Como são feitas as placas de circuito impresso durante os processos de fabricação de PCB?

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Apesar do fato de que as PCBs são a base de praticamente todos os circuitos elétricos hoje em dia, elas são regularmente subestimadas. Não obstante, a inovação neste campo da eletrônica está em constante desenvolvimento. Para atender à maior complexidade exigida, os tamanhos das trilhas estão ficando menores, as placas estão ganhando mais camadas e os padrões de projeto estão melhorando. Essas mudanças tornam possível lidar com dispositivos SMT menores e suportar as técnicas de soldagem na criação.

Existem alguns métodos e variações para concluir o processo de produção de PCB. As etapas essenciais no processo de fabricação de PCB são basicamente as mesmas, apesar das várias pequenas diferenças.

Constituintes da PCB

Uma ampla variedade de materiais pode ser utilizada para fazer placas de circuito impresso ou PCBs. O mais famoso é encontrado no FR4, um tipo de placa à base de fibra de vidro. Isso oferece um bom nível de rigidez com a variação de temperatura, não se degrada muito e não é excessivamente caro. Para as PCBs em produtos comerciais de baixo custo, existem outros materiais mais baratos disponíveis. Placas de circuito impresso à base de PTFE podem ser usadas para projetos de radiofrequência de alto desempenho, mas são consideravelmente mais desafiadoras de lidar e exigem baixos níveis de perda e que a constante dielétrica do substrato seja crucial.

Inicialmente, deve-se obter uma placa revestida de cobre para criar uma PCB com trilhas para os componentes.

Esta contém o material do substrato, geralmente FR4, com revestimento de cobre normalmente em ambos os lados. Uma fina camada de folha de cobre que foi colada ao bloco constitui este revestimento de cobre. Para o FR4, esta ligação é frequentemente muito forte, mas como o PTFE é inerentemente difícil de aderir, produzir PCBs de PTFE torna-se realmente desafiador.

O processo essencial de fabricação de PCB

A próxima etapa é criar as trilhas essenciais na placa e remover qualquer cobre adicional após as placas de PCB nuas terem sido selecionadas e disponibilizadas. A gravação química é regularmente usada para fazer PCBs durante a criação pelo Fabricante de Placa de Circuito Impresso. O cloreto férrico é o tipo de agente de gravação ao qual as PCBs são mais frequentemente expostas.

O padrão correto das trilhas é obtido por meio de um método fotográfico. Normalmente, um revestimento fino de fotorresiste é usado para cobrir o cobre nas placas de circuito impresso nuas. As trilhas apropriadas são então detalhadas em um filme visual ou máscara fotográfica, que é subsequentemente exposta à luz. Dito de outra forma, a imagem das trilhas é transferida para o fotorresiste. Quando isso é feito, o fotorresiste é colocado em um revelador para garantir que cubra apenas as áreas essenciais da trilha na placa.

As placas de circuito impresso são então imersas em cloreto férrico durante a etapa subsequente para remover qualquer cobre ou trilha desnecessários. O período de tempo necessário para a gravação é determinado pela concentração do cloreto férrico e pela espessura do cobre na placa. O fotorresiste tenderá a ser comprometido pelo cloreto férrico se as placas de circuito impresso forem deixadas no agente de gravação por um período de tempo excessivamente longo.

Embora o processamento visual seja utilizado para fabricar a maioria das placas de PCB do Fabricante de PCB, existem opções alternativas. Uma delas é usar uma máquina de usinagem que é extremamente especializada e precisa. A partir daí, a máquina é programada para remover o cobre das partes onde não é necessário. O controle é sem dúvida automatizado e é alimentado por arquivos gerados por software de projeto de PCB.

Placas de circuito impresso multicamadas

Não é geralmente imaginável fornecer toda a rede necessária utilizando apenas os dois lados da placa de circuito impresso devido à crescente complexidade dos circuitos eletrônicos. Quando microchips densos e outras placas equivalentes estão sendo construídos, isso acontece com bastante frequência. Nesta situação, placas multicamadas são essenciais.

Apesar de a criação de placas de circuito impresso multicamadas seguir métodos semelhantes aos da produção de placas de camada única, ela requer um nível de precisão e controle do processo de montagem muito mais significativo.

A placa de cada camada é feita a partir de uma placa individual muito mais fina, e estas são todas combinadas para formar a PCB. Para evitar que a PCB acabada fique excessivamente espessa, as placas individuais devem ficar mais finas à medida que o número de camadas aumenta. Para garantir que quaisquer orifícios se alinhem, o registro entre as camadas também deve ser incrivelmente preciso.

A placa é aquecida para fixar o material de ligação, que une as várias camadas. Isso pode causar problemas específicos relacionados à torção. Se grandes placas multicamadas não forem construídas conforme o esperado, elas podem entortar. É mais provável que isso ocorra se uma das camadas internas for um plano de terra ou um plano de alimentação, por exemplo.

Orifícios e vias de PCB

Uma PCB precisa de orifícios, também conhecidos como orifícios passantes ou vias, para conectar as várias camadas em diferentes locais. Além disso, orifícios podem ser necessários para permitir a montagem de componentes com terminais na PCB. Também pode haver orifícios que precisam ser selados.

Para conectar eletricamente as camadas da placa, os orifícios frequentemente contêm camadas de cobre em suas superfícies internas. O procedimento de galvanoplastia é utilizado para criar estes "orifícios galvanizados passantes". As camadas da placa podem ser conectadas desta forma.

Ao conectar as camadas internas da placa, por exemplo, pode ser necessário que certos orifícios estejam presentes apenas no centro da placa. Antes que as camadas da PCB sejam coladas, estas chamadas "vias cegas" são perfuradas nas camadas apropriadas.

Galvanização de solda e resistência à solda em PCB

Quando uma PCB é soldada, é essencial proteger as partes que não devem ser soldadas adicionando uma camada de resistência à solda. A inclusão desta camada ajuda a evitar curtos-circuitos acidentais nas placas de PCB causados por solda. A placa é protegida da solda e de diferentes contaminações pela resistência à solda, que normalmente é composta por uma camada de polímero. Normalmente, a resistência à solda tem um tom verde escuro ou vermelho.

Partes expostas da placa são normalmente "estanhadas" ou "galvanizadas" com solda para facilitar que os componentes adicionados à placa — sejam com terminais ou SMT — se soldem à placa.

Serigrafia de PCB

Em uma PCB, frequentemente é necessário imprimir texto e adicionar pequenos recortes impressos extras. Isso pode ajudar a identificar a placa e designar posições dos componentes para facilitar a descoberta de defeitos, entre outras coisas. Após os diferentes métodos de montagem da placa exposta serem concluídos, as marcações são adicionadas à placa utilizando uma serigrafia produzida pelo software de projeto da PCB.

O processo de fabricação da PCB é uma etapa crítica no ciclo de vida da montagem eletrônica. A adoção de alguns avanços tecnológicos de ponta na produção de PCBs permitiu que avanços significativos fossem alcançados na durabilidade das placas, bem como na redução dos tamanhos dos componentes e das trilhas.