Els fonaments de l'electrònica moderna: una introducció a la tecnologia de plaques de circuit imprès

Les plaques de circuits impresos (PCB) formen la base subjacent que suporta físicament i connecta electrònicament components electrònics mitjançant traces conductores de coure i pastilles unides a un substrat no conductor. Els PCB són essencials per a pràcticament tots els dispositius electrònics, ja que permeten realitzar fins i tot els dissenys de circuits més complexos en formats integrats i de producció massiva. Sense la tecnologia PCB, la indústria electrònica no existiria tal com la coneixem avui.

El procés de fabricació de PCB transforma matèries primeres com ara tela de fibra de vidre i làmines de coure en taulers dissenyats amb precisió. Implica més de quinze passos complexos que utilitzen una automatització sofisticada i controls de processos estrictes. El flux del procés comença amb la captura esquemàtica i la disposició de la connectivitat del circuit al programari d'automatització del disseny electrònic (EDA). Les màscares d'obres d'art defineixen llavors ubicacions de traça que exposen selectivament laminats de coure fotosensibles mitjançant imatges fotolitogràfiques. El gravat elimina el coure no exposat per deixar enrere vies conductores aïllades i coixinets de contacte.

Els taulers de múltiples capes entrepan entre el laminat rígid revestit de coure i les làmines d'unió preimpregnades, fusionant les traces després de la laminació a alta pressió i temperatura. Les màquines de perforació van fer milers de forats microscòpics que s'interconnectaven entre capes, que després es revesteixen amb coure per completar la infraestructura de circuits 3D. La perforació secundària, el xapat i l'encaminament modifiquen encara més els taulers fins que estiguin preparats per als recobriments de serigrafia estètics. La inspecció i les proves òptiques automatitzades es validen amb les normes i especificacions de disseny abans del lliurament al client.

Els enginyers impulsen innovacions contínues de PCB que permeten una electrònica més densa, ràpida i més fiable. Les tecnologies d'interconnexió d'alta densitat (HDI) i de qualsevol capa ara integren més de 20 capes per encaminar processadors digitals complexos i sistemes de radiofreqüència (RF). Els taulers rígid-flex combinen materials rígids i flexibles per satisfer els requisits de forma exigents. Els substrats de ceràmica i suport metàl·lic d'aïllament (IMB) admeten freqüències extremes d'alta fins a RF d'ones mil·límetres. La indústria també adopta processos i materials més respectuosos amb el medi ambient per a la sostenibilitat.

La facturació global de la indústria de PCB supera els 75.000 milions de dòlars entre més de 2.000 fabricants, havent crescut històricament a un 3,5% CAGR. La fragmentació del mercat continua sent alta tot i que la consolidació avança gradualment. La Xina representa la base de producció més gran amb més del 55% de quota, mentre que Japó, Corea i Taiwan els segueixen amb més del 25% col·lectivament. Amèrica del Nord representa menys del 5% de la producció mundial. El panorama de la indústria canvia cap a l'avantatge d'Àsia en escala, costos i proximitat a les principals cadenes de subministrament d'electrònica. Tanmateix, els països mantenen capacitats locals de PCB que donen suport a les sensibilitats de defensa i propietat intel·lectual.

A mesura que maduren les innovacions en aparells de consum, les aplicacions emergents en infraestructures de comunicacions, electrificació del transport, automatització, aeroespacial i sistemes mèdics impulsen el creixement de la indústria de PCB a llarg termini. Les millores tecnològiques contínues també ajuden a proliferar l'electrònica de manera més àmplia en casos d'ús industrials i comercials. Els PCB continuaran servint la nostra societat digital i intel·ligent durant les properes dècades.