O fabrico de PCB é o processo de criação de placas nuas que servirão de base para a montagem de placas de circuito impresso. É essencial escolher cuidadosamente o seu fornecedor de fabrico de PCB, uma vez que mesmo pequenos erros podem inutilizar toda a placa. A comunicação eficaz entre a equipa de conceção e os fabricantes é fundamental, especialmente porque o fabrico se tem deslocado cada vez mais para o estrangeiro.
Neste post, vamos nos aprofundar em tudo o que você precisa saber sobre o processo de fabricação de PCB. Abordaremos o pré-processo, o processo completo de fabrico de PCB e considerações importantes a ter em conta ao selecionar uma empresa de fabrico de PCB.
O que é o fabrico de PCB
O fabrico de PCB é o processo de transformação de um desenho de placa de circuito numa estrutura física com base nas especificações fornecidas no pacote de desenho de PCB. Envolve uma série de etapas e técnicas para produzir uma placa de circuito impresso funcional.
O fabrico de PCB é uma etapa crucial no processo de desenvolvimento de PCB. Traduz o desenho numa placa física que pode ser montada com componentes electrónicos para criar um dispositivo eletrónico funcional. A qualidade do processo de fabrico tem um impacto direto na fiabilidade da placa de circuito impresso. Garante que a placa de circuito impresso cumpre as especificações exigidas e proporciona um desempenho elétrico, uma transmissão de sinais e uma durabilidade óptimos.
O fabrico de PCB é apenas uma parte do processo global de fabrico de PCB. A montagem de placas de circuito impresso é uma etapa separada que se segue ao fabrico de placas de circuito impresso, que envolve a colocação de componentes na placa para a tornar funcional. Enquanto o fabrico de placas de circuito impresso se concentra na criação da estrutura física da placa.
Qual é a diferença entre o fabrico de PCB e o processo de montagem de PCB?
O fabrico de placas de circuito impresso e a montagem de placas de circuito impresso são duas etapas cruciais no processo de fabrico de placas de circuito impresso.
Fabrico de PCB
O fabrico de PCB envolve a tradução de um desenho de placa de circuito numa estrutura física de placa. É como criar a planta de uma cidade, com caminhos, ruas e zonas. Neste processo, o desenho é transferido para a placa utilizando várias técnicas, como a gravação ou a impressão. O objetivo é criar uma base robusta e fiável para a colocação dos componentes electrónicos.
Montagem de PCB
A montagem de PCB é o processo de colocação efectiva de componentes na placa fabricada para a tornar funcional. É como a construção de edifícios numa cidade. Durante este processo, os componentes electrónicos, tais como resistências, condensadores e microchips, são soldados na placa. Estes componentes trabalham em conjunto para criar o circuito eletrónico desejado. A montagem da placa de circuito impresso dá vida à placa e permite-lhe desempenhar a função pretendida.
A montagem de PCB é um processo delicado que requer precisão e perícia. Os componentes devem ser colocados com precisão e soldados corretamente para garantir uma placa de circuito impresso fiável e de elevado desempenho.
A diferença
O fabrico de placas de circuito impresso centra-se na criação da estrutura física da placa, enquanto a montagem de placas de circuito impresso envolve a adição dos componentes electrónicos para tornar a placa operacional. Ambos os processos são essenciais e andam de mãos dadas para criar uma placa de circuito impresso funcional e fiável.
Antes do processo de fabrico de PCB
O fabrico de uma placa de circuito impresso requer uma atenção cuidadosa aos pormenores. Antes de iniciar o processo, é essencial completar vários passos importantes para garantir o sucesso da construção da placa. Vamos dar uma vista de olhos a estes passos:
Realizar uma revisão de engenharia abrangente para circuitos
Antes de iniciar o processo de fabrico de placas de circuito impresso, é crucial efetuar uma análise de engenharia completa dos circuitos. Esta revisão envolve um exame cuidadoso do projeto para identificar quaisquer problemas potenciais ou áreas a melhorar. Ao efetuar esta revisão, pode detetar quaisquer erros ou inconsistências numa fase inicial, poupando tempo e recursos a longo prazo.
Sincronizar bases de dados de esquemáticos e layouts
Para evitar quaisquer discrepâncias ou desalinhamentos, é vital sincronizar as bases de dados do esquema e da disposição. Este passo garante que o projeto é representado com precisão tanto no esquema como na disposição física da PCB. Ao sincronizar estas bases de dados, pode evitar quaisquer inconsistências que possam surgir durante o processo de fabrico.
Efetuar a simulação completa do circuito, a integridade do sinal e a análise da integridade da potência
Para garantir a funcionalidade e a fiabilidade da placa de circuito impresso, é essencial efetuar uma simulação abrangente do circuito, a integridade do sinal e a análise da integridade da alimentação. Estas análises ajudam a identificar quaisquer potenciais problemas com a conceção do circuito, tais como interferência de sinal ou problemas de distribuição de energia. Ao resolver estes problemas antes do fabrico, pode evitar um retrabalho dispendioso ou a resolução de problemas mais tarde.
Verificar regras e restrições de design de PCB
Antes de prosseguir com o processo de fabrico, é fundamental verificar se o desenho da placa de circuito impresso cumpre as regras e restrições de desenho especificadas. Este passo garante que o desenho cumpre as normas e diretrizes de fabrico exigidas. Ao verificar estas regras e restrições, pode evitar quaisquer problemas de fabrico ou de qualidade que possam surgir durante o fabrico.
Revisão da lista de materiais e das regras de conceção para fabrico
Por último, é essencial rever a lista de materiais (BOM) e as regras de conceção para fabrico (DFM). A lista de materiais inclui uma lista de todos os componentes e materiais necessários para a montagem da placa de circuito impresso, enquanto as regras de DFM descrevem as diretrizes e especificações de fabrico. Ao rever estes documentos, pode garantir que a lista de materiais é exacta e completa e que o desenho está em conformidade com as regras DFM.
Como é fabricada a placa de circuito impresso
O fabrico de PCB envolve várias etapas que garantem a criação de uma PCB funcional e de alta qualidade. Trata-se de um procedimento complexo e intrincado que requer conhecimentos especializados e atenção aos pormenores. Cada passo desempenha um papel crucial para garantir a qualidade e a fiabilidade da PCB final. Ao compreenderem como funciona o fabrico de PCB, os engenheiros e os designers podem tomar decisões informadas durante o processo de conceção e fabrico, conduzindo a dispositivos electrónicos com melhor desempenho.
O processo de fabrico de PCB pode ser dividido nas seguintes etapas:
Criação de imagens do layout desejado
O primeiro passo é a criação de imagens da disposição desejada em laminados revestidos a cobre. Para o efeito, utiliza-se um software especializado para criar um esquema de desenho e, em seguida, técnicas de imagem para transferir o esquema para a superfície de cobre, utilizando um material fotossensível denominado fotorresistente. O desenho da placa de circuito impresso é impresso numa película, que é depois utilizada para expor o material fotorresistente à luz ultravioleta (UV). As áreas expostas à luz endurecem, enquanto as áreas não expostas permanecem macias.
Gravura ou remoção do excesso de cobre
Depois de a disposição desejada ser visualizada na superfície de cobre, o passo seguinte consiste em remover o excesso de cobre para revelar os traços e as almofadas, o que se designa por gravação. A gravação remove o excesso de cobre das camadas interna e superficial da placa para revelar os traços e as almofadas desejados. As áreas protegidas pelo fotorresiste endurecido permanecem intactas, enquanto o cobre exposto é dissolvido por uma solução de corrosão.
Criação do empilhamento de camadas de PCB
Uma vez removido o excesso de cobre, criamos o empilhamento de camadas de PCB através da laminação (aquecimento e prensagem) dos materiais da placa a altas temperaturas. Isto envolve a pressão e o aquecimento dos materiais da placa para formar uma estrutura sólida com o número de camadas desejado. Garante o alinhamento e a ligação corretos das diferentes camadas da placa de circuito impresso.
Perfuração de furos
Após o empilhamento das camadas, são efectuados orifícios na placa de circuito impresso para acomodar orifícios de montagem, pinos de passagem e vias. Estes orifícios permitem a colocação de componentes e interconexões entre camadas. Os orifícios perfurados são normalmente revestidos com um material condutor para garantir a continuidade eléctrica.
Revestimento
O passo seguinte é a galvanização. A placa de circuito impresso é depositada num banho de galvanoplastia, onde uma fina camada de metal, normalmente cobre, é depositada nas superfícies de cobre expostas e nos orifícios perfurados. Este processo de galvanização melhora a condutividade e assegura ligações fiáveis. O revestimento de cobre também permite aumentar a espessura dos traços de cobre ou criar orifícios de passagem revestidos.
Máscara de solda
Uma máscara de solda é aplicada à placa de circuito impresso para proteger os traços de cobre e evitar pontes de solda durante o processo de montagem. A máscara de solda é normalmente de cor verde, mas também pode ser de outras cores, como vermelho, azul ou preto.
Impressão serigráfica
A serigrafia é o processo de adicionar etiquetas de componentes, logótipos e outras marcações à superfície da placa de circuito impresso. Este passo ajuda na colocação e identificação dos componentes durante a montagem e a resolução de problemas.
Acabamento da superfície
O passo final no fabrico de PCB é a aplicação de um acabamento de superfície nas áreas de cobre expostas da PCB. O acabamento da superfície protege as áreas de cobre e facilita a soldadura durante a montagem, evitando a oxidação e melhorando a durabilidade da placa.
Os acabamentos de superfície comuns incluem HASL (Hot Air Solder Leveling), ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) e OSP (Organic Solderability Preservative).
Uma vez concluído o processo de fabrico da placa de circuito impresso, as placas acabadas são submetidas a inspecções e testes para garantir a sua funcionalidade antes da montagem ou expedição. O equipamento de teste automatizado é utilizado para identificar eventuais curtos-circuitos ou defeitos que possam comprometer o desempenho da placa de circuito impresso.
Como implementar um processo eficaz de fabrico de PCB
No que diz respeito ao fabrico de placas de circuito impresso, os processos de conceção e fabrico são frequentemente geridos por entidades diferentes. Na maioria dos casos, o fabricante contratado (CM) fabrica a placa de circuito impresso com base no projeto criado pelo fabricante do equipamento original (OEM). Para garantir um processo suave e eficaz, a colaboração entre estes grupos é essencial. Esta colaboração inclui discussões sobre componentes, considerações de design, formatos de ficheiro e materiais da placa.
Componentes
Para agilizar o processo de fabrico, o projetista deve consultar o fabricante sobre a disponibilidade dos componentes. Idealmente, o fabricante terá prontamente disponíveis todos os componentes exigidos pelo projeto. No entanto, se faltar algum componente, o projetista e o fabricante devem trabalhar em conjunto para encontrar um compromisso que permita um fabrico mais rápido sem comprometer as especificações mínimas do projeto.
Considerações sobre a conceção para fabrico (DFM)
A conceção para fabrico (DFM) é um aspeto crucial a considerar. O DFM centra-se na forma como o projeto pode progredir através das várias fases do processo de fabrico. Normalmente, o fabricante, muitas vezes o CM, fornece um conjunto de diretrizes DFM para as suas instalações. Estas diretrizes podem ser consultadas pelo OEM durante a fase de conceção. Ao incorporar estas diretrizes no design da placa de circuito impresso, o designer pode garantir que o design é compatível com o processo de produção do fabricante.
Formatos de ficheiros
A comunicação eficaz entre o OEM e o CM é vital para garantir o fabrico exato da placa de circuito impresso de acordo com as especificações de design do OEM. É essencial que ambas as partes utilizem os mesmos formatos de ficheiro para o desenho. Esta prática ajuda a evitar erros ou perda de informações que podem ocorrer quando os ficheiros têm de ser convertidos entre formatos diferentes.
Materiais do quadro
Os OEM podem conceber placas de circuitos impressos utilizando materiais mais caros do que o previsto pelo MC. Por conseguinte, é fundamental que ambas as partes cheguem a acordo sobre os materiais a utilizar. Os materiais escolhidos devem não só satisfazer os requisitos do projeto da placa de circuito impresso, mas também manter uma boa relação custo-eficácia para o comprador final.
Seguindo estas diretrizes e promovendo a colaboração entre o OEM e o CM, pode ser implementado um processo eficaz de fabrico de PCB. Esta colaboração assegura que o design é compatível com o processo de fabrico, que os componentes estão prontamente disponíveis e que o produto final cumpre as especificações desejadas, mantendo a sua rentabilidade.
Porque é que o processo de fabrico de PCB é importante
O fabrico de placas de circuito impresso é importante, uma vez que tem um impacto direto na capacidade de fabrico, na taxa de rendimento, na fiabilidade das placas de circuito impresso (PCB) e no desempenho global da PCB. As escolhas de conceção feitas durante o processo de fabrico podem ter uma influência significativa no desempenho global e na funcionalidade do produto final da placa de circuito impresso.
Capacidade de fabrico
Um aspeto crucial do fabrico de PCB é a capacidade de fabrico. As decisões de conceção, como as folgas entre os elementos de superfície, a seleção de materiais com coeficientes de expansão térmica (CTE) adequados e a criação de painéis adequados são fundamentais para garantir que a placa pode ser construída sem necessidade de nova conceção.
O facto de não se tomarem decisões adequadas sobre as especificações de fabrico durante a fase de conceção pode resultar em problemas durante o processo de fabrico.
Taxa de rendimento
A taxa de rendimento das placas de circuito impresso é outro fator importante influenciado pelo processo de fabrico. A especificação de parâmetros que ultrapassam os limites de tolerância do equipamento do fabricante contratado pode resultar num maior número de placas inutilizáveis.
Ao compreender o processo de fabrico e ao fazer escolhas de design informadas, a taxa de rendimento pode ser optimizada, reduzindo o desperdício e aumentando a eficiência global.
Fiabilidade
A fiabilidade é também uma consideração crítica. Dependendo da utilização prevista, as placas de circuito impresso são classificadas de acordo com parâmetros específicos definidos no IPC-6011, uma vez que é crucial para alcançar o nível desejado de fiabilidade do desempenho. O não cumprimento do nível de classificação necessário pode resultar num funcionamento inconsistente ou numa falha prematura da placa.
Desempenho global
O fabrico de PCB desempenha também um papel vital na durabilidade e eficiência globais dos dispositivos electrónicos. O processo de fabrico envolve a seleção de materiais adequados e técnicas de fabrico capazes de resistir a várias condições ambientais, garantindo que o dispositivo eletrónico pode funcionar de forma fiável em diferentes ambientes sem sofrer falhas prematuras ou avarias.
Compreender o processo de fabrico de PCB é essencial porque as escolhas de conceção feitas durante esta fase podem ter um impacto significativo em todo o ciclo de vida de desenvolvimento, produção e funcionamento da PCB. A incorporação do conhecimento do fabrico nas decisões de conceção pode ajudar a evitar atrasos desnecessários, custos de fabrico adicionais e problemas de desempenho. As regras e diretrizes de conceção para fabrico (DFM), baseadas nas capacidades do fabricante contratado, podem ser utilizadas para garantir resultados óptimos.
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