La laminación de PCB es un paso crítico en Fabricación de PCB, que implica "intercalar" una capa central que contiene los circuitos entre hojas de material laminado de placa de circuito impreso. La laminación adecuada es esencial para crear una PCB duradera que pueda soportar tensiones mecánicas y térmicas durante su vida útil..
Entonces, ¿qué es exactamente la laminación de PCB y por qué es importante?? La laminación se refiere al proceso de unir permanentemente láminas de material aislante., conocidos como laminados, a las capas de cobre conductoras mediante la aplicación de calor y presión.. Esto forma un tablero multicapa con el circuito sellado de forma segura dentro. La laminación de PCB es importante porque proporciona rigidez estructural y protege el cobre del medio ambiente., al mismo tiempo que aísla entre capas conductoras para evitar cortocircuitos.
En esta guía para principiantes, Exploraremos los diferentes tipos de laminados utilizados en PCB., recorrer el proceso de laminación paso a paso, y examinar los factores clave a considerar al seleccionar laminados. Empecemos!
Diferentes tipos de laminados para placas de circuito impreso
Hay varios tipos de materiales laminados que se utilizan para las capas aislantes de una PCB.. Algunos de los más comunes incluyen:
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Laminado FR-4
El material laminado más utilizado hoy en día es el FR-4., una resina epoxi reforzada con fibra de vidrio. Este material ofrece un buen equilibrio de rendimiento., costo, y disponibilidad. El refuerzo tejido de fibra de vidrio proporciona rigidez mecánica y resistencia al tablero.. El sistema de resina epoxi imparte propiedades de aislamiento eléctrico y une las capas cuando se cura..
Los laminados para placas de circuito FR-4 están disponibles de muchos fabricantes en una variedad de tejidos de vidrio., contenido de resina, y pesas. Propiedades eléctricas como constante dieléctrica Se puede ajustar ajustando la química de la resina.. La relativa asequibilidad y versatilidad del FR-4 lo hacen adecuado para muchas aplicaciones generales de placas de circuitos..
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Laminado CEM-1
Para aplicaciones más sensibles a los costos, Los laminados CEM-1 se pueden utilizar como una alternativa de menor costo al FR-4.. CEM-1 utiliza una resina epoxi compuesta reforzada con papel de celulosa en lugar de fibra de vidrio..
Dado que las fibras del papel de celulosa no son tan fuertes como la fibra de vidrio, CEM-1 tiene propiedades mecánicas reducidas.. También absorbe más humedad.. Pero el costo de los materiales es sustancialmente menor., proporcionando algunos ahorros de costos de PCB cuando los requisitos de rendimiento son menos exigentes.
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Poliimidelaminado
Las películas de poliimida como Kapton proporcionan una excelente estabilidad térmica y resistencia química.. Esto los hace adecuados para aplicaciones de PCB flexibles.. La flexión repetida de los circuitos requiere laminados robustos. Las películas de poliimida pueden soportar temperaturas muy altas., con temperaturas de transición vítrea superiores a 300°C. Esta resistencia al calor permite aplicar circuitos flexibles a base de poliimida en entornos de alta temperatura.. Las aplicaciones comunes incluyen la electrónica en sistemas aeroespaciales..
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Alta frecuencia/alta velocidad
Se utilizan laminados de placas de circuito impreso especializados diseñados para un rendimiento eléctrico óptimo. alta frecuencia tarjeta de circuito impreso y PCB digital de alta velocidad. Propiedades clave como la constante dieléctrica y la tangente de pérdida se minimizan para mantener la integridad de la señal a velocidades más rápidas..
Los materiales laminados comunes de alta frecuencia/alta velocidad incluyen PTFE (Teflón) composites reforzados con fibras de microvidrio. También se utilizan mezclas de PTFE rellenas de cerámica.. Las propiedades dieléctricas precisas se pueden adaptar a las aplicaciones específicas..
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Laminado revestido de metal
Los laminados revestidos de metal tienen finas capas de metal como cobre o aluminio unidas a uno o ambos lados del sustrato dieléctrico.. Esto permite la creación de PCB con núcleo de metal, que tienen la capa de metal en el centro para difundir y disipar el calor.
Los laminados revestidos de aluminio proporcionan la mayor conductividad térmica para la disipación del calor.. Laminados revestidos de cobre también tienen buenas propiedades térmicas. Estas placas metálicas son ideales para electrónica de alta potencia donde la gestión térmica es fundamental..
Explicación paso a paso del proceso de laminación de PCB
- Preparación de la superficie
Este proceso implica limpiar los paneles a fondo., enjuagándolos con agua purificada, Eliminación de superficies de cobre corroídas y huellas dactilares., y eliminando residuos
- Micrograbado
En micrograbado, Una lámina de cobre que ha sido previamente revestida se oxida con ácido.. Este método asegura la uniformidad en la capa de cobre y preserva áreas específicas., como plataformas y rutas, esencial para transmitir señales eléctricas, sin exponerlos durante el proceso.
- Tratamiento de superficies
Utilizando un baño de óxido negro, Los PCB se someten a un meticuloso tratamiento superficial., mejorar la adhesión de la resina epoxi y evitar eficazmente problemas de delaminación.
- Apilamiento de capas internas
En este punto del proceso, un operador organiza cuidadosamente las capas internas y preimpregnados en la secuencia correcta y los une suavemente usando la máquina remachadora.
- Conjunto de pila completa
La pila ensamblada se intercala entre láminas de lámina de cobre y placas de acero inoxidable.. Las placas de acero evitan deformaciones y daños durante la laminación.. Este conjunto completo pasa a la prensa laminadora..
- Laminación de PCB
El conjunto sándwich ingresa a una prensa laminadora hidráulica calentada.. Bajo calor y presión, Las capas preimpregnadas se ablandan y fluyen mientras el epoxi cura.. Esto une las capas en una placa de circuito laminado sólido.. La laminación de PCB suele tardar 1 a 2 horas bajo calor y presión.
- Enfriamiento
Después de la laminación, el conjunto curado se mueve a una prensa de enfriamiento. El enfriamiento bajo presión evita que se desarrollen deformaciones y tensiones internas a medida que bajan las temperaturas..
- Desmontaje
Las placas de acero inoxidable se desprenden del tablero laminado una vez que éste alcanza la temperatura ambiente.. Esto expone las capas exteriores de lámina de cobre..
- Alineación de agujeros
Los rayos X comprueban la alineación de los orificios de la capa interna después de la laminación. Se detecta cualquier cambio durante el proceso de unión a alta presión.. Los agujeros se desbarban y escarian hasta que todas las capas se realinean., Garantizar una conectividad confiable entre las capas de PCB..
Factores a considerar al elegir el laminado para placa de circuito
Con una gran cantidad de opciones de laminado, Es importante seleccionar el material adecuado según los requisitos del producto y las consideraciones de diseño de PCB.:
Control de calidad: exigir a los proveedores que proporcionen documentación de que sus laminados utilizan los materiales adecuados y cumplen con todas las especificaciones.. Revise los informes de prueba y los certificados de calidad para confirmar que las placas cumplirán con las necesidades de rendimiento. Constante dieléctrica – La velocidad de propagación de las señales en un laminado de PCB y el control de la impedancia están influenciados por la constante dieléctrica. Una constante dieléctrica reducida facilita la transmisión rápida de señales en diseños de alta velocidad.
Tangente de pérdida – En altas frecuencias, la tangente de pérdida dicta cuánta señal se pierde debido a la absorción en el material laminado. Un valor más bajo en la tangente de pérdida mejora la integridad general de la señal al minimizar la pérdida de señal..
Conductividad térmica – Representa la rapidez con la que el calor se mueve a través del laminado.. Una mayor conductividad térmica promueve una disipación eficaz del calor de los componentes calientes de la placa., asegurando una regulación óptima de la temperatura.
Coeficiente de expansión termal (CTE) – Este coeficiente significa la expansión del laminado con cada grado de aumento de temperatura.. La alineación del CTE entre las capas de laminado y cobre mitiga las tensiones térmicas, mejorando la estabilidad de la PCB.
Temperatura de transición del vidrio (Tg) – Tg marca el punto donde el laminado pasa de un estado rígido a uno blando.. Para evitar daños por sobrecalentamiento, la Tg debe superar la temperatura máxima de funcionamiento de la PCB en al menos 50 °C, asegurar que el tablero permanezca estructuralmente intacto.
Resistividad de superficie- Verifique que la resistividad de la superficie del laminado esté dentro del nivel ideal. 103 a 109 rango de megaohmios por metro cuadrado. La humedad y la temperatura afectan los valores.. Seleccione laminados que cumplan con los requisitos incluso en las condiciones ambientales esperadas..
Pensamientos finales
La laminación de PCB puede parecer sólo un detalle de fabricación, pero es un proceso fundamental en la fabricación de PCB. Usar los materiales laminados de placa de circuito correctos y seguir procedimientos de laminación cuidadosos ayuda a producir materiales confiables., placas de circuito de alto rendimiento. Para obtener los mejores resultados, asociarse con un fabricante que tenga experiencia en la selección de laminados junto con procesos de laminación de última generación.. Con los conceptos básicos cubiertos en esta guía para principiantes., Ahora está listo para profundizar más y considerar la laminación como una parte integral de su próximo diseño de PCB.. Para más preguntas, no dude en contacte con nuestro especialista en PCB.
