PCB industrial.
¿Sabes cuándo es el mejor momento para mandar a hacer tus tarjetas PCB en una fábrica profesional?
Si tienes muchos pendientes en tu proyecto y necesitas ayuda para que alguien más haga parte del trabajo o requieres fabricar muchas tarjetas, lo más probable es que te convenga mandar a fabricar tus tarjetas a una fábrica profesional.
A continuación vamos a describir el proceso de fabricar una tarjeta de circuito impreso.
El método del que te voy a platicar el día de hoy es el método que utilizan las fábricas profesionales de tarjetas de circuito impreso en todo el mundo.
Indice:
1.- Pre producción de una PCB industrial.
En este primer proceso se revisan los archivos que envió el diseñador, se evalúa si se puede fabricar de acuerdo a las características solicitadas o si se realizan ligeras modificaciones al diseño para que se pueda fabricar.
Por ejemplo, muchos diseñadores dibujan la serigrafía de componentes con letras que usan líneas de tamaño 0.01 mm de ancho.
Pero en el proceso de serigrafía es necesario que el ancho de las líneas sea de por lo menos 0.15 mm de ancho o mayor.
Entonces, en estos casos la fábrica modificará el ancho de las letras para que se puedan fabricar.
Y de manera similar se revisan diferentes parámetros con la intención de que el diseño sea lo más parecido a lo que solicitó el cliente.
Una vez concluida y aprobada esta revisión de archivos, se generan archivos para cada una de los procesos que veremos a continuación.
2.- Perforaciones
A partir de los archivos gerber, el primer paso que se hace es perforar la tarjeta en una máquina CNC.
Esta máquina cambia de tamaño de brocas automáticamente y así podemos hacer perforaciones de los tamaños que definió el diseñador en las coordenadas exactas.
3.- Metalización de perforaciones de una PCB industrial.
El siguiente paso después de hacer las perforaciones es metalizar la parte interna de las perforaciones, esto con la intención de generar una conexión eléctrica entre la capa superior de cobre y la capa inferior de cobre.
Para hacer este paso, se sumerge la tarjeta en un compuesto químico durante cierto tiempo.
Mientras la tarjeta está sumergida en el compuesto químico, al mismo tiempo se le aplica una corriente eléctrica con características muy especiales, algo que técnicamente se le conoce como un tren de pulsos.
A ese procedimiento se le conoce como electrodeposición, es un proceso parecido a la electrolisis del agua.
En la electrólisis se separa el oxigeno del hidrógeno al aplicarle electricidad, pero en este caso se deposita cobre en las paredes internas de las perforaciones.
4.- Preparación de los fotolitos para una PCB industrial.
Para imprimir el circuito sobre las tarjetas, se utiliza un proceso parecido a un proceso fotográfico.
Primero se generan negativos del diseño y la imagen del negativo se va a transmitir por medio de luz ultravioleta hacia la tarjeta PCB, la cual se ha recubierto de una película fotosensible.
Entonces en la parte donde el fotolito es de color negro, se va a proteger la película fotosensible y en la parte transparente se va a exponer a la luz ultravioleta.
En esta parte del proceso, solamente se generan los fotolitos en una impresora de fotolitos para PCBs.
5.- Impresión de las pistas de una PCB industrial.
A la tarjeta se le cubre con un film delgado de pintura fotosensible.
Después se va a poner el fotolito sobre la tarjeta y es momento de prender una fuente de luz ultravioleta para quemar parte de ese film fotosensible.
El resultado es que se cura parte del film fotosensible y se puede observar que el diseño ya está en la tarjeta.
El siguiente paso es remover la parte del film que no fue curado, para removerlo se sumerge la tarjeta en otro compuesto químico.
6.- Corrosión del cobre.
Una vez que ya tenemos la tarjeta con protección donde queremos que esté nuestro circuito, es momento de eliminar el cobre que no queremos.
Para hacer eso se sumerge la tarjeta en un compuesto acido, el cual corroe el cobre y después de unos minutos, el diseño final ya está impreso en la tarjeta.
7.- Inspección automática óptica AOI.
Con las pistas terminadas, el siguiente paso es revisar si existen errores en la tarjeta, tales como pistas abiertas o corto circuitos.
Debido a que son demasiadas pistas por revisar, esta revisión no la puede hacer una persona, por lo cual se utilizan robots que pasan una cámara de alta resolución sobre cada milímetro de la tarjeta.
Luego con software se compara el diseño original con la tarjeta fabricada y la máquina le indica al operador si encontró algún problema en la tarjeta.
El operador evalúa si se puede corregir en el momento o es una pérdida de la tarjeta y la marca con una X.
Al finalizar este procedimiento ya sabemos qué tarjetas salieron mal.
8.- Máscara antisoldante.
El siguiente paso es cubrir la tarjeta con pintura antisoldante, la máscara antisoldante es la pintura que recubre las tarjetas y normalmente es de color verde.
Esta pintura sirve para proteger las pistas de cobre para que no estén expuestas a la intemperie y no se oxiden.
El procedimiento para imprimir la mascara antisoldante es con un proceso parecido al de la serigrafía en el cual se genera un marco con el patrón de la mascara y luego con un rasero se pone la pintura.
Ese procedimiento puede ser realizad a mano o por medio de un robot.
9.- Terminado superficial.
Debido a que no toda las partes de cobre de la tarjeta se van a cubrir con pintura de la mascara antisoldante, como por ejemplo los pads donde se van a soldar los componentes y las perforaciones.
Entonces estas partes se van a recubrir con un compuesto adicional para evitar que se oxide el cobre.
Generalmente se utiliza una mezcla de estaño y plomo o plata para cubrir los pads y perforaciones de las tarjetas.
Inclusive se puede poner un recubrimiento de oro y níquel.
Este se deposita sumergiendo la tarjeta en un compuesto químico.
10.- Test eléctrico de una PCB industrial.
Ahora es el turno de uno de los test más rigurosos del proceso, el test eléctrico.
El test eléctrico es un proceso en el cual la tarjeta se mete a una máquina automática que tiene 4 brazos y en cada brazo tiene una punta de prueba como si fuera un multímetro.
Por medio de las puntas se revisa la continuidad, resistividad, impedancia y otros parámetros de cada una de las pistas de la tarjeta.
El objetivo del test es encontrar si hay errores en la tarjeta.
11.- Corte del contorno de la tarjeta.
Después las tarjetas se tienen que separar del panel, para lo cual se meten en una máquina CNC, la cual va separando las tarjetas del panel por medio de una fresa que va cortando el contorno de la tarjeta.
12.- Inspección final de una PCB industrial.
Ahora viene la inspección final, esta inspección es realizada por un especialista humano en calidad.
Revisa que las tarjetas cumplan los criterios de aceptación, la inspección se hace de manera manual.
13.- Empacado
Finalmente se hace el empacado de las tarjetas.
Dependiendo de la calidad solicitada, las tarjetas se empacan al vacío en plástico con burbuja utilizando una empacadora de vacío.
Se etiqueta cada paquete y se empaca en una caja listo para la empresa de paquetería.
14.- PROS Y CONTRAS de fabricar una en una Fábrica profesional.
Ahora que ya sabes como producir un circuito impreso PCB de manera profesional, lo que sigue es comparar las ventajas y desventajas del método.
VENTAJAS
A diferencia de todos los demás métodos que mostramos, el hacer las tarjetas en una fábrica es el única manera que garantiza la creación de las tarjetas sin errores..
Cuando vas a fabricar 50 o 100 tarjetas o quizás 10 mil tarjetas, es cuando te debe de interesar que todas las tarjetas estén bien hechas y sin errores.
El terminar un producto y que algunas tarjetas no funcionen de manera aleatoria en un lote de 10 mil tarjetas, la pérdida puede ser muy muy grande, podría llegar hasta el millón de dólares en pérdidas.
Si dejas que otra empresa haga tus tarjetas, entonces tu podrás dedicar más tiempo a desarrollar mejores productos en base a crear mejores diseños.
Cuando se trata de una producción de prototipos, por el volumen a producir tal vez es factible hacerlo en casa, pero hacer 10 mil tarjetas en casa, es un trabajo prácticamente imposible con un método casero.
En casa podemos hacer tarjetas de una o dos capas, mientras las fábricas pueden hacer entre 10 y 100 capas.
El ancho de las pistas y los tamaños de las perforaciones que se pueden hacer en una fábrica son más finos que si se hacen de manera casera.
Las fábricas pueden hacer tarjetas de tamaños grandes, inclusive de hasta un metro de largo.
La variedad de materiales que trabaja una fábrica es mayor a lo que se puede hacer en casa.
Recibes las tarjetas limpias en tu oficina y no tienes que trabajar con químicos peligrosos en tus instalaciones.
DESVENTAJAS
Si se requiere usar materiales diferentes del estandar FR4, entonces el precio de las tarjetas puede ser bastante elevado.
El tiempo de fabricación puede ser largo, casi siempre es más largo que el hacerlo en casa.
Si se le pide a la fábrica hacer una fabricación rápida, entonces el precio de las tarjetas sube considerablemente.
15.- ¿HAY MEJORES MÉTODOS para fabricar un circuito impreso en lugar de usar el método serigráfico?
Como el buen desarrollador de tecnología en el que te estás convirtiendo, ahora que ya sabes como hacer un circuito impreso PCB con serigrafía, te tienes que preguntar:
¿existen otros métodos mejores?
Te recomiendo ver la página con TODOS LOS MÉTODOS de cómo hacer una tarjeta de circuito impreso para que evalúes y decidas qué método es el que más te conviene.
También te recomiendo ver la página donde evaluamos todos los métodos con el objetivo de que no pierdas tiempo en aprender a hacer las tarjetas y dediques tu tiempo en hacer un mejor diseño.
Hacer las tarjetas con terminado profesional uno mismo puede llevarte varios años de aprendizaje y requiere de decenas de miles de dólares para comprar maquinaria costosa.
Te queremos enfocar en que aprendas a hacer solamente los prototipos de manera rápida y luego te enseñaremos a decidir el mejor momento para pedir tus tarjetas a una fábrica y que te salga económico y también puedas generar más ingresos con tus productos.