No deje que los problemas de litografía eclipsen su fabricación de PCB

Proyector encendido en una habitación con personas

 

Los proyectores a menudo pueden ser la pieza de tecnología más molesta con la que trabajar. Usted podría tener una noche de película que desea organizar con un proyector antiguo y algunas palomitas de maíz agradables y mantecosas, pero no puede encontrar un lugar donde la imagen proyectada no esté torcida; usted podría estar tratando de dar una presentación altamente influyente a sus compañeros y jefes, solo para descubrir que el proyector ha aplastado todas sus imágenes y gráficos; usted podría estar tratando de enseñar una lección y descubrir que el proyector transmite solo imágenes en blanco y negro en la pantalla. Todas las horas que pasó haciendo que las cosas encajaran en la diapositiva parecen desperdiciadas porque la imagen proyectada se ve ridícula. Poder controlar la alineación del proyector y su pantalla podría resolver muchas de estas situaciones de estrés.

 

Cuando se fabrican sus PCBs, hay alineaciones ópticas similares que se realizan. Forman parte del proceso de litografía para establecer capas estampadas a medida que se va formando la PCB. No sufra por presentar una diapositiva torcida y ciertamente no sufra por desalinear sus componentes dentro de un diseño PCB. Aprenda a planificar adecuadamente su proceso de litografía, así como a comprender los factores que podrían afectarlo y causar defectos.

 

¿Cómo se ve afectada la fabricación de PCB por la litografía?

Los procesos de grabado y galvanoplastia utilizados en la fabricación de PCB no son muy direccionales. Sin una capa protectora estampada en la tarjeta, todo sería grabado, chapado o recubierto indiscriminadamente. El patrón de protección puede ser una plantilla metálica, una lámina de poliamida o resina. El proceso de fabricación determina qué material es el más apropiado, por ejemplo, no se debe utilizar una plantilla de metal durante el grabado, ya que la plantilla se dañaría y quedaría inutilizable después de algunas tarjetas.

 

Las resinas son sensibles a la luz (llamadas fotosensibles en el mundo de "los negocios") a longitudes de onda específicas de luz, generalmente ultravioleta. Se utiliza un proceso de fotolitografía para exponer a la luz en zonas específicas, de manera que la resina en esas zonas se cura o endurece. El resto se elimina, dejando áreas específicas despejadas para la siguiente etapa de procesamiento. La máscara (como una plantilla para luz) utilizada para controlar qué áreas tienen patrones, debe estar alineada con la fuente de luz y la PCB para asegurar que no se produzcan efectos extraños como la pantalla del proyector. De lo contrario, empezará a ver algunos defectos en la litografía.

 

 

Chip de computadora iluminado.

Una fuente de luz que es más débil alrededor de las esquinas causará problemas durante la fabricación.

 

 

Fuentes de defectos litográficos

Es posible que nunca consiga la alineación correcta en el proyector: algunas cosas están fuera de su control. Sin embargo, puede hacer un seguimiento de las fuentes potenciales de defectos litográficos y planificar contra ellos. Estos son algunos a tener en cuenta:

 

Sombras: si su fabricante mantiene el entorno limpio, esperemos que nunca tenga que lidiar con este. A veces, sin embargo, las partículas caen sobre la máscara y proyectan sombras cuando la luz debería curar la resina, como poner una silla delante de un proyector y cortar una pequeña parte de la imagen. Esto significa que algunas áreas no se endurecerán de la forma en que se supone que lo hagan y, en su lugar, se grabarán durante los próximos pasos de procesamiento.

 

Problemas de dosis y exposición: la "dosis" de luz a la que se expone una resina se calcula como una integral: es el brillo de la luz durante el tiempo total de exposición. Si el cronometraje está desactivado o la luz es demasiado tenue, la resina podría no alcanzar una dosis suficientemente alta para endurecerse por completo. A veces, la fuente de luz no es uniforme, por lo que el curado es en consecuencia desigual, a través de la resina. Los resultados aquí varían. Usted podría estar bien si el grabado o el paso de recubrimiento es rápido y su fabricante tiene una resina resistente. O bien, es posible que vea que durante el siguiente paso la resina empiece a descascararse y que parte de la tarjeta comience a exponerse a algo que no debería.

 

Relación de aspecto: un problema común es una ligera desalineación angular de la luz, la máscara o la PCB. Es lo mismo que un proyector en el ángulo equivocado, lo que hace que la parte superior e inferior de las diapositivas tengan diferentes anchos. En su PCB, esto significa que la máscara de resina se aplicará con una relación de aspecto incorrecta (el ancho de apertura vs. el grosor de la plantilla). Cuando la tarjeta esté lista, usted tendrá un mayor riesgo de tener juntas de soldadura de mala calidad, lo que frecuentemente da lugar a circuitos abiertos. Si la tarjeta no se cura correctamente, es posible que también tenga capas internas y externas que experimenten contracción, expansión y deformación a diferentes velocidades, lo que también puede causar problemas en relación con el aspecto. Eso no solo sucede en la fotolitografía y puede causar deformaciones en su tarjeta posteriormente. Este tipo de encogimiento y expansión se debe a menudo al desajuste del CTE, que también se ve afectado por el tamaño general de las PCB, siendo las tarjetas grandes más propensas a los problemas.

 

Alineación: la desalineación también puede ser una traslación horizontal o vertical, donde los patrones se colocan a milímetros o más cerca de donde deberían haber estado. A medida que disminuyen los tamaños de los patrones, las pequeñas desalineaciones tienen mayores impactos, ya que es más fácil perder un pad de soldadura o por completo. Con tolerancias decrecientes, asegúrese de que su fabricante pueda producir y alinear con características lo suficientemente pequeños para que coincidan con las especificaciones de su tarjeta.

 

Tolerancia: la tolerancia es tan crucial que merece una nota adicional. La tolerancia en torno al tamaño de las características depende de su proceso. Algunos grabadores son propensos a sobregrabarse en regiones que usted necesita protegidas, por lo que necesita diseñar su capa de máscara para tener en cuenta eso. Usar una plantilla para una pintura o una serigrafía es mucho más tolerante.

 

Grabado de PCB en cloruro férrico

El grabado es un proceso común que requiere una máscara, incluso para la producción casera de PCB.

 

Al igual que muchas otras cosas pueden fallar en su presentación, también puede haber otros factores que influyan en su proceso de fabricación de PCB. El tamaño y la posición de las características también afectarán la tolerancia; los diminutos pads muy juntos no tienen mucho búfer para los errores. Algunos grabados son direccionales y requerirán una capa de resina más gruesa o una mejor tolerancia en la dirección x o y. La clave aquí es trabajar en estrecha colaboración con el fabricante y asegurarse de que usted entiende las limitaciones y requisitos de los procesos que se utilizarán para producir sus PCBs. Planificar su diseño en torno a las capacidades de fabricación le ahorrará mucha frustración más adelante.

 

Las máscaras que se utilizan en la litografía suelen generarse a partir de los archivos gerber de su diseño de PCB. Debe usar un software que le permita tener suficientes archivos para cada capa de su tarjeta y que se integre perfectamente con el sistema del fabricante. ¡Los artefactos de conversión son una maraña de problemas en sí mismos! CircuitStudio de Altium es un software de diseño de PCB bien establecido que se ha utilizado para una gran variedad de productos y es capaz de manejar sus necesidades de diseño de software. Puede empezar hoy mismo hablando con un experto de Altium.

 

 

 

 

 

 

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