Defectos en la fabricación de PCB y cómo prevenirlos

Los defectos de fabricación de los PCB rara vez son aleatorios.
La mayoría de los defectos tienen su origen en decisiones de diseño, limitaciones de material o inestabilidad del procesomucho antes de que tenga lugar la inspección final.

Aunque la inspección puede detectar muchos problemas visibles, la prevención de defectos debe producirse en una fase más temprana del proceso de fabricación.

Este artículo explica los defectos de fabricación de PCB más comunes, sus causas fundamentales y las estrategias prácticas de prevención desde la perspectiva de la fabricación.

Para conocer los fundamentos de la calidad, véase: ¿Qué determina la calidad de los PCB?

¿Qué se considera un defecto de fabricación de PCB?

Un defecto de fabricación de PCB es cualquier desviación que:

• Afecta al rendimiento eléctrico
• Compromete la integridad mecánica
• Reduce la fiabilidad a largo plazo
• Incumple las especificaciones de la CIP o del cliente

Los defectos pueden ser visible, latenteo progresiva...que sólo aparecen tras un estrés térmico o mecánico.

Defectos de la capa interna

Defectos comunes de la capa interna

• Circuitos abiertos
• Cortocircuitos
• Grabado excesivo o insuficiente
• Registro erróneo entre capas

Causas profundas

• Imprecisiones de imagen
• Variación del proceso de grabado
• Mala alineación de la capa interna

Dado que las capas internas se sellan durante la laminación, los defectos en esta fase son irreversible.

Antecedentes del proceso: Explicación de la fabricación de la capa interior

Defectos relacionados con la perforación

Defectos típicos de perforación

• Agujeros descentrados
• Rebabas y manchas
• Brocas rotas
• Mala calidad de la pared del orificio

Causas profundas

• Relación de aspecto excesiva de la broca
• Herramientas desgastadas
• Avance y velocidad incorrectos
• Método de perforación inadecuado

Los defectos de perforación afectan directamente a la calidad del cobreado y a la fiabilidad de la vía.

Comparación de métodos:
Taladrado de placas de circuito impreso vs. Taladrado láser

Defectos de chapado

Problemas comunes de revestimiento

• Cobre fino en vías
• Vacíos o lagunas
• Cobre rugoso o nodular
• Mala adherencia

Causas profundas

• Preparación inadecuada de la superficie
• Densidad de corriente incoherente
• Desequilibrio químico
• Vías de alta relación de aspecto

Los defectos de chapado son una de las principales causas de fallos intermitentes y los ciclos térmicos.

Detalle del proceso: Proceso de cobreado en la fabricación de PCB

Defectos de grabado

Defectos típicos del grabado

• Trazos sobregrabados
• Puentes de cobre subgrabados
• Variación de la anchura de línea
• Cuello trazado

Causas profundas

• Espesor desigual del cobre
• Química agresiva del grabador
• Mala compensación de procesos
• Espaciado estrecho entre trazas

A medida que la geometría de las trazas se hace más fina, los defectos de grabado afectan cada vez más al rendimiento y la fiabilidad.

Análisis centrado en el rendimiento: Proceso de grabado de PCB y control del rendimiento

Defectos de laminación y delaminación

Problemas comunes de laminación

• Delaminación
• Blistering
• Vacíos de resina
• Cambio de capas

Causas profundas

• Presión o temperatura de laminación inadecuadas
• Mala selección del preimpregnado
• Absorción de humedad
• Apilamientos desequilibrados

Estos defectos suelen manifestarse durante el montaje o los ciclos térmicos, y no durante las pruebas iniciales.

Relación material: Coste de materiales y capas de PCB

Máscara de soldadura y defectos de acabado superficial

Defectos típicos

• Desalineación de la máscara de soldadura
• Mala adherencia
• Agujeros
• Grosor desigual del acabado superficial

Causas profundas

• Preparación inadecuada de la superficie
• Condiciones de curado incorrectas
• Contaminación del proceso

Estos defectos pueden provocar puentes de soldadura, corrosión y una reducción de la vida útil.

Escapes de pruebas eléctricas y defectos latentes

No todos los defectos se detectan durante las pruebas eléctricas.

Los defectos latentes pueden:

• Superar las pruebas iniciales
• Fallo tras estrés térmico
• Aparecen durante la operación de campo

Las causas más comunes son:

• Espesor marginal del chapado
• Microfisuras en las vías
• Formación de CAF

Riesgos de defectos relacionados con el diseño

Algunos defectos tienen su origen en decisiones de diseño y no en errores de fabricación.

Los factores de diseño de alto riesgo incluyen:

• Trazos y espaciado extremadamente finos
• Vías de alta relación de aspecto
• Distribución de cobre desequilibrada
• Tolerancias demasiado estrechas

Conexión con calidad de diseño: Factores de coste del diseño de PCB

Cómo prevenir los defectos de fabricación de las placas de circuito impreso

La prevención eficaz de los defectos se centra en estabilidad del procesono sólo la inspección.

Entre las principales estrategias de prevención figuran:

• Revisión temprana de DFM
• Márgenes de diseño conservadores
• Selección de material cualificado
• Supervisión de la capacidad de los procesos
• Análisis de datos de rendimiento

En TOPFAST, la prevención de defectos se basa en control de procesos ascendentes y retroalimentación basada en datosreduciendo la dependencia del cribado de final de línea.

Prevención de defectos frente a costes de fabricación

Prevenir los defectos suele reducir el coste total.

Los beneficios incluyen:

• Mayor rendimiento
• Menos repeticiones
• Menos retrasos
• Menor riesgo de fallos en el campo

Equilibrio coste-calidad: Explicación del coste de fabricación de PCB

Conclusión

Los defectos de fabricación de las placas de circuito impreso rara vez son incidentes aislados.
Son el resultado de interacciones entre diseño, materiales y control de procesos.

Al conocer los tipos de defectos más comunes y sus causas fundamentales, los ingenieros y compradores pueden tomar medidas proactivas para prevenir los defectos y mejorar la fiabilidad a largo plazo.

Este artículo constituye un pilar fundamental de la Calidad y fiabilidad de las placas de circuito impreso racimo.

FAQ: Defectos de fabricación de PCB