PRODUCCIÓN A MEDIANA ESCALA DE TARJETAS DE CIRCUITO IMPRESOS MEDIANTE PROCESOS ELECTROQUÍMICOS Y FOTOGRÁFICOS José R. Atoche E., Carlos Luján R., M. Margarita Alvarez C., Julio C. Cabrera P., Benito Damián E. Instituto Tecnológico de Mérida Km. 5 Antigua Carretera Mérida Progreso, CP 97118, Mérida, Yucatán, México. Teléfono (9999) 44-81-13 Fax (9999) 44-81-81 [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], Resumen El Instituto Tecnológico de Mérida cuenta con uno de los mejores laboratorios para la fabricación de circuitos impresos, a medida que se han ido haciendo múltiples procedimientos y puesto a prueba diferentes métodos, se ha logrado un gran avance. Ya se han puesto en marcha todos los procesos, métodos y maquinas por lo cual es posible ofrecer un servicio a todas aquellas empresas que tengan la necesidad de finalizar un proyecto o un prototipo permitiéndoles producir tarjetas electrónicas con una gran calidad y nivel profesional. En el presente trabajo se investigó y documentó todos los procesos faltantes para la puesta en marcha de dicho laboratorio. En este trabajo se exponen los ―secretos‖ en la elaboración profesional de circuitos impresos mediante procesos electroquímicos y fotográficos para poder prestar servicios a empresas locales y nacionales que requieran de productos desarrollados en dicho laboratorio. Abstract The Technological Institute of Mérida has one of the best laboratories for the manufacture of printed circuit boards, as they have been doing multiple procedures and tested different methods has made great progress. Have already been put in place all the processes, methods and machines making it possible to offer a service to all those companies that have the need to complete a project or a prototype electronic card enabling them to produce high quality and professional level. In this study we investigated and documented all processes missing for the implementation of that laboratory. This study will expose the "secrets" in the professional development of printed circuits boards using electrochemicals and photographics processes and so we can provide services to local and national companies that require products developed in this laboratory.

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Antecedentes La generación de tecnología electrónica en la república mexicana presenta un notable aumento. Son más las empresas y personas que se dedican al desarrollo de prototipos electrónicos, aunque muchas de éstas se dedican exclusivamente al desarrollo de la tecnología, dejando a un lado la producción. En muchos casos la producción se realiza de manera externa a la empresa y generalmente es en el extranjero, debido a la dificultad de la fabricación de ciertos productos. Como se sabe existe una tendencia enorme hacia la miniaturización de los dispositivos y componentes electrónicos por lo que se requiere de máquinas y procesos más elaborados. Se habla en específico de los componentes electrónicos, que día con día son más pequeños. En la actualidad existen muy pocas empresas en el país que se dedican al diseño, producción y ensamble de tarjetas de circuito impreso a mediana escala dicha escala se encuentra entre las 10 a 500 tarjetas electrónicas. La tecnología, máquinas, métodos y procesos, para realizar tarjetas electrónicas a mediana escala, difiere de los métodos tradicionales y de prototipo. La gran ventaja de los métodos para la producción a media escala es el bajo costo de producción por placa, aunque muchos de estos métodos no son fáciles de conseguir e implementar. Objetivos Investigar e implementar procesos electroquímicos y fotográficos para la producción de tarjetas de circuito impreso, con el fin de disminuir los costos por unidad en producción a mediana escala. Específicos •Investigar, implementar y documentar el proceso de galvanoplastia para la obtención de vías u orificios conductivos. •Investigar, implementar y documentar procesos para el grabado de pistas mediante métodos de producción media. •Investigar y documentar métodos y procesos para el atacado químico de los circuitos impresos. •Investigar e Implementar procesos fotográficos para la aplicación de máscaras antisoldantes.

Procesos Desarrollados Metalizado de agujeros por Galvanoplastia Para realizar este proceso se emplea la máquina LPKF MiniContact RS la cual es un sistema de metalizado por galvanoplastia especialmente desarrollado para la producción profesional de 1025

Fig. 1.- LPKF MiniContact RS

prototipos y de pequeños lotes de circuitos impresos. El sistema es ideal para cualquier situación que requiera un prototipado rápido, especialmente para trabajos pequeños y locaciones de trabajo pequeñas. No se requiere tener un conocimiento previo de químico para el uso de estos sistemas. El sistema usa el enchapado con pulso inverso conmutable (reverse pulse plating), produciendo un enchapado de cobre mas uniforme para la relación de aspecto dificultad y para los agujeros mas pequeños. El sistema de galvanoplastia LPKF MiniContact RS maneja PCBs de hasta 9‖ x 12‖. Durante las pruebas con el sistema se obtuvo que es de vital importancia configurar correctamente la máquina para obtener un trabajo de calidad, este proceso de configuración estará en función de las dimensiones de la placa a metalizar y si requiere que se active el metalizado por pulso inverso (RPP), el cual logra que el crecimiento del cobre en la placa sea más uniforme. Fig. 2.- Gráfico que muestra como varía la configuración de la corriente con respecto a las dimensiones de la placa.[2]

Grabado de pistas mecánico Para este proceso es necesario el uso del sistema LPKF ProtoMat S62 el cual es un plotter compacto y de alta velocidad el cual provee de una precisión y desempeño inigualables en el proceso fresado y taladrado de circuitos prototipos en un solo día. La S62 ofrece una precisión inigualable con una Fig. 3.- LPKF ProtoMat S62 resolución tan fina de hasta 0,01 milésimas de pulgada (0,25 mm). El plotter puede fresar y perforar todo tipo de PCBs con trazos muy finos, incluyendo RF de múltiples capas, tablas y microondas. En este proceso se implementó el uso de fiduciales,[1] marcas que se usan en un campo de vista en un sistema de imagen los cuales aparecen en la imagen producida, se usan como puntos de referencia. El uso de estas marcas fiduciales mejoró la calidad de fresado puesto que entre un proceso y otros es necesario mover la placa y con estas marcas se obtienen registros para un correcto posicionamiento de la placa. Fig. 4.- Fiducial

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Grabado de pistas fotográfico Para este proceso es utilizado un film fotosensible, que consiste, en una película, que es la misma que se utiliza en la fabricación industrial de placas a gran escala, con máquinas especiales para tal fin entre las que se encuentran, laminadoras, insoladoras, perforadoras, etc, y que dan lugar a las maravillosas placas de todos los equipos electrónicos Fig. 5.- Dry Film comerciales fabricados de esta manera[3]. Este es un método manual, adaptado de los procesos industriales, en el que se usa la misma película fotosensible, permitiendo obtener resultados similares y con mucho menos esfuerzo y costo, además de permitir, la cantidad de prototipos o placas que se necesiten con excelente calidad y a un costo similar al de la transferencia térmica, pero con mucho menos trabajo y tiempo.

Fig. 7.- Grabado de Pistas por UV

Fig. 6.- Fotolito Aplicación de máscara antisoldante

La obtención de un PCB de aspecto profesional no sólo depende de un buen software de diseño, de una prolija terminación e incluso de una buena serigrafía (o leyenda). La máscara antisoldante (Solder Mask), en las caras que poseen vías de cobre, es un elemento que brinda al PCB una protección contra

agentes

externos

que

Fig. 8.- Aplicación de máscara antisoldante

favorecen la corrosión, además de lograr que adquiera una terminación destacada y elegante. Fig. 9.- Máscara antisoldante 1027

Resultados

Fig. 10.- Placa Fresada con fiduciales y galvanoplastia

Fig. 12.- Placa por proceso fotográfico

Fig. 11.- Placa por transferencia (planchada)

Fig. 13.- Placa con máscara antisoldante

Fig. 14.- Área de manufactura

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Conclusiones Durante el desarrollo de este proyecto se presentaron diferentes técnicas y procedimientos a veces alternos a los que indica este manual, para optimizar costos y tiempo, que requieren de conocimientos en el área de los circuitos impresos. El proyecto ataca la falta de conocimiento en el área y el interés por realizar tarjetas electrónicas a nivel profesional y de calidad, así como también expone tips y consejos para un manejo más eficiente de los equipos. Con el desarrollo de este proyecto se logro investigar y documentar los procesos de galvanoplastia para el recubrimiento de orificios, de igual manera se logró investigar y documentar los procesos para el grabado tanto de pistas como de mascaras antisoldantes por método fotográfico, obteniendo gradado de pistas con un mínimo de 0.2mm de ancho por pista con un aislamiento de 0.254mm, permitiendo obtener tarjetas electrónicas con calidad y acabado profesional, como también tarjetas que contiene componentes de montaje superficial de paso fino. Referencias [1]Fiducial[en línea ]< http://en.wikipedia.org/wiki/Fiduciary_marker> [consulta 30 de marzo 2012] [2]Manual de Usuario, MiniContac-Rs, LPKF,pag 91. 2008 [3][Publicación]Catálogo de Productos y Servicios PCB Lab,[Consulta 30 marzo 2012]. ¨ [4]Manual de Usuario, ProtoMatS62, LPKF.2008 [5]Manual de Usuario,Camara UV,LPKF [6]Manual de Usuario,Megalaminator,LPKF

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