Processo de fabrico de PCB - Um guia completo

Compreender o processo de fabrico de PCB

Essenciais para todos os principais dispositivos electrónicos, as placas de circuitos impressos (PCB) encontram-se numa série de produtos digitais, incluindo artigos simples como relógios, calculadoras e outros. Para quem não está familiarizado, as placas de circuito impresso controlam os sinais eléctricos nos produtos electrónicos para satisfazer as necessidades dos circuitos eléctricos e mecânicos do dispositivo. Em termos simples, as placas de circuito impresso ditam a direção da eletricidade, dando vida aos seus dispositivos electrónicos.

As placas de circuito impresso gerem a corrente eléctrica através da sua superfície através de uma rede de vias de cobre. A intrincada matriz de percursos de cobre caracteriza a função específica de cada secção da placa de circuito impresso.

Antes da fase de conceção da placa de circuito impresso, os projectistas de circuitos são aconselhados a visitar uma loja de placas de circuito impresso e a consultar pessoalmente os fabricantes sobre as suas necessidades de produção de placas de circuito impresso. Esta abordagem pode eliminar potenciais erros desnecessários na fase de projeto. No entanto, como a maioria das empresas desloca as suas questões de produção de PCB para fornecedores internacionais, esta abordagem torna-se impraticável. Como tal, apresentamos este artigo para lhe dar uma compreensão adequada dos passos envolvidos na Fabrico de placas de circuito impresso. Esperamos que ofereça aos projectistas de circuitos e aos recém-chegados à indústria de PCB uma perspetiva transparente sobre a forma como as placas de circuito impresso são produzidas e que ajude a evitar erros desnecessários.

Procedimentos envolvidos no fabrico de PCB

Etapa 1: Projeto e resultados

Os layouts de PCB, planeados pelo designer utilizando software de design de PCB, devem ser rigorosamente compatíveis com as placas de circuitos. O Altium Designer, o OrCAD, o Pads, o KiCad, o Eagle, etc., são softwares de desenho de PCB normalmente utilizados. NOTA: Antes da produção de placas de circuito impresso, os projectistas devem notificar o fabricante contratado sobre a versão do software de conceção de placas de circuito impresso utilizada para criar o circuito, uma vez que tal ajuda a atenuar os problemas causados por inconsistências.

Após a aprovação do projeto de PCB para produção, os designers transmutam o projeto para um formato aprovado pelos seus fabricantes. O programa mais utilizado é o Gerber alargado. A campanha publicitária de comida para bebé dos anos 80 procurava bebés atraentes, e este software gera uma descendência com um design eloquente. O Gerber também é conhecido como IX274X.

O Gerber alargado foi reconhecido como o formato de saída ideal na indústria de PCB. Vários softwares de design de PCB podem exigir diferentes etapas de geração de ficheiros Gerber, mas todos codificam informações essenciais, incluindo camadas de rastreio de cobre, desenho de perfuração, aberturas, notações de componentes e outras definições. Todos os elementos do desenho da placa de circuito impresso são inspeccionados nesta fase. O software aplica algoritmos de supervisão ao desenho para garantir que nenhum erro passa despercebido. Os projectistas também examinam o desenho, tendo em conta os elementos relacionados com a largura da pista, o espaçamento dos bordos da placa, o espaçamento entre traços e orifícios e o tamanho dos orifícios.

Após um exame rigoroso, os projectistas passam o ficheiro PCB às fábricas de placas de circuito impresso para produção. Para garantir que o projeto cumpre os requisitos relativos às tolerâncias mínimas durante o processo de produção, quase todas as fábricas de placas de circuito impresso efectuam uma verificação do projeto para fabrico (DFM) antes do fabrico das placas de circuito.

Passo 2: Transformar o ficheiro em filme

A impressão de placas de circuito impresso começa quando os designers produzem os ficheiros esquemáticos das placas de circuito impresso e os fabricantes efectuam uma verificação DFM. Os fabricantes utilizam uma impressora única, denominada plotter, para criar películas fotográficas das PCB, que são depois utilizadas para imprimir as placas de circuito impresso. Embora se trate tecnicamente de uma impressora a laser, não é uma impressora a jato de laser normal. As plotters utilizam uma tecnologia de impressão extraordinariamente precisa para produzir uma película altamente detalhada do desenho da placa de circuito impresso.

O resultado final é uma folha de plástico com um negativo fotográfico da placa de circuito impresso em tinta preta. Para as camadas interiores do PCB, a tinta preta significa as secções de cobre condutor do PCB. A restante parte clara da imagem representa as áreas de material não condutor. As camadas externas seguem a disposição inversa: o transparente representa o cobre, enquanto o preto caracteriza a área a ser gravada. A plotter revela automaticamente o filme e este é guardado de forma segura para evitar qualquer contacto acidental.

Cada camada da placa de circuito impresso e da máscara de solda recebe a sua própria folha de película transparente e preta. Em suma, uma placa de circuito impresso de duas camadas exige quatro folhas: duas para as camadas e duas para a máscara de solda. É importante notar que todas as películas devem combinar perfeitamente umas com as outras. Se forem utilizadas em conjunto, o alinhamento da placa de circuito impresso é esquematizado.

Para garantir um alinhamento imaculado de todas as películas, devem ser feitos furos de registo em todas as películas. A precisão do furo é obtida através do ajuste da mesa sobre a qual assenta a película. Quando os ajustes minuciosos da mesa conduzem a uma correspondência ideal, o furo é efectuado. Os orifícios alinhar-se-ão com os pinos de registo na etapa seguinte do processo de criação de imagens.

Passo 3: Imprimir as camadas interiores: Onde é que o cobre deve ir?

O objetivo da criação de películas na etapa anterior era traçar um esquema da via de cobre. Agora, a imagem na película deve ser impressa numa folha de cobre.

O processo de fabrico de uma placa de circuito impresso começa por preparar a criação efectiva da placa de circuito impresso. A configuração básica da placa de circuito impresso começa com uma placa laminada, constituída por resina epóxi e fibra de vidro, também conhecida como material de substrato. O laminado funciona bem como um recipiente para o cobre que contorna a placa de circuito impresso. O material de substrato robusto e resistente ao pó serve como uma excelente plataforma de lançamento para a placa de circuito impresso. O cobre é previamente colado em ambos os lados. A progressão envolve esculpir o cobre para descobrir a planta dos filmes.

A manutenção da limpeza é fundamental na formação de PCB. O laminado com cobre é limpo e transportado para uma zona esterilizada. Nesta fase, é crucial que nenhum contaminante comprometa a superfície do laminado. Se for ignorada, uma mera partícula de pó pode provocar um curto-circuito ou ficar aberta.

De seguida, o painel acabado de limpar é introduzido num revestimento fotossensível denominado resistência fotográfica. Esta camada incorpora uma série de produtos químicos reactivos à luz, que endurecem quando expostos à luz UV. Isto garante uma correlação exacta entre as películas fotográficas e a resistência fotográfica. As películas são colocadas em pinos que mantêm a sua posição sobre a placa laminada.

A película e o painel sincronizam-se e ficam sujeitos à luz UV. Esta luz ilumina as secções de película transparente, solidificando a resistência fotográfica no cobre subjacente. A tinta preta da plotter impede que a luz atinja as zonas que devem permanecer macias, o que significa a sua remoção.

Uma vez concluída a preparação da placa, é aplicada uma solução alcalina para lavar qualquer resistência fotográfica não endurecida remanescente. Uma lavagem de pressão final elimina a matéria residual potencial na superfície antes de a placa ser seca.

O resultado final é um produto com resistência devidamente colocada sobre os segmentos de cobre destinados a fazer parte do artefacto final. Um técnico examina as placas, verificando se não houve erros durante esta fase. A resistência presente neste momento significa o cobre que aparecerá na placa de circuito impresso final.

Esta fase aplica-se apenas aos painéis com mais de duas camadas. As placas básicas de duas camadas passam para a fase de perfuração. As placas com várias camadas necessitam de etapas adicionais.

Passo 4: Supressão do cobre supérfluo

Com a resistência fotográfica removida e a resistência solidificada a proteger o cobre pretendido, a placa passa para a remoção do cobre indesejado. Da mesma forma que a solução alcalina removeu a resistência, uma mistura química potente dissolve o cobre excessivo. O banho de solução solvente de cobre limpa todo o cobre nu. Entretanto, o cobre visado permanece fortemente protegido sob a camada endurecida da resistência fotográfica.

Diferentes placas de cobre possuem padrões diferentes. As placas mais pesadas podem necessitar de maiores volumes de solvente de cobre e de durações de exposição variáveis. Nomeadamente, as placas de cobre mais pesadas exigem uma atenção acrescida ao espaçamento das vias. A maioria das placas de circuito impresso padrão depende da mesma especificação.

Depois de o solvente ter eliminado o cobre não essencial, é altura de lavar a resistência endurecida que protege o cobre prioritário. Outro solvente consegue este objetivo. A placa brilha então apenas com o substrato de cobre necessário para a PCB.

Passo 5: Sincronização de camadas e inspeção ótica

Com as camadas limpas e preparadas, são necessários furos para o alinhamento. Para alinhar as camadas interiores com as exteriores, são necessários furos de registo. Para garantir uma correspondência precisa, o técnico coloca as camadas num dispositivo conhecido como punção ótico; é aqui que ocorre a perfuração precisa dos orifícios de registo.

Um segundo dispositivo realiza uma inspeção ótica automática para detetar potenciais defeitos quando as camadas são montadas, uma vez que as correcções são impossíveis posteriormente. O desenho original de Gerber, fornecido ao fabricante, actua como referência. Esta máquina faz a leitura das camadas com um sensor laser e justapõe eletronicamente a imagem digital com o ficheiro Gerber original.

Se forem detectadas inconsistências, estas são apresentadas num ecrã para o técnico avaliar. A camada, se for aprovada durante a inspeção, avança para as fases finais do fabrico de PCB.

Passo 6: Colocar em camadas e colar

A placa de circuito começa a tomar forma neste momento. Todas as camadas isoladas fazem fila para a sua interligação. Com as camadas contabilizadas e verificadas, a única tarefa que resta é a sua integração. As camadas exteriores têm de se associar ao substrato em duas etapas: a colocação de camadas e a ligação.

O material da camada exterior é constituído por folhas de fibra de vidro, previamente impregnadas com resina epóxi, também conhecido como pré-impregnado. Uma película de cobre cobre também a parte superior e inferior do substrato original que contém os traços de cobre gravados. Chegou o momento de juntar estes materiais.

A colagem é efectuada sobre uma mesa de aço pesada, utilizando grampos metálicos. As camadas são colocadas de forma segura em pinos na mesa. Tudo é pressionado de forma a evitar deslocações durante o alinhamento.

Inicialmente, uma folha de pré-impregnado é posicionada por um técnico sobre uma bacia de alinhamento. Uma camada de substrato é cuidadosamente colocada sobre o pré-impregnado, seguida de uma folha de cobre. Outras camadas de pré-impregnado são dispostas sobre a folha de cobre antes de terminar com uma placa de prensagem de cobre e uma folha de alumínio. Todo o conjunto é então preparado para a prensagem.

Controlado pelo computador da prensa de colagem, todo o procedimento passa por uma sequência automática. Este orienta o aquecimento do conjunto, o momento de aplicar a pressão necessária e o momento de deixar a pilha arrefecer de forma estável.

Depois, há um pouco de desconstrução. O PCB de várias camadas, que tem todas as camadas fundidas numa sanduíche fantástica, é eficientemente desempacotado pelo técnico. Isto envolve a remoção dos pinos de retenção e a eliminação da placa de pressão superior, revelando o PCB alojado no interior do invólucro de alumínio das placas de pressão. A folha de cobre utilizada neste processo serve como camada externa da placa de circuito impresso.

Etapa 7: Perfurar

Posteriormente, são efectuados furos precisos na placa de empilhamento. Os próximos componentes, como os orifícios de ligação de cobre e os segmentos com chumbo, dependem da precisão destes orifícios - tão finos que a broca atinge uma largura de 100 microns em comparação com uma largura média de 150 microns.

O localizador de raios X determina os alvos de perfuração precisos antes de serem feitos os furos de registo adequados para estabilizar a placa de empilhamento para os furos específicos subsequentes.

A pré-perfuração envolve a colocação de uma placa de material amortecedor por baixo do alvo da broca para garantir uma perfuração limpa. Um material de saída impede qualquer rasgão desnecessário aquando da saída da broca. Cada micro-movimento da broca é regulado por um computador. Este utiliza o ficheiro digital do desenho inicial para identificar o local a perfurar.

O ar acciona os fusos de perfuração a 150.000 rpm. Apesar desta velocidade, a perfuração demora o seu tempo devido aos numerosos furos a efetuar. Posteriormente, estas cavidades acomodam as vias e os orifícios de montagem mecânica da placa de circuito impresso, sendo a sua fixação final efectuada após o revestimento.

Uma vez concluída a perfuração, o cobre adicional que reveste os bordos do painel de produção é removido por uma ferramenta de perfilagem.

Etapa 8: Galvanização e deposição de cobre

Após a perfuração, o painel segue para a galvanização. A deposição química funde as várias camadas durante este processo. Após uma limpeza cuidadosa, o painel entra numa sequência de banhos químicos que depositam uma fina camada de cobre de cerca de um mícron na superfície do painel. Este cobre entra nos orifícios recentemente perfurados.

Anteriormente, as superfícies dos orifícios interiores revelavam simplesmente o material de fibra de vidro do interior do painel. Os banhos de cobre cobrem uniformemente as paredes dos orifícios. Consequentemente, forma-se uma nova camada de cobre no painel, cobrindo sobretudo os novos orifícios. Os computadores controlam todo o processo de imersão, remoção e processamento.

Etapa 9: Imagem da camada exterior

Lembra-se do Passo 3, em que utilizámos fotorresiste no painel? Chegou a altura de o fazer novamente, mas desta vez as camadas exteriores são visualizadas com o desenho da placa de circuito impresso. O procedimento começa em condições estéreis para evitar que quaisquer partículas se colem à superfície da camada. De seguida, é aplicada uma camada de resistência fotográfica ao painel. O painel, agora preparado, passa para a sala amarela onde as luzes UV, nocivas para a fotorresistência, estão notavelmente ausentes devido aos comprimentos de onda da luz amarela.

As transparências de tinta preta são firmemente fixadas por pinos para evitar que se desloquem do painel. Quando o painel e o stencil entram em contacto, são submetidos a uma luz UV intensa que provoca o endurecimento da resistência fotográfica. De seguida, uma máquina retira a resistência não endurecida que estava protegida pela opacidade da tinta preta.

Este processo é essencialmente o oposto do utilizado nas camadas internas. Por último, as placas exteriores são inspeccionadas para garantir que toda a resistência fotográfica indesejada foi removida na fase anterior.

Passo 10: Galvanização

Voltando à secção de galvanoplastia, procedemos da mesma forma que na etapa 8, revestindo o painel com uma fina camada de cobre. As secções do painel descobertas durante a etapa anterior de resistência fotográfica são submetidas a galvanoplastia. Normalmente, o painel é submetido a um conjunto inicial de banhos de revestimento de cobre antes de passar ao revestimento de estanho. Isto facilita a remoção de qualquer cobre residual destinado a ser eliminado. A camada de estanho desempenha um papel crucial na proteção da parte do painel destinada a permanecer revestida a cobre durante a fase de gravação subsequente. O processo de gravação elimina qualquer folha de cobre supérflua do painel.

Etapa 11: Final da gravura

A camada protetora de estanho salvaguarda o cobre necessário durante esta fase. Os elementos de cobre não necessários e que se encontram por baixo da camada de resistência restante são retirados. Mais uma vez, são utilizados tratamentos químicos para eliminar o cobre excedente, enquanto a camada de estanho continua a proteger as partes vitais de cobre.

Nesta fase, todas as áreas condutoras e ligações estão corretamente estabelecidas.

Passo 12: Mascarar com solda

Os painéis são limpos antes da aplicação da máscara de solda e, em seguida, revestidos com uma tinta epóxi para máscara de solda em ambos os lados. Os painéis são expostos à luz UV através de uma película fotográfica de máscara de soldadura, deixando as áreas cobertas num estado não curado, prontas a serem removidas.

Por fim, a placa é colocada num forno para fixar a máscara de soldadura.

Etapa 13: Acabamento da superfície

O revestimento químico com ouro ou prata é aplicado ao PCB para melhorar a capacidade de soldadura. Certas PCB são também sujeitas a nivelamento por ar quente nesta fase, resultando em almofadas uniformes e criando o acabamento da superfície. A PCBPit oferece uma variedade de técnicas de acabamento de superfície de acordo com os requisitos do cliente.

Etapa 14: Serigrafia

A placa fica quase completa com a aplicação de escrita a jato de tinta indicando todos os detalhes cruciais da PCB - a PCB passa então para o processo final de revestimento e cura.

Etapa 15: Testes eléctricos

Para garantir a funcionalidade e o alinhamento com o design original, um técnico realiza um teste elétrico abrangente da PCB. A PCBPit oferece o teste de sonda voadora melhorado, que utiliza sondas móveis para testar o desempenho elétrico de cada placa de circuito impresso.

Etapa 16: Definição de perfis e pontuação V

O último passo envolve a secção de diferentes placas do painel principal utilizando uma técnica de fresagem ou de ranhura em V. Enquanto o roteamento deixa pequenas abas ao longo dos limites da placa, o v-grooving corta canais diagonais em ambos os lados da placa. Ambos os métodos permitem a fácil remoção das placas do painel.

Procura um fabricante de PCB fiável? A PCBPit pode ajudar!

Como é evidente, o processo de produção de PCB exige um esforço substancial. Para garantir que as suas placas de circuito impresso cumprem as suas normas de qualidade, desempenho e durabilidade, é essencial escolher um fabricante com conhecimentos especializados de alto nível, centrado na qualidade em todas as fases.

A PCBPit, um dos principais fornecedores de produção de PCB personalizadas da China, compromete-se com o sucesso, colocando o sucesso dos nossos clientes no centro das nossas operações. Cada etapa de fabrico recebe a máxima atenção ao pormenor. Oferecemos serviços adicionais como embalagem a vácuo, pesagem e entrega segura, garantindo que a sua encomenda de PCB chega sem danos. Tendo prestado serviços a inúmeras empresas em 80 países, a nossa visão é entregar as nossas placas de circuito impresso fabricadas a nível mundial.

Os nossos serviços abrangem a prototipagem rápida de PCB, a produção em massa de PCB e a montagem. Estão sempre disponíveis orçamentos rápidos e GRATUITOS.

Partilhar:

Mais publicações

PCB Dedos de ouro

O que são PCB Gold Fingers?

O que é o Dedo de Ouro PCB? As placas de circuitos impressos (PCB) são a espinha dorsal da maioria dos dispositivos electrónicos, ligando os componentes através de uma série de caminhos eléctricos. Um

pt_PTPortuguês