O que é uma placa PCB?
Uma placa PCB refere-se a uma placa que fornece uma conexão elétrica para diferentes componentes usando fios e condutores e também oferece suporte mecânico para componentes montados em superfície e soquetes.
Contém finas trilhas de cobre, ou traços, intrincadamente gravados no material do substrato, fornecendo isolamento, como fibra de vidro ou epóxi composto. Os traços de cobre formam a fiação entre componentes na placa PCB. O processo de fabricação de PCB utiliza fotolitografia para imprimir o circuito com precisão na placa. Após a fabricação da placa PCB, os componentes eletrônicos podem ser soldados às pastilhas de cobre para formar um circuito completo. A placa PCB fornece as conexões entre esses componentes montados e os integra em um sistema eletrônico funcional.
Embora placas de circuito impresso (PCB) possam ser encontradas em quase todos os equipamentos eletrônicos hoje em dia, o termo se refere especificamente à placa nua, sem nenhum componente instalado. Quando os componentes são soldados em uma placa de circuito impresso, o produto resultante é mais precisamente descrito como um conjunto de circuito impresso (PCA) ou conjunto de placa de circuito impresso (PCBA).
Tipos de placa PCB
Placa PCB de face única
Refere-se a uma placa PCB feita de um substrato de camada única com todos os seus circuitos e componentes montados em apenas um lado. Placas PCB de um lado são caracterizados por um design e processo de fabricação simples, alta eficiência de produção, baixo custo e uma ampla gama de aplicações.
Placa PCB de dupla face
Fiel ao seu nome, um PCB dupla face Placa refere-se à placa na qual os componentes eletrônicos são montados em ambos os lados do substrato. Existem dois métodos para a montagem de componentes: SMT (tecnologia de montagem em superfície) e THT (tecnologia through-hole). Geralmente, é utilizada em aplicações que exigem circuitos mais complexos, como iluminação LED, máquinas de venda automática, controles industriais e assim por diante.
Placa PCB multicamadas
Placa PCB multicamadasAs placas de circuito impresso consistem em três ou mais camadas, dependendo da aplicação e das necessidades. Esse tipo de PCB oferece aos projetistas muito mais flexibilidade para layouts complexos, e é por isso que você as encontrará em potências elétricas como dispositivos médicos, sistemas de armazenamento de dados, tecnologia GPS e outras aplicações avançadas. Ter múltiplas camadas condutoras significa que componentes e trilhas podem se cruzar sem curto-circuito, permitindo projetos muito mais densos. Portanto, quando você precisa de uma placa de alto desempenho para lidar com demandas elétricas severas, as multicamadas são a solução.
Placa PCB rígida
PCBs rígidos são comuns tipo de PCB, que são feitos de material de substrato resistente. Sua flexibilidade e flexão são bastante reduzidas, portanto, os componentes eletrônicos usados em PCBs rígidos têm uma vida útil mais longa. Além disso, esse tipo de placa de PCB produz baixo ruído eletrônico, portanto, o uso de placas de PCB rígidas ajuda a reduzir, até certo ponto, o impacto negativo no meio ambiente. Placas de PCB rígidas são usadas principalmente em aplicações como satélites, automóveis e aeroespacial, etc.
Placa PCB flexível
Ao contrário dos PCBs rígidos, placas de circuito impresso flexíveis São feitos de materiais que podem dobrar facilmente, mas tendem a ser mais caros de fabricar. Placas de circuito impresso flexíveis apresentam muitas vantagens, sendo a mais importante a flexibilidade. Podem ser dobradas sobre bordas ou cantos, enquanto, devido à sua flexibilidade, uma única placa de circuito impresso flexível pode cobrir áreas que exigiriam múltiplas placas de circuito impresso rígidas. Além disso, as placas de circuito impresso flexíveis requerem menos espaço de montagem e são adequadas para aplicações onde peso e espaço são importantes.
PCB Rigid-Flex
Circuitos flexíveis rígidos Combinam as vantagens de PCBs rígidos e flexíveis e são implementados conectando múltiplas camadas de PCBs flexíveis a camadas de PCBs rígidos. Comparadas às placas rígidas ou flexíveis, as placas rígido-flexíveis possuem menos componentes eletrônicos e não requerem conectores, conectores e crimpagens de contato, resultando em um tamanho geral de PCB e peso de encapsulamento menores. Você frequentemente encontrará PCBs rígidos flexíveis em dispositivos como celulares, câmeras digitais e marca-passos.
Placa PCB com suporte de alumínio
PCB com suporte de alumínio refere-se a PCBs que utilizam substratos de alumínio ou cobre, enquanto a maioria dos PCBs é geralmente feita de fibra de vidro. Eles têm várias vantagens: primeiro, têm melhor eficiência térmica, o que os torna uma escolha perfeita para alguns projetos com circuitos mais complexos, pois podem dissipar facilmente o calor do circuito com o tempo, mesmo após uma operação prolongada. Segundo, maior durabilidade, a placa de PCB de alumínio tem uma vida útil mais longa em comparação com a fibra de vidro. Terceiro, são inofensivos ao meio ambiente. As chapas de alumínio são atóxicas, ecologicamente corretas e fáceis de reciclar.
TAs aplicações da placa PCB
Dispositivos Médicos
De marca-passos e pequenas câmeras usadas em cirurgias minimamente invasivas a grandes equipamentos médicos, como equipamentos de raio-X e tomógrafos, as placas de circuito impresso desempenham um papel importante. Por exemplo, PCBs flexíveis e rígido-flexíveis, que são pequenos em tamanho, leves em peso e de alta densidade, podem ser usados para fabricar dispositivos médicos mais compactos e leves, e para alguns dispositivos médicos complexos, PCBs rígido-flexíveis são uma escolha particularmente ideal.
Indústria aeroespacial
Com o avanço da tecnologia aeroespacial, a demanda por placas de circuito impresso (PCBs) para aeronaves, satélites, drones e outros aviônicos também está aumentando. Nessas aplicações, PCBs de pequeno porte que suportam circuitos complexos são frequentemente utilizados. Dentre elas, as mais utilizadas são as rígidas, flexíveis e rígidas-flexíveis, utilizadas em painéis de instrumentos, controle de voo, gerenciamento de voo e sistemas de segurança. Seu design compacto e leve reduz o peso total do equipamento, o que, por sua vez, reduz o consumo de combustível.
Eletrónica de Consumo
Podemos encontrar placas de circuito impresso (PCB) em eletrônicos comumente usados em casa e no escritório, como computadores, smartphones, televisores, eletrodomésticos, sistemas de entretenimento e assim por diante. Esses produtos têm altos requisitos em relação às placas de circuito impresso, incluindo confiabilidade, peso e desempenho de dissipação de calor.
Equipamento industrial
A maioria dos equipamentos industriais atuais é controlada eletronicamente, resultando em uma demanda crescente por placas de circuito impresso (PCB) em toda a indústria. Equipamentos como equipamentos de fabricação, equipamentos de medição, equipamentos de energia e robôs, todos requerem placas de circuito impresso (PCB). Como os equipamentos industriais geralmente operam em ambientes agressivos, os PCBs utilizados em ambientes industriais devem ser duráveis o suficiente para suportar estímulos químicos, choques físicos, altas temperaturas e outros fatores adversos.
Iluminação
Devido à sua alta eficiência energética e maior vida útil dos diodos emissores de luz, eles estão se tornando cada vez mais populares em diferentes mercados, o que leva ao uso crescente de placas de PCB de LED, especialmente as placas de PCB com parte traseira de alumínio, com melhor dissipação de calor em comparação a outros tipos de placas de PCB.
Militar e Defesa
Equipamentos militares e de defesa também são indissociáveis das placas de circuito impresso (PCB), necessárias para veículos, computadores, equipamentos de comunicação e monitoramento. As PCBs utilizadas nesse campo devem ser muito duráveis e confiáveis, além de suportar temperaturas e condições climáticas extremas.
Como fabricar uma placa PCB?
- Etapa 1 – Projeto da placa PCB
Antes da fabricação, precisamos primeiro criar um projeto de PCB com base nos requisitos do projeto. O projeto normalmente é concluído usando softwares como Altium Designer, OrCAD, Pads, etc. Após a conclusão do projeto, precisamos convertê-lo para o formato Gerber, que inclui informações importantes como padrões de perfuração, furos de sondagem e símbolos de componentes.
- Passo 2 – Imprimindo o Design
Utilizamos uma impressora especial chamada plotter para imprimir o design da placa PCB. O plotter possui alta precisão, permitindo a visualização de detalhes e camadas das placas de circuito, o que é muito útil para os fabricantes criarem imagens das placas PCB. Duas cores são exibidas no filme: tinta transparente e tinta preta. Para as camadas internas, a tinta transparente representa as áreas não condutoras e a tinta preta representa os traços e circuitos de cobre condutores. Já para as camadas externas, o significado é o oposto.
- Etapa 3 - Remova o cobre
Para continuar a fabricação da placa PCB, precisamos remover o excesso de cobre das camadas internas da placa usando o solvente de cobre, para que o cobre desejado permaneça intacto. A quantidade de solvente de corrosão de cobre usada pode variar; por exemplo, uma placa PCB grande requer o uso de mais cobre e tempo.
- Etapa 4 – Alinhamento de camadas
Nesta etapa, a placa de circuito impresso passaria para a próxima etapa: o alinhamento das camadas. As camadas interna e externa precisam ser alinhadas usando uma máquina de perfuração óptica, que pode inserir um pino através dos furos para alinhar as camadas das placas de circuito impresso.
- Passo 5 – Inspeção
Não há possibilidade de corrigir erros nas camadas internas se elas forem colocadas juntas, portanto, a inspeção é uma etapa vital. A máquina de inspeção óptica automática seria utilizada para garantir que não haja defeitos nas placas. Utilizando um sensor a laser, a máquina escanearia as camadas cuidadosamente e geraria uma imagem digital para comparar com o arquivo Gerber original. Caso seja encontrada alguma inconsistência durante o processo, a máquina apresentaria a comparação para que pudéssemos obter mais detalhes.
- Etapa 6 - Laminação das Camadas
Primeiro, as camadas são fixadas com grampos de metal, e a camada de pré-impregnado é colocada na bacia de alinhamento. Em seguida, a camada de substrato é coberta com o pré-impregnado antes da colocação das camadas de folha de cobre. Mais folhas de pré-impregnado são cobertas por cima da camada de cobre. Por fim, a folha de alumínio e a placa de prensagem de cobre finalizam a pilha.
- Passo 7 – Pressionando as Camadas
Para prensar essas camadas, pinos precisam ser perfurados através das camadas para mantê-las alinhadas. Depois, as máquinas de prensagem aplicariam calor e pressão às camadas para derreter o epóxi dentro do pré-impregnado e fundir as camadas.
- Passo 8 - Perfuração
Antes da perfuração, precisamos usar máquinas de raio-X para localizar os pontos de perfuração e, em seguida, a broca guiada por computador é aplicada para fazer furos em cada camada. Após a conclusão da perfuração, o fio de cobre excedente na borda do painel será removido pela ferramenta de contorno.
- Etapa 9 - Chapeamento
Após a perfuração, a placa PCB seria revestida. Usamos a deposição química para fundir todas as camadas, e a placa seria limpa minuciosamente com outras soluções químicas que revestiriam a superfície do painel com uma fina camada (cerca de 1 mícron) de cobre, que seria aplicada nos furos perfurados.
- Etapa 10 - Imagem da camada externa
Nesta etapa, aplicamos uma camada de fotorresiste na camada externa antes da geração da imagem. Durante o processo, devemos observar que ela deve ser mantida em uma sala estéril para isolar contaminantes da superfície da camada. Em seguida, utilizamos a luz ultravioleta para endurecer o fotorresiste, enquanto qualquer fotorresiste indesejado é removido.
- Etapa 11 - Chapeamento
Assim como fizemos na etapa 9, precisamos revestir o painel com uma fina camada de cobre. Em seguida, o painel será revestido com uma fina camada de estanho. Durante esse processo, podemos remover o cobre indesejado e proteger o cobre da camada externa contra corrosão na próxima etapa.
- Etapa 12 - Gravura
Ao aplicar a solução química, podemos remover o cobre indesejado nesta etapa, enquanto o cobre desejado, protegido pelo estanho, ainda permanece. Esta etapa pode estabelecer as áreas condutoras e as conexões das placas de circuito impresso.
- Passo 13 – Aplicação de Máscara de Solda
Antes da máscara de solda, ambos os lados do painel precisam ser limpos. Em seguida, uma tinta epóxi para máscara de solda é aplicada para cobrir o painel. Em seguida, a luz ultravioleta é aplicada para remover a máscara de solda indesejada, e a máscara de solda desejada é assada em um forno para curar.
- Passo 14 – Serigrafia
Nesta etapa, imprimiríamos informações críticas na placa, o que é uma etapa muito importante. E, uma vez concluída, a placa PCB passaria para o último processo de revestimento e cura.
- Passo 15 - Acabamento da Superfície
De acordo com diferentes requisitos, a placa PCB pode ser revestida com um acabamento soldável que pode melhorar a qualidade da solda.
- Etapa 16 - Teste
Antes de entregar a placa PCB aos clientes, é necessário um teste elétrico na placa para testar a funcionalidade dos PCBs e confirmar se eles seguiram o projeto original.
Working com MOKO para seus projetos de placas PCB
O projeto e a produção de uma placa de circuito impresso (PCB) são processos muito complexos. Para garantir a qualidade da placa, é necessário garantir a alta qualidade de cada elo, pois erros em qualquer elo podem levar à falha de toda a placa. Portanto, é muito importante encontrar um fornecedor profissional.
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