Placa de circuito impresso (PCB) são a pedra angular de quase todos os dispositivos eletrônicos. Estes incríveis PCB podem ser encontrados em muitos eletrônicos avançados e básicos, incluindo telefones Android, laptops, computadores, calculadoras, smartwatches e muito mais. Em uma linguagem muito básica, um PCB é uma placa que roteia sinais eletrônicos em um dispositivo, o que resulta no desempenho elétrico e nos requisitos do dispositivo definidos pelo projetista.

O PCB consiste em um substrato feito de material FR-4 e caminhos de cobre em todo o circuito com sinais em toda a placa.

Antes do projeto do PCB, o projetista do circuito eletrônico deve visitar a oficina de fabricação do PCB para compreender totalmente a capacidade e as limitações da fabricação do PCB. Instalações. Isso é importante porque muitos projetistas de PCBs não estão cientes das limitações das instalações de fabricação de PCBs e quando enviam um documento de projeto para uma loja / instalação de fabricação de PCBs, eles retornam e solicitam alterações para atender aos limites / capacidade do processo de fabricação de PCBs. No entanto, se o projetista do circuito trabalhar para uma empresa que não possui uma oficina de fabricação interna de PCBs e a empresa terceirizar o trabalho para uma fábrica de PCBs no exterior, o projetista deve entrar em contato com o fabricante online e solicitar limites ou especificações como como espessura máxima da placa de cobre por minuto, número máximo de camadas, abertura mínima e tamanho máximo dos painéis de PCB.

Neste artigo, vamos nos concentrar no processo de fabricação de placas de circuito impresso, portanto, este artigo será útil para projetistas de circuitos compreenderem gradualmente o processo de fabricação de placas de circuito impresso, para evitar erros de projeto.

Etapas do processo de fabricação de PCB

Etapa 1: projeto de PCB e arquivos GERBER

< p> Os designers de circuitos desenham diagramas esquemáticos em software CAD para o design de PCB de layout. O projetista deve coordenar com o fabricante do PCB sobre o software usado para fazer o layout do design do PCB para que não haja problemas de compatibilidade. O software de design CAD PCB mais popular é o Altium Designer, Eagle, ORCAD e Mentor PADS.

Depois que o projeto da placa de circuito impresso for aceito para fabricação, o projetista irá gerar um arquivo a partir do projeto aceito pelo fabricante da placa de circuito impresso. Este arquivo é denominado arquivo GERBER. Os arquivos Gerber são arquivos padrão usados ​​pela maioria dos fabricantes de PCB para exibir componentes do layout de PCB, como camadas de rastreamento de cobre e máscaras de soldagem. Os arquivos Gerber são arquivos de imagem vetorial 2D. O Gerber estendido fornece saída perfeita.

O software possui algoritmos definidos pelo usuário / designer com elementos-chave, como largura da trilha, espaçamento da borda da placa, traço e espaçamento do furo e tamanho do furo. O algoritmo é executado pelo designer para verificar se há erros no design. Depois que o projeto é validado, ele é enviado ao fabricante da placa de circuito impresso, onde é verificado o DFM. As verificações DFM (Projeto de Fabricação) são usadas para garantir tolerâncias mínimas para projetos de PCB.

< b> Etapa 2: GERBER para foto

A impressora especial usada para imprimir fotos de PCB é chamada de plotadora. Essas plotadoras imprimirão placas de circuito em filme. Esses filmes são usados ​​para criar imagens de PCBS. As plotadoras são muito precisas em técnicas de impressão e podem fornecer designs de PCB altamente detalhados.

A folha de plástico removida do plotter é um PCB impresso com tinta preta. No caso da camada interna, a tinta preta representa a trilha condutora de cobre, enquanto a parte em branco é a parte não condutora. Por outro lado, para a camada externa, a tinta preta será gravada e a área em branco será usada para o cobre. Esses filmes devem ser armazenados adequadamente para evitar contato desnecessário ou impressões digitais.

Cada camada tem seu próprio filme. A máscara de soldagem possui um filme separado. Todos esses filmes devem ser alinhados juntos para traçar o alinhamento do PCB. Este alinhamento de PCB é obtido ajustando a bancada na qual o filme se encaixa, e o alinhamento ideal pode ser alcançado após uma pequena calibração da bancada. Esses filmes devem ter orifícios de alinhamento para manter um ao outro com precisão. O pino de localização se encaixará no orifício de localização.

Etapa 3: impressão interna: fotorresiste e cobre

Esses filmes fotográficos agora são impressos em folha de cobre. A estrutura básica de um PCB é feita de laminado. O material do núcleo é resina epóxi e fibra de vidro, chamada de material de base. O laminado recebe o cobre que compõe o PCB. O substrato fornece uma plataforma poderosa para PCBS. Ambos os lados são cobertos com cobre. O processo envolve a remoção do cobre para revelar o design do filme.

A descontaminação é importante para limpar PCBS de laminados de cobre. Certifique-se de que não haja partículas de poeira no PCB. Caso contrário, o circuito pode estar em curto ou aberto

Filme fotorresistente agora é usado. O fotorresistente é feito de produtos químicos fotossensíveis que endurecem quando a radiação ultravioleta é aplicada. Deve-se garantir que o filme fotográfico e o filme fotorresistente sejam exatamente iguais.

Esses filmes fotográficos e fotolitográficos são fixados ao laminado por meio de pinos de fixação. Agora a radiação ultravioleta é aplicada. A tinta preta no filme fotográfico bloqueará a luz ultravioleta, evitando assim o cobre por baixo e não endurecendo o fotorresiste sob os traços de tinta preta. A área transparente será submetida à luz ultravioleta, endurecendo o excesso de fotoresiste que será removido.

A placa é então limpa com uma solução alcalina para remover o excesso de fotoresiste. A placa de circuito agora vai secar.

PCBS agora pode cobrir os fios de cobre usados ​​para fazer trilhas de circuito com repelentes de corrosão. Se a placa tiver duas camadas, ela será usada para furar, caso contrário, mais etapas serão executadas.

Etapa 4: remova o cobre indesejado

Use uma solução solvente de cobre poderosa para remover o cobre em excesso, assim como uma solução alcalina remove o fotorresiste em excesso. O cobre abaixo do fotorresiste endurecido não será removido.

O fotorresiste agora endurecido será removido para proteger o cobre necessário. Isso é feito lavando o PCB com outro solvente.

Etapa 5: Alinhamento de camada e inspeção óptica

Depois que todas as camadas foram preparadas, elas se alinham umas com as outras. Isso pode ser feito carimbando o orifício de registro conforme descrito na etapa anterior. Os técnicos colocam todas as camadas em uma máquina chamada “punção ótica”. Esta máquina fará furos com precisão.

O número de camadas colocadas e os erros que ocorrem não podem ser revertidos.

Um detector óptico automático usará um laser para detectar quaisquer defeitos e comparar a imagem digital a um arquivo Gerber.

Etapa 6: adicionar camadas e ligações

Nesse estágio, todas as camadas, incluindo a camada externa, são coladas. Todas as camadas serão empilhadas em cima do substrato.

A camada externa é feita de fibra de vidro “pré-impregnada” com uma resina epóxi denominada pré-impregnada. As partes superior e inferior do substrato serão cobertas com finas camadas de cobre gravadas com traços de cobre.

Mesa de aço pesado com grampos de metal para camadas de colagem / prensagem. Essas camadas são firmemente presas à mesa para evitar movimento durante a calibração.

Instale a camada de pré-impregnado na mesa de calibração e, em seguida, instale a camada de substrato nela e, em seguida, coloque a placa de cobre. Mais placas de pré-impregnado são colocadas de maneira semelhante e, finalmente, a folha de alumínio completa a pilha.

O computador irá automatizar o processo da prensa, aquecendo a pilha e resfriando-a a uma taxa controlada.

Agora, os técnicos removerão o pino e a placa de pressão para abrir a embalagem.

Etapa 7: Faça furos

Agora é hora de fazer furos em PCBS empilhados. Brocas de precisão podem atingir furos de 100 mícrons de diâmetro com alta precisão. A broca é pneumática e tem uma velocidade do fuso de cerca de 300 K RPM. Mas mesmo com essa velocidade, o processo de perfuração leva tempo, porque cada furo leva tempo para perfurar perfeitamente. Identificação precisa da posição do bit com identificadores baseados em raios-X.

Os arquivos de perfuração também são gerados pelo projetista do PCB em um estágio inicial para o fabricante do PCB. Este arquivo de perfuração determina o movimento minuto da broca e determina a localização da broca.Esses orifícios agora serão revestidos por orifícios e orifícios.

Etapa 8: Chapeamento e deposição de cobre

Após uma limpeza cuidadosa, o painel do PCB agora está quimicamente depositado. Durante este tempo, camadas finas (1 mícron de espessura) de cobre são depositadas na superfície do painel. O cobre flui para o poço. As paredes dos furos são totalmente revestidas a cobre. Todo o processo de imersão e remoção é controlado por um computador

Etapa 9: imagem da camada externa

Tal como acontece com a camada interna, o fotorresiste é aplicado à camada externa, o painel pré-impregnado e o filme de tinta preta conectados entre si agora explodiram na sala amarela com luz ultravioleta. Fotoresiste endurece. O painel agora é lavado à máquina para remover a máscara de endurecimento protegida pela opacidade da tinta preta.

Etapa 10: camada externa de revestimento:

Uma placa galvanizada com uma fina camada de cobre. Após o revestimento de cobre inicial, o painel é estanhado para remover qualquer cobre restante na placa. O estanho durante a fase de gravação evita que a parte necessária do painel seja selada com cobre. A gravação remove o cobre indesejado do painel.

Etapa 11: Etch

Cobre indesejado e cobre serão removidos da camada de resistência residual. Produtos químicos são usados ​​para limpar o excesso de cobre. O estanho, por outro lado, cobre o cobre necessário. Agora, finalmente, leva à conexão e à trilha corretas

Etapa 12: Aplicação da máscara de soldagem

Limpe o painel e a tinta de bloqueio da solda epóxi cobrirá o painel. A radiação UV é aplicada à placa através do filme fotográfico da máscara de soldagem. A parte sobreposta permanece intacta e será removida. Agora coloque a placa de circuito no forno para reparar o filme de solda.

Etapa 13: tratamento de superfície

HASL (Hot Air Solder Leveling) fornece recursos de soldagem adicionais para PCBS. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) oferece imersão em ouro e imersão em prata HASL. HASL fornece até almofadas. Isso resulta em acabamento superficial.

Etapa 14: Serigrafia

< p>

Os PCBS estão na fase final e aceitam impressão / escrita a jato de tinta na superfície. Isso é usado para representar informações importantes relacionadas ao PCB.

Etapa 15: teste elétrico

A etapa final é o teste elétrico do PCB final. O processo automático verifica a funcionalidade do PCB para corresponder ao design original. Na RayPCB, oferecemos teste de agulha voadora ou teste de leito ungueal.

Etapa 16: Analisar

A etapa final é cortar a placa do painel original. O roteador é usado para essa finalidade criando pequenas etiquetas ao longo das bordas da placa para que a placa possa ser facilmente ejetada do painel.