compuestos por:

• Sustrato.
• Conductores.
• Cubierta.

Tipos

• Simple cara.
• Doble cara.
• Multicapa.
• Reforzado.
• Rígido-flexible.

Ventajas e Inconvenientes

• Estáticas:
  • Ventajas: Aprovechamiento de espacios pequeños, refuerzo para componentes.
  • Inconvenientes: Posibles problemas de ensamblado.
• Dinámicas:
  • Ventajas: Eliminación de errores de cableado, reducción de espacio y peso, mayor fiabilidad.
  • Inconvenientes: Dificultad de cambios, mayor coste.

Proceso de Fabricación

1. Agujeros de alineación.
2. Mecanizado.
3. Fotolitografía.
4. Ataque de cobre.
5. Limpieza de fotorresina.
6. Mecanizado de cubierta superior.
7. Alineación cubierta-sustrato.
8. Laminado (con adhesivo).
9. Mecanizado final.