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Universidad Antonio de Nebrija Tecnología Electrónica II

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Circuitos impresos (PCB)


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Índice. Índice. .......................................................................................................... 2

Índice de Figuras........................................................................................... 4

Generalidades. .............................................................................................. 5

Generalidades. .............................................................................................. 5

Tipos de PCB. ............................................................................................ 8

Single-Sided Boards. Placas de una cara................................................... 8

Double-Sided Boards............................................................................... 8

PCB Multicapa......................................................................................... 9

Circuitos flexibles. ................................................................................... 9

Tecnologías para al montaje de componentes............................................ 10

Through Hole technology (THT). Tecnología de agujero pasante. ............ 10

Surface Mounted Technology (SMT). Tecnología de montaje superficial. .. 10

Diseño de PCB’s. ......................................................................................... 11

Especificación del sistema......................................................................... 11

Diagrama de bloques del sistema.............................................................. 11

División del sistema en PCB’s independientes............................................. 12

Determinación de la tecnología empleada y el tamaño de cada PCB. ........... 12

Esquema de la circuitería en todos los PBC’s. ............................................. 12

Simulación del diseño. .............................................................................. 12

Posicionamiento de los componentes en los PCB’s...................................... 13

Testeo de la rutabilidad y de la funcionalidad trabajando a altas frecuencias.13

Enrutado de los PCB’s............................................................................... 13

Testeo del circuito enrutado...................................................................... 15

Creación de ficheros de fabricación. .......................................................... 15

Compatibilidad electromagnética (EMC)..................................................... 15


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Materiales ................................................................................................... 16

Substrato................................................................................................. 16

Fibra de vidrio ...................................................................................... 16

Resina epoxy ........................................................................................ 16

Lámina de cobre ...................................................................................... 17

Prepreg ................................................................................................... 17

Fotolito (Material fotosensible). ................................................................. 17

Solución reveladora.................................................................................. 18

Disolventes para el cobre (etching) ........................................................... 18

Solución para el desvestido (stripping) ...................................................... 18

Materiales de soldadura............................................................................ 18

Proceso de fabricación. ................................................................................ 18

Formación del patrón de conductor (Imaging). .......................................... 19

Taladrado y revestido............................................................................... 21

Ensamblado de PCB’s multicapa (lamination). ............................................ 22

Máscara de soldadura, Leyenda (Silk Screen) y revestido de los conectores de borde. ............................................................................................. 23

Testeo..................................................................................................... 23

Montaje de componentes.......................................................................... 23

Soldadura ................................................................................................ 23

Soldadura por ola ................................................................................. 24

Soldadura por flujo de soldante sobre la superficie (Over reflow soldering, o IR heat Oven)....................................................................................... 24

Minimización de costes. ............................................................................... 25

Tratamiento de residuos .............................................................................. 26


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Índice de Figuras. Figura 1: PCB típico ....................................................................................... 5

Figura 2: Patrón del conductor ....................................................................... 6

Figura 3: Zócalo ............................................................................................ 6

Figura 4: Conector en el borde del PCB........................................................... 7

Figura 5: Slot (AGP)....................................................................................... 7

Figura 6: PCB Verde con leyenda blanca ......................................................... 7

Figura 7: PCB marrón sin leyenda................................................................... 8

Figura 8: Single sided PCB (vista superior) ...................................................... 8

Figura 9: Single sided PCB (vista inferior)........................................................ 8

Figura 10: PCB de doble cara (vista superior).................................................. 9

Figura 11: PCB de doble cara (vista inferior) ................................................... 9

Figura 12: Componentes Through Hole......................................................... 10

Figura 13:Componentes montados en superficie............................................ 10

Figura 14: Componentes SMT montados en el lado de la soldadura del PCB.... 11

Figura 15: Esquema de un PCB realizado con CircuitMaker............................. 12

Figura 16: Pistas que forman un BUS............................................................ 13

Figura 17: Enrutado de un PCB usando herramientas CAD ............................. 14

Figura 18: Formación del patrón del conductor. Este proceso se hace simultáneamente sobre las dos caras de la placa .................................... 21


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Generalidades. Un circuito impreso (a partir de ahora PCB: printed circuit board) se encuentra en prácticamente en todos los dispositivos electrónicos. La función de los PCB es proporcionar las conexiones eléctricas entre los distintos componentes que se montarán en él. Como los dispositivos electrónicos se hacen cada día más complejos, y requieren más componentes, los PCB también, y cada día son más densos en el conexionado de componentes.

Figura 1: PCB típico

Un PCB al que todavía no se le han posicionado los componentes se denomina PWB: Printed Wiring Board.

El substrato de la placa es un material aislante y rígido. Normalmente es un material compuesto (composite), formado por fibra de vidrio y resina epoxy, la fibra es lo que le da la dureza y la resina es la que une el conjunto.

Los hilos delgados de la superficie son parte de una lámina de cobre que inicialmente cubría toda la placa. En el proceso de fabricación, esta placa se eliminó parcialmente (por el proceso de etching), de forma que lo que queda es una red de conexiones para los componentes. Estos hilos se conocen como el patrón del conductor y habilitan la conexión eléctrica entre distintos componentes una vez montados sobre el PCB.


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Figura 2: Patrón del conductor

Para fijar los componentes a la placa, sus patas se sueldan al patrón conductor. En los PCB más básicos (las placas de una cara: single sided boards) los componentes se sitúan en un lado de la placa mientras que el patrón conductor está en la opuesta. Esta técnica requiere agujeros para permitir que las patas de los componentes atraviesen la placa. De esta manera las patas se sueldan en la cara opuesta a la que están montados. De esta manera nos podemos referir en este tipo de PCB a la cara de los componentes y la de soldadura (component side y solder side).

Si un componente necesita ser retirable del PCB después de ser fabricado se monta sobre un zócalo. El zócalo se suelda sobre la placa mientras que el componente se puede poner y quitar en cualquier momento.

Figura 3: Zócalo

Para conectar un PCB a otro es necesario un conector en el borde de la placa, que consiste en pequeños “pads” de cobre sin recubrimiento localizadas a lo largo de un lado de la placa. Estos pads son parte del patrón conductor de la placa. El borde de conexión en un PCB se inserta en un conector (hembra) denominado usualmente “slot” en otro PCB.


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Figura 4: Conector en el borde del PCB

Figura 5: Slot (AGP)

Lo que le da al PCB un color verde o marrón es la máscara de soldadura. Esta máscara es un recubrimiento aislante y protector que protege las pistas de cobre (del óxido) y evita que la soldadura se pegue fuera de los puntos de conexión para los componentes. Encima de este recubrimiento se imprime una leyenda que se compone de texto y símbolos para etiquetar los lugares para los distintos componentes que deben ser montados.

Figura 6: PCB Verde con leyenda blanca


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Figura 7: PCB marrón sin leyenda

Tipos de PCB.

Single-Sided Boards. Placas de una cara.

Se denominan así porque sólo hay patrón conductor en una cara. Este tipo de placas tienen grandes limitaciones a la hora de enrutar las pistas de conexión ya que las pistas no pueden cruzarse. Sólo se usa en circuitos muy primitivos.

Figura 8: Single sided PCB (vista superior)

Figura 9: Single sided PCB (vista inferior)

Double-Sided Boards.

Tienen patrón de conductor en los dos lados de la placa, por tanto será necesario algún tipo de conexión eléctrica entre ellos. Estas conexiones se denominan “vías”. Una vía es simplemente un agujero en el PCB que se recubre de material conductor y toca los dos patrones de conductor de los dos lados en


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puntos concretos. Como con este tipo de circuitos tenemos el doble de superficie para hacer conexiones y además estas se pueden cruzar, este tipo de PCB son más apropiados para llevar a cabo circuitos complejos.

Figura 10: PCB de doble cara (vista superior)

Figura 11: PCB de doble cara (vista inferior)

PCB Multicapa

Para incrementar el área disponible para conexiones se pueden incluir una o más patrones de conductor dentro de la placa. Esto se consigue pegando (laminado) varias placas de doble cara mediante capas aislantes entre ellas. El número de capas es el número de patrones de conductor distintos que tiene el PCB. Muchas placas tienen entre 4 y 8 capas pero se pueden construir PCB de hasta 100 capas, pero no se suelen implementar principalmente por el coste.

Las vias que hemos mencionado suelen atravesar todas las capas, pero en el caso (probable) que no se quieran conectar todas las capas en ese punto, se pierde una parte del área disponible para hacer conexiones, es por esto por lo que se pueden contruir vias “ciegas” y vias “enterradas” para evitar este problema, de forma que solo penetran aquellas capas que deben conectar. Las vias ciegas son aquellas que sólo salen por un lado de la placa y las vías enterradas son aquellas que no salen por ninguno de los dos lados, es decir, conectan capas internas.

En los PCB multicapa, suelen dedicarse dos de ellas a masa y a la tensión de alimentación, de forma que se habla de plano de tierra (o masa) y plano de tensión de alimentación. Puede existir varias capas de tensión de alimentación, especialmente si existen distintas tensiones de alimentación para distintos componentes.

Circuitos flexibles.

Una importante sub-categoría de los PCB son los circuitos impresos flexibles. Estos circuitos tienen muchas similitudes con los circuitos rígidos pero el


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substrato está fabricado con otros materiales: poliester, poliamida, fluorocarbonos, Nylon, y composites de estos. Los PBC flexibles se usan principalmente en electrónica para consumidor doméstico.

Tecnologías para al montaje de componentes.

Through Hole technology (THT). Tecnología de agujero pasante.

Los componentes que se montan en un lado de la placa mientras que sus patas están soldadas en el lado opuesto se denominan Through Hole. Estos componentes Necesitan una gran cantidad de espacio y requieren un agujero que debe ser perforado en el PCB para cada pata. Por tanto sus patas ocupan espacio en los dos lados de la placa y sus puntos de conexión son bastante grandes. Sin embargo, los componentes THT están muy bien conectados mecánicamente si los comparamos con los componentes conectados en superficie, que veremos más adelante.

Figura 12: Componentes Through Hole

Surface Mounted Technology (SMT). Tecnología de montaje superficial.

Los componentes SMT se sueldan al patrón del conductor en la misma cara sobre la que están montados. Por tanto no necesitaremos agujeros para las patas de los componentes.

Figura 13:Componentes montados en superficie

Los componentes SMT podrían ser montados en las dos caras del PCB.


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Figura 14: Componentes SMT montados en el lado de la soldadura del PCB

Los componentes para la tecnología SMT son mucho más pequeños que los THT. Esto hace que los PCB con componentes SMT sean mucho más densos que los THT. Además los componentes SMT son más baratos. Es por esto que la mayor parte de los PCB que se fabrican se hagan con esta tecnología.

Como los puntos de conexión las patas de los componentes son tan pequeños que es imposible soldarlos a mano. Dado que todos los montajes los hacen las máquinas, el único problema aparece cuando queremos reparar un PCB realizado con esta tecnología.

Diseño de PCB’s. El diseño de un PCB es un proceso que comienza mucho tiempo antes de que se realice el enrutado del patrón conductor. Vamos a ver los distintos pasos.

Especificación del sistema. Es el primer paso a dar, en la especificación del sistema debemos determinar:

- Todas las funciones del sistema

- Limites de coste

- Tamaño

- Condiciones de operación

- Etc.

Diagrama de bloques del sistema. En esta parte dividiremos el sistema global en bloques independientes con funcionalidades determinadas. También es necesario especificar el interfaz de estos bloques con su exterior, así como cómo se relacionan con otros bloques.


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División del sistema en PCB’s independientes. Tanto la reducción de tamaño como la posibilidad de actualizar las partes del sistema son las ventajas de dividir el sistema en PCB’s separados. El diagrama de bloques del sistema da una buena indicación de cómo se debería hacer esta tarea.

Determinación de la tecnología empleada y el tamaño de cada PCB. Cuando se determinan la tecnología a emplear y la cantidad de circuitería (componentes) de cada PCB, se debe hacer una estimación del tamaño de los PCB resultantes. Si se comprueba que algún PCB es demasiado grande por las limitaciones de espacio, se deberá cambiar de tecnología o rehacer la partición. A la hora de usar una tecnología u otra se deben tener en cuenta la calidad y velocidad del circuito.

Esquema de la circuitería en todos los PBC’s. Un esquema es un dibujo detallado de todas las conexiones entre los componentes del circuito. Se debe hacer para todos los PCB’s en el circuito. Hoy en día se realiza mediante CAD (Computer Aided Design), en este caso ECAD (Electronic CAD).

Figura 15: Esquema de un PCB realizado con CircuitMaker

Simulación del diseño. Para comprobar que el circuito está correctamente diseñado debemos simularlo con un programa de ordenador. Estos programas toman como entrada el esquema del circuito, y permiten visualizar la operación del sistema de diversas formas. Esto es mucho más eficiente que construir un prototipo y hacer las mediciones manualmente.


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Posicionamiento de los componentes en los PCB’s La posición de los componentes en el circuito depende de cómo deben ser conectados. Deben ser situados de forma que las pistas que los conectan se enruten de la forma más eficiente posible, esto es, que las pistas sean lo más cortas posible y utilizando el mínimo número de capas posible (lo que reducirá también el número de vias).

Figura 16: Pistas que forman un BUS

Algunos puntos a tener en cuenta:

- Situar los componentes sólo en una o dos orientaciones, horizontal y vertical.

- Situar los componentes con polarización (como los diodos) en la misma orientación.

- No situar los componentes en ángulos no ortogonales a no ser que sea absolutamente necesario para la funcionalidad ya que son mucho más difícil de montar.

Testeo de la rutabilidad y de la funcionalidad trabajando a altas frecuencias. Ciertos programas permiten comprobar si la posición de los componentes permitirán enrutar las pistas de forma que el circuito funcione cuando trabaje a altas frecuencias. Si el circuito no funciona, los componentes deben ser reorganizados antes de la fabricación real del circuito.

Enrutado de los PCB’s. Las conexiones del esquema se trasladan a un modelo del patrón del conductor real. Este proceso es generalmente automatizado, pero normalmente será


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necesario hacer modificaciones manuales. Este modelo final se conoce como Artwork.

Figura 17: Enrutado de un PCB usando herramientas CAD

Para cada diseño se especifican:

- las mínimas distancias de separación entre pistas,

- mínima anchura de pistas,

- también habrá que tener en cuenta las propiedades físicas del conductor.

Estas reglas dependerán de factores como:

- la frecuencia de funcionamiento del circuito (velocidad),

- la potencia de las señales que deben ser transmitidas (que se especificará en dimensiones de intensidad: mA),

- la sensibilidad del circuito a las corrientes de fuga y ruido

- calidad de los materiales y el equipo de fabricación

Por ejemplo la anchura de las pistas se verá incrementada según se incremente la potencia de las señales que deben ser transmitidas.

Para reducir el coste del PCB se debe intentar utilizar el mínimo número de capas que permita no violar ninguna de las reglas anteriormente citadas. Si son necesarias más de dos capas se suelen introducir planos de masa y de tensión de alimentación para evitar enrutar pistas que lleven tensiones de alimentación en las capas de señal, además, actuan como apantallamiento para las capas de señal.


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Ciertas señales sensibles o importantes, como la señal de reloj, se pueden enrutar manualmente para permitir que tenga menos giros y sea lo más corta posible. Estas pistas se deben fijar de antemano como fijas para que el software de enrutamiento no las modifique.

Testeo del circuito enrutado. Para asegurar que el circuito trabaja correctamente después de que las pistas hayan sido enrutadas, es necesario hacer un test. Este test verificará también que ninguna conexión ha sido enrutada incorrectamente, es decir, que todos los componentes hasn sido conectados según el esquema.

Creación de ficheros de fabricación. El fabricante necesita un conjunto estándar de ficheros de entrada a las máquinas que fabricarán las placas. Existen varios estándar pero los más comunes son los “Gerber Files”, que incluyen:

- Ficheros para las capas de señal

- Capas de masa y tensión de alimentación

- Máscara de soldadura

- Leyenda

- Taladrado

- “pick-and-place files”, para indicar qué componentes se sitúan, dónde se sitúan y posición en la que se sitúan.

Con estos ficheros el fabricante puede indicar a las máquinas que fabricarán los PCB’s los datos necesarios para su fabricación. Este proceso se basa en CAM (Computer Aided Manufacturing).

Compatibilidad electromagnética (EMC). Un dispositivo electrónico que se diseña sin tener en cuenta la EMC, irradiará energía electromagnética que puede causar interferencias no deseadas en la electrónica de alrededor. EMC es un requerimiento de diseño que especifica los límites máximos para las interferencias electromagnéticas (EMI), campos electromagnéticos (EMF) e interferencias en radiofrecuencia (RFI). Con esto aseguramos el funcionamiento correcto de todos y cada uno de los componentes del sistema. Comprende:

- Limitar la emisión radiactiva o conductiva de un dispositivo a otro

- Reducir la susceptibilidad del dispositivo a fuentes externas de EMF, EMI o RFI.


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Las técnicas más comunes son utilizar planos de masa y tensión de alimentación, así como situar el PCB dentro de una caja metálica. Los planos mencionados tienden a apantallar emisiones a y de las capas de señal, mientras que la caja metálica apantalla a los componentes también.

La velocidad máxima de un circuito depende de cuánto nos hemos aproximado a los requerimientos en cuanto a EMC.

- La EMI interna, como las corrientes de fuga entre conductores aumenta al aumentar la frecuencia.

- La distancia entre conectores debe ser incrementada si hay una gran diferencia de potencial entre ellos.

- También nos obliga a evitar altos voltajes y por tanto tener una tensión de alimentación mínima.

- La latencia en las pistas es importante por lo que deben ser lo más cortos posibles.

Vemos que un PCB pequeño y bien enrutado tiene más posibilidades de funcionar a altas velocidades que uno grande.

Materiales Substrato

Fibra de vidrio

La fibra de vidrio, y su forma utilizada para los PCB: tela de fibra de vidrio, son filamentos de vidrio formada por procesamiento de arena fundida (SiO2 principlamente). La fibra de vidrio da al PCB su resistencia mecánica. La tecnología utilizada es básicamente la misma que la utilizada para los barcos, planchas de surf,...

Resina epoxy

Utilizada para formar el substrato de los PCB, mezclada con fibra de vidrio se consigue un material compuesto (composite) con buenas propiedades mecánicas y eléctricas (tanto aislantes como dieléctricas).

La resina epoxy es un polímero que se puede combinar con una molécula complementaria (el endurecedor) para formar un material semi sólido. La resina es una molécula orgánica con puntos activos que se pueden unir con el endurecedor. Si la resina epoxy es una cadena, con un punto en cada extremo se denomina bivalente. El endurecedor es similar pero tiene los puntos de conexión complementarios para formar la geometría del material rígido cuando las dos partes se mezclen y curen.


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Una característica muy importante del material del substrato es su constante dieléctrica, ya que va a limitar la frecuencia de funcionamiento del circuito. Si el substrato tiene menor constante dieléctrico, el efecto capacitivo provocado por someter al material (dieléctrico) a dos tensiones distintas en sus caras (ya que tendremos dos patrones distintos de conductor en sus caras), será menor, esto se traducirá en circuitos más rápidos.

Los materiales basados en resina epoxy tienen una constante dieléctrica relativa (respecto del aire) del orden de 4,5. Existen otros materiales que se emplean que reducen esta constante dieléctrica:

- El Politetrafluoroetileno (ePTFE) puede reducir el valor de la constante dieléctrica a alrededor de 3,0, pero este material no da la suficiente resistencia mecánica para toda la placa.

- El Teflón puede disminuir la constante hasta 2,0 pero es demasiado frágil

También se puede buscar el efecto contrario, intentar aumentar el efecto capacitivo, en este caso para las capas de masa y tensión de alimentación, de esta manera se desacopla la fuente de alimentación del circuito.

Lámina de cobre Se crea depositando eléctricamente cobre sobre un tambor de titanio que gira y de forma continua se separa la lámina resultante del mismo para posteriormente ser aplicada sobre el substrato del PCB.

Las láminas de cobre para las capas de señal suelen tener un espesor de 1,4 · 10-3 pulgadas, mientras que las dedicadas a masa o a tensión de alimentación tendrán espesores superiores.

Prepreg Es el material previo al substrato, es una mezcla de tela de fibra de vidrio y resina epoxy semicurada, se crea para después pegar las láminas de cobre y terminar con el curado (mediante aplicación de temperatura y presión controladas).

Este material, se utiliza también en el proceso de unión de distintas capas en los PCB multicapa.

Fotolito (Material fotosensible). Es un material que cambia sus propiedades cuando es atacado por la luz, para que la velocidad de este cambio sea mayor se ataca con luz UV que es más energética (mayor frecuencia).


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El fotolito es ácido por lo que para ser retirado es necesario una solución alcalina. Esta solución será distinta dependiendo de la parte de fotolito que queremos retirar (la parte atacada o no atacada por la luz).

Supondremos que el fotolito es tal que, la parte no atacada por la luz será la que representará el patrón conductor.

Solución reveladora. Es la sustancia química empleada para hacer desaparecer la parte de fotolito atacada por la luz. Debe ser alcalina ya que el fotolito es ácido, de forma que el revelado no es más que una reacción de neutralización ácido-base.

La solución más empleada es una solución acuosa de Carbonato de sodio o potasio. (Na2CO3, K2CO3 respectivamente)

Disolventes para el cobre (etching) Para eliminar la parte de la lámina de cobre no útil, se pasa una solución acuosa de cloruro férrico (FeCl3) o de cloruro cúprico (CuCl2), que en presencia de agua se comportan como ácidos. La segunda opción es mejor en cuanto a evitar la contaminación ya que tiene un ciclo cerrado.

Solución para el desvestido (stripping) También son soluciones alcalinas, pero en este caso orgánicas, para poder atacar la zona del fotolito no atacada por la luz. El elemento activo es el radical OH-

- Colina. Muy activa pero muy cara

- MonoEtanolAmina (MEA). Más barata pero menos activa ya que actúa por medio de una reacción de hidrólisis desplazada a su forma no activa.

Normalmente se utiliza una solución mezcla de las dos.

Materiales de soldadura El material más usado como soldante es una mezcla de 60% Pb (plomo) y 40% de Sn (estaño ), y tiene una temperatura de fusión de alrededor de 180ºC.

Proceso de fabricación. El proceso de farbicación de un PCB comienza con una placa de Fibra de vidrio aglutinada mediante resina epoxy o substrato similar.


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Formación del patrón de conductor (Imaging). El primer paso es crear el patrón del conductor que posibilitará la conexión eléctrica de los distintos componentes. Existen dos técnicas:

- Transferencia substractiva del Artwork en el metal conductor. Esta técnica incluye cubrir el substrato con una fina lámina de cobre y después eliminar el cobre sobrante.

- Transferencia de patrón aditiva, es una forma menos común de crear los conductores, en esta técnica el cobre se añade sólo donde las pistas deben ser formadas.

En el caso de los PCB de doble cara, el substrato se cubre por la lámina de cobre por los dos lados, mientras que en el caso de PCB multicapa varias placas se laminan de esta forma para después ser ensambladas.

Los pasos a seguir son:

1. Limpieza de superficie

2. Aplicación de capa de material fotosensible

3. Aplicación de máscara del “Artwork”, con la información del patrón de conducción.

4. Exposición a la luz

5. Transferencia del patón mediante etching (eliminación de las zonas de cobre a eliminar

El material fotosensible, como su nombre indica, es un material sensible a la luz que se disuelve cuando es iluminado y “revelado” (mediante un solvente que lo ataca), también existe la posibilidad contraria: se disuelve la parte del material no expuesta a la luz (material fotosensible negativo). Existen varias formas de situar la lámina de material fotosensible:

- Desenrrollar una lámina del material fotosensible sobre el cobre (lámina seca).

- Utilizar un spray sobre el cobre.

La primera de ellas es mejor ya que se obtienen mejores resoluciones y por tanto pistas mas finas.

La máscara es sólo una imagen de la capa que debe ser construida. Cuando esta máscara se sitúa sobre el material fotosensible antes de ser expuesto por luz ultravioleta, evita que ciertas áreas del material fotosensible sean iluminadas. El cobre cubierto por esta máscara se convertirá después en las pistas del patrón del conductor.


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Después del revelado del material fotoresistente, el cobre que debe ser eliminado queda al descubierto por medio del proceso denominado “etching”. El etchig se puede hacer de dos formas:

- Inmersión de la placa en una solución disolvente, que ataca al cobre pero no al material fotosensible que queda.

- Aspersión de la solución sobre la placa.

Los productos químicos para realizar el “etching” pueden ser: Cloruro férrico, amoniaco, ácido sulfúrico + peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) o cloruro cúprico.

Cuando el proceso de etching está completo el material fotosensible restante se elimina. Este proceso se conoce como “desnudar” el material fotosensible.


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Figura 18: Formación del patrón del conductor. Este proceso se hace simultáneamente sobre las dos caras de la placa

Taladrado y revestido. El taladrado y revestido de las vías del PCB puede hacerse antes o después de ensamblar todas las capas que lo formarán.


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- El taladrado y revestido se hará antes de ensamblar si el PCB tiene vías ciegas o enterradas.

- El taladrado y revestido se hará después de ensamblar si el PCB sólo tiene vías que atraviesan todas las capas.

Evidentemente es más barato y rápido hacer el taladrado y revestido después, pero si no existe más remedio que utilizar vías ciegas y/o enterradas habrá que hacerlo antes.

Después de taladrar los agujeros, lo que se hace por las máquinas de acuerdo con los ficheros de taladrado, el interior de las vías debe ser revestido (Plated- Through-Hole-Technology: PTH) de metal. Este revestimiento crea una conexión a través de la placa entre todos los conductores de las capas que toca.

Antes de revestir es necesario eliminar la suciedad que se crea en el proceso de taladrado dentro de los agujeros: se crea un recubrimiento de resina epoxy por el calentamiento del taladro, y debe ser retirado porque cubre los conductores en las capas internas. El retirado de este recubrimiento se hace por medio de procesos químicos (usando ácidos), este proceso es muy delicado ya que debemos aplicar estos ácidos sólo el tiempo suficiente para quitar la suciedad que nos impide conectar el conductor, pero no debemos aplicar más tiempo ya que eliminaríamos parte del substrato en contacto con el agujero, lo cual provocaría que las pistas de cobre internas crearan protuberancias en la superficie de la vía.

Para el recubrimiento con metal conductor existen varios procesos:

- Podemos no revestir e introducir un elemento que atraviesa la vía y está soldado a los dos lados del circuito (sólo en los PCB no multicapa), en este caso se habla de “Non Plated Through Holes”.

- Deposición de cobre

- Aplicación de una pasta de plata en un lado de la placa y por medio de succión llevarla por la vía hasta el otro lado de la placa.

Ensamblado de PCB’s multicapa (lamination). El ensamblado consiste en pegar las capas con una lámina aislante entre ellas. El material utilizado se conoce como Prepeg y es una tela de fibra de vidrio impregnada en resina epoxy parcialmente curada, que posteriormente mediante aplicación de calor se cura completamente y une las distintas capas del PCB aislando sus patrones de conducción. La unión (laminación) se hace bajo condiciones de presión y temperatura muy controladas.

Después de este proceso, los bordes de la placa son recortados ya que la resina ha salido hacia fuera en el proceso.


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Para los agujeros que atraviesan todas las capas el taladrado y revestido debe ser repetido.

Máscara de soldadura, Leyenda (Silk Screen) y revestido de los conectores de borde.

Se aplica una máscara de soldadura sobre la capa más externa de forma que el material de soldadura que se aplicará después no ataque las zonas que no debe (fuera de las pads delos componentes). La leyenda se imprime sobre esta máscara para etiquetar las posiciones de los componentes. Es fundamental que esta leyenda no cubra ningún pad de los componentes ni de los conectores de borde. Los conectores de borde se revisten habitualmente con oro para asegurar una buena calidad en la conexión cuando se inserten en una ranura (slot).

Testeo. La comprobación de cortocircuitos y roturas (conectores rotos) puede ser llevada a cabo ópticamente y eléctricamente. Los tests ópticos suponen escanear las capas para detectar defectos, mientras que los eléctricos suelen hacer una prueba que verifica todas las conexiones. El test eléctrico es más fiable para detectar cortocircuitos y roturas, pero el test óptico permite detectar más fácilmente distancias incorrectas entre conductores.

Montaje de componentes. Este es el paso final. Tanto los componentes THT como los SMT son montados por máquinas mediante los ficheros “pick-and-place”. Este método de montaje es:

- Muy rápido

- Puede manejar chips muy pequeños (2 mm x 3 mm)

- La soldadura se hace en el mismo lugar

- La placa debe ser soldada inmediatamente después del montaje

- Se utilizan robots especializados de 4 grados de libertad

Soldadura La soldadura es un proceso que consiste en crear una unión metalúrgica entre metales adyacentes mediante el uso de metal fundente. Este unión se conoce como IMC (Intermetallic Compound), y suele ser frágil y mal conductora, es por ello que hay que intentar que sea lo menos gruesa posible.

El proceso de soldadura consiste en varios pasos:


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- Limpieza de cualquier resto de óxido de la superficie. El problema es que el siguiente paso (calentamiento) ayuda a la formación de óxidos

- Calentamiento un poco por encima del punto de fusión del material de soldadura

- Unión mecánica.

Para que la soldadura sea correcta debe “mojar” tanto la pata del componente como el pad de la placa al que debe unirse, si no ocurre esto es una mala unión. Este mojado es provocado por la capilaridad que se produce.

Un punto importante a mencionar es que los componentes se autoalinean o autoposicionan en el proceso de soldadura ya que la tensión superficial del soldante (que es más importante que el peso del componente) establece un equilibrio mecánico entre todas las patas del componente que provoca su alineamiento.

Soldadura por ola

Los componentes THT suelen ser soldados mediante un procedimiento denominado Soldadura por Ola, que permite que todos los componentes se suelden simultáneamente. Sus patas se cortan cerca de la placa y se doblan un poco para mantener al componente en su lugar. El PCB se desplaza sobre una ola de fundente líquido, de forma que el fondo toca el fundente. Esto elimina cualquier oxido de la superficie del metal. Después de calentar el PCB se desplaza de la misma forma sobre una ola de soldante fundido. El material soldante se pega a los pads y a las patas de los componentes, y la soldadura se completa.

Soldadura por flujo de soldante sobre la superficie (Over reflow soldering, o IR heat Oven).

La forma más común de soldar los componentes SMT es el “Over Reflow Soldering”. Una pasta que contiene tanto fundente como partículas de soldante se aplica sobre la placa de forma que se pega en los pads, antes de situar los componentes. Al posicionar los componentes, esta pasta mantiene a los componentes en posición. El PCB se calienta posteriormente (una vez situados los componentes) en un horno de forma que la pasta de soldadura funde. AL enfriar el PCB los componentes quedan definitivamente fijados sobre el PCB.

La temperatura en este caso se aplica en distintos pasos:

- Precalentamiento. Se elimina el solvente de la pasta de soldadura.

- Establecimiento. El fundente limpia las superficies.

- Máxima temperatura. Se funde el material de soldadura y se alinean los componentes.


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- Enfreiamiento

Minimización de costes. Para conseguir hacer el coste del PCB el mínimo posible, hay que tener en cuenta muchos factores:

- El tamaño de la placa. Cuanto menor sea la placa, más barata. Algunos tamaños de PCB se han convertido en estándar de fabricación, y ajustarse a estos tamaños ayuda a reducir costes.

- Usar la tecnología SMT es más barato que la THT ya que hace los PCB más densos, y por tanto menores.

- Sin embargo si la placa es muy densa:

o las pistas del patrón de conductor deben ser más estrechas, y se necesitan máquinas de alta tecnología para fabricarlas.

o Los materiales a usar también deben ser de más calidad.

o El enrutado de las pistas debe hacerse de forma más cuidadosa para evitar cualquier corriente de fuga que podría afectar a la operación del circuito.

o Todo esto podría producir incrementos en los costes mayores que la reducción provocada por reducir el tamaño.

- El coste aumenta con el número de capas, pero menos capas suelen conducir a incrementos en el tamaño de la placa.

- Es necesario tiempo para taladrar los agujeros, por lo que es necesario hacer el menor número de vías posible.

- Las vías enterradas son más caras que las que atraviesan todas las capas.

- El diámetro de los agujeros depende del de las patas de los componentes. Si existen comonentes con patas de distintos tipos, la máquina tiene que taladrar agujeros con distintos diámetros. A mayor número de veces que cambie de taladro, más caro será el PCB resultante.

- Un test eléctrico es más caro que uno óptico. A menudo un test óptico es suficiente para asegurarse de que el PCB no tiene defectos.


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Tratamiento de residuos En el proceso de fabricación de PCB se utilizan sustancias químicas que se combinan entre ellas generan otras sustancias que son nocivas para el medio ambiente y no pueden ser por tanto emitidas a la naturaleza.

Estas sustancias son agentes que forman compuestos con iones de metales pesados y que no se pueden precipitar por métodos tradicionales de ajuste de pH o precipitación convencional. El término correcto para referirse a estas sustancias es “Ligandos”.

Cuando un ión metálico tiende a unirse con un determinado agente preferentemente al ión OH-, no es posible precipitarlo con el ión OH- en una solución con alto pH, y hay que recurrir a otros métodos, es decir, otras sustancias.

Para romper estos enlaces, existen diversas técnicas:

- Precipitantes

- Agentes de reemplazo

- Agentes reductores

Una vez tratados los residuos es posible reciclarlos al proceso o verterlos sin impacto medioambiental, o con un impacto ambientalmente viable.

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