▷ O que é uma placa de circuito impresso ou placa de circuito impresso. usar, como é feito

Você já ouviu o termo PCB ou placa de circuito integrado ? Se você não souber o que é, explicaremos a você neste artigo. Enquanto você lê este artigo, você está cercado por PCBs; você tem vários no seu PC, monitor, mouse e também no seu celular. Todo elemento eletrônico é construído usando um PCB, ou pelo menos seus "órgãos internos".

Índice de conteúdo

O uso de PCBs foi um passo gigantesco na evolução dos dispositivos eletrônicos, pois forneceu um método inovador para conectar elementos sem o uso de cabos elétricos. O mundo de hoje não seria o mesmo sem a invenção dos PCBs, então vamos ver o que são e como são feitos

O que é um PCB

PCB é a sigla para placa de circuito impresso, mas usamos a sigla em inglês (placa de circuito impresso) para não confundi-la, por exemplo, com os slots PCI do nosso PC.

Bem, um PCB é basicamente um suporte físico onde componentes eletrônicos e elétricos são instalados e interconectados entre eles. Esses componentes podem ser chips, capacitores, diodos, resistores, conectores etc. Se você der uma olhada em um computador, verá que há várias placas planas com muitos componentes colados, é uma placa - mãe e é composta de uma placa de circuito impresso e dos componentes que mencionamos

Para conectar cada elemento em uma PCB, usamos uma série de trilhos condutores de cobre extremamente finos que geram um trilho, condutor, como se fosse um cabo. Nos circuitos mais simples, temos apenas faixas condutoras em um ou nos dois lados da placa de circuito impresso, mas nas mais completas temos faixas elétricas e até componentes empilhados em várias camadas deles.

O principal suporte para esses trilhos e componentes é uma combinação de fibra de vidro reforçada com materiais cerâmicos, resinas, plástico e outros elementos não condutores. Embora componentes como faixas de tinta celulóide e condutora estejam atualmente sendo usados ​​para fabricar PCBs flexíveis.

A primeira placa de circuito integrado foi construída em 1936 à mão pelo engenheiro Paul Eisler para ser usada por um rádio. A partir daí, os processos foram automatizados para fabricação em larga escala, primeiro com rádios e depois com todos os tipos de componentes.

O que há dentro de uma PCB?

Os circuitos impressos são constituídos por uma série de camadas condutoras, pelo menos as mais complexas. Cada uma dessas camadas condutoras é separada por um material isolante chamado substrato. Os furos chamados vias são usados ​​para conectar trilhas de várias camadas , que podem atravessar completamente o PCB ou atingir apenas uma certa profundidade.

O substrato pode ser de composições diferentes, mas sempre de materiais não condutores, de modo que cada uma das faixas elétricas carregue seu próprio sinal e voltagem. O mais utilizado atualmente é o Pértinax, que é basicamente um papel coberto de resina, muito fácil de manusear e usinar. Porém, em equipamentos de alto desempenho, é utilizado um composto chamado FR-4, que é um material de fibra de vidro revestido a resina resistente ao fogo.

Os componentes eletrônicos, por sua vez, quase sempre vão para a área externa das PCBs e são instalados nos dois lados, a fim de aproveitar ao máximo sua extensão. Antes de criar os trilhos elétricos, as diferentes camadas da PCB são formadas apenas pelo substrato e algumas folhas muito finas de cobre ou outro material condutor, e será através de uma máquina semelhante a uma impressora que elas serão criadas e através de um processo justo longo e complexo.

Processo de criação de PCB

Já sabemos do que são feitas as placas de circuito integrado, mas seria muito interessante saber como elas são feitas. Além disso, podemos criar um circuito integrado básico comprando uma dessas placas, mas é claro que o processo será bem diferente do que é realmente usado.

Design de PCB usando software

Tudo começa com o projeto da PCB, rastreando os trilhos elétricos necessários para conectar os componentes, bem como listando quantas camadas serão necessárias para poder gerar todas as conexões que serão necessárias para os componentes.

Esse processo é realizado usando o software de computador CAM, como o TinyCAD ou o DesignSpark PCB, amplamente utilizado em carreiras de engenharia. Não são projetados apenas trilhos elétricos, mas também são criadas várias etiquetas para listar os componentes instalados e identificar cada conector.

Todas as etapas necessárias no processo de desenvolvimento serão documentadas para que o fabricante saiba exatamente o que fazer quando o projeto for enviado a você.

Serigrafia e layout fotográfico

Uma vez desenhado, agora passamos o projeto diretamente para o fabricante e será onde a criação física de uma PCB começará. O processo a seguir é chamado de rastreamento fotográfico, pelo qual uma máquina semelhante a impressora (fotoplotadora) rastreia um gráfico com as máscaras de conexão dos elementos eletrônicos.

Para isso, é usada uma fina folha de metal condutor de cerca de 7 milésimos de polegada. Essas máscaras servirão posteriormente para determinar onde os componentes eletrônicos são colados. Em processos mais avançados, esse processo é feito diretamente na PCB com uma impressora que grava as máscaras de conexão com este metal.

Impressão de camada interna

A próxima coisa a ser feita é a impressão no PCB dos diferentes trilhos elétricos internos, com um composto especial. Isso envolve “pintar” um negativo das faixas elétricas na folha para criar um padrão condutor com um material de filme seco ou fotossensível. Bem, este filme que foi criado é exposto a laser ou luz ultravioleta para remover o excesso de material e, assim, criar um negativo no circuito final.

Este processo é realizado se o PCB possuir camadas internas com faixas condutoras. Além disso, esse processo será repetido nas camadas externas da placa de circuito impresso para criar as faixas finais de cobre e de acordo com o projeto do circuito.

Inspeção e Verificação (AOI)

Depois que as diferentes camadas de faixas condutoras forem feitas, uma máquina inspecionará se todas estão corretas e funcionando bem. Isso é feito automaticamente, comparando o design original com a impressão física, para procurar curtas ou faixas quebradas.

Filme e laminação de ferrugem

Cada uma das folhas impressas com as faixas condutoras é submetida a um tratamento de óxido para melhorar as capacidades e a durabilidade das faixas de cobre de cada camada.

Graças ao processo, será evitada a delaminação das diferentes camadas e faixas condutoras em PCBs particularmente sensíveis ou com um grande número de componentes, como os dos computadores.

O próximo passo é construir a PCB final, para que cada uma das camadas do circuito seja unida por meio de chapas de fibra de vidro com resina epóxi, Pértinax ou qualquer outro método utilizado. Tudo isso será perfeitamente colado por meio de uma prensa hidráulica e é assim que obteremos a placa de circuito integrado.

Furos de perfuração

Em todas as ocasiões, precisaremos fazer uma série de orifícios nos PCBs perfurando para poder juntar as diferentes camadas e faixas de cobre. Também precisaremos de perfurações completas para poder conter elementos eletrônicos ou diferentes conectores ou slots de expansão.

O processo de perfuração deve ser extremamente preciso, para preservar a integridade da PCB, de modo que as cabeças de carboneto de tungstênio são usadas para o material mais duro que existe.

Orifícios metálicos

Para que esses orifícios estabeleçam comunicação com as diferentes faixas internas, será necessário um processo de revestimento com uma fina película de cobre para fornecer a condutividade necessária. Esses folheados terão entre 40 e 60 milionésimos de polegada.

Agora, o PCB está pronto para rastrear as faixas de cobre nas faces externas.

Filme de pista ao ar livre e galvanoplastia

Agora vamos criar as faixas condutoras externas e, para isso, seguiremos o mesmo procedimento que para criar as faixas internas. Primeiro, criamos o filme seco como negativo do circuito final. Em seguida, usando um laser, os espaços onde o cobre será depositado são criados para criar as faixas condutoras.

E então o PCB passará por um processo de galvanoplastia, que consiste em colar o cobre nas áreas livres de folhas secas e formar as faixas elétricas do PCB. O PCB é colocado em um banho de cobre e será eletroliticamente ligado aos padrões condutivos para criar faixas tão pequenas quanto 0, 001 polegadas.

Em seguida, outra camada de estanho será adicionada sobre o cobre para proteger esse ataque químico quando formos para o processo SES ou " strip-etch-strip"

Faixa etch strip

Este é o penúltimo passo, o excesso de cobre será removido do PCB, o excesso será aquele que não mergulhámos na lata. Dessa maneira, somente o cobre protegido com estanho permanecerá.

Posteriormente , também devemos remover a lata através de um tratamento químico para finalmente deixar apenas os trilhos de cobre que finalmente serão os que conectarão os componentes e transportarão a eletricidade.

Agora outro processo AOI verificará se está tudo correto para finalmente registrar a máscara e a legenda.

Máscara de solda e legenda

Por fim, uma máscara de solda será aplicada à placa de circuito eletrônico, para que posteriormente seja possível soldar os componentes nos trilhos corretamente e para onde eles devem ir.

Em seguida, a legenda composta também é impressa, as informações que o designer queria fornecer na PCB, como o nome dos conectores, o código do elemento etc. Além disso, o design final da PCB também será feito com as cores que o fabricante deseja fornecer, como vemos nas placas-mãe de jogos, etc.

Soldagem de componentes e testes finais

O PCB está pronto e apenas os componentes serão adicionados por meio de braços robóticos de alta precisão e os slots correspondentes. Dessa forma, a placa está pronta para ser testada eletricamente e verifique se ela funciona corretamente.

Também adicionaremos as máscaras de conexão para soldar esses elementos corretamente.

Conclusão e palavras finais

Bem, isso é tudo sobre o que é um PCB e como eles são fabricados. Como você pode ver, o processo é bastante complexo e requer muitas etapas, devemos ter em mente que a precisão deve ser máxima para que mais tarde funcione conforme o esperado.

Os PCBs estão se tornando mais complexos, com faixas mais finas e densas, para poder abrigar um grande número de componentes em muito pouco espaço.

Também recomendamos que você visite nosso guia para as melhores placas-mãe do mercado

E você também encontrará esses tutoriais interessantes:

Se você tiver alguma dúvida ou quiser fazer uma correção, escreva-nos nos comentários. Esperamos que a informação seja interessante.