5 factos sobre placas PCB

5 factos sobre placas PCB

As placas PCB são placas finas feitas de um material isolante revestido de metal. O metal é então gravado em pequenos padrões que criam caminhos para a passagem da eletricidade. A placa é então montada com vários componentes metálicos utilizando solda. Isto constitui uma placa de circuito impresso. Existem vários tipos diferentes de placas de circuito impresso.

Componentes

Ao criar uma placa de circuito impresso, deve ter em conta os diferentes componentes que a constituem. Cada componente tem o seu próprio papel a desempenhar, mas, em conjunto, formam um sistema elétrico totalmente funcional. Como criador de uma placa de circuito impresso, é importante utilizar os componentes correctos para o dispositivo.

Há muitas formas de montar os componentes numa placa PCB. Um método é a montagem através de orifício, que envolve a ligação do componente a um orifício na placa. Depois, os cabos dos componentes são soldados à placa do outro lado. Outra forma é a montagem em superfície, que envolve a colocação dos componentes diretamente na placa. Esta opção poupa espaço na placa.

Tamanho

O tamanho das placas PCB é uma decisão crítica no processo de fabrico. O tamanho determina o rendimento de um painel. A espessura de uma placa é também uma consideração crucial. A espessura padrão das placas de circuito impresso é de 1,57 mm. No entanto, existem várias alternativas disponíveis.

Uma opção é a painelização. Este processo é comum para placas pequenas. O fabricante corta a placa de uma placa maior. O tamanho mínimo da placa é geralmente de 2,0″, mas as placas pequenas provavelmente necessitarão de painelização. O número de camadas é também uma consideração importante. O padrão é uma ou duas camadas, mas alguns fabricantes vão até 20 camadas. A espessura da placa de circuito impresso reflecte tanto a própria placa como a espessura das camadas internas individuais. Existem prémios para tolerâncias mais apertadas, como 0.030″.

Função

As placas PCB são uma parte essencial da eletrónica. Proporcionam uma forma de direcionar a energia num circuito elétrico e são muito duráveis. Foram concebidas para resistir ao calor, à humidade e à força física. Isto torna-as ideais para utilização numa variedade de ambientes perigosos. Para além disso, são extremamente seguros. Devido ao seu design único, é impossível tocar acidentalmente em dois ou mais contactos ao mesmo tempo.

O material utilizado para fabricar uma placa de circuito impresso tem um grande impacto no seu desempenho. A espessura de uma placa é determinada por uma série de factores, incluindo o teor de cobre. A espessura é frequentemente descrita em termos de cobre por pé quadrado, embora também possa ser medida em termos de micrómetros. Uma placa de circuito impresso típica de duas camadas consiste em cobre de um lado e uma camada à base de epóxi do outro. Estes dois componentes são depois ligados por uma cablagem à base de cobre.

Cor

Existem alguns factores que determinam a cor das placas PCB. O primeiro é a perceção da cor pelo olho humano. O olho humano consegue distinguir facilmente o vermelho, o azul e o verde do branco. O segundo fator é o processo de produção. Embora existam várias cores diferentes para PCBs, o verde é o mais fácil de produzir. É também mais amiga do ambiente do que as outras cores. Outras cores disponíveis são o vermelho, o amarelo, o azul e o roxo.

Aspectos como a estética e a possibilidade de venda podem também ser afectados pela cor das placas PCB. Por exemplo, as placas translúcidas podem ajudar os produtos a serem mais visíveis e mais apelativos. Além disso, a cor pode afetar a condução de calor e a refletividade. Isto pode ser particularmente importante para os produtos que utilizam iluminação LED.

História

As placas PCB percorreram um longo caminho desde os seus primórdios. As primeiras PCB eram de um só lado, com os circuitos de um lado e os componentes do outro. Estas primeiras placas eram muito eficazes na substituição de fios volumosos, e a sua utilização era cada vez mais favorecida em aplicações militares e outras. Durante a década de 1950, o desenvolvimento de PCB foi em grande parte da responsabilidade de agências governamentais, que necessitavam de sistemas de comunicação e de armamento fiáveis.

No final dos anos 60, o processo de desenvolvimento mudou radicalmente. Os programadores passaram das técnicas tradicionais de cablagem para um processo mais sofisticado conhecido como "Design for Test". O desenvolvimento deste processo exigiu que os projectistas planeassem os seus projectos tendo em conta o retrabalho futuro. Também separaram as equipas de fabrico e de conceção.

Tipos de placas PCB

Tipos de placas PCB

As placas PCB existem em muitos tipos. Existem variedades rígidas, convencionais, multicamadas e de face única. Cada uma tem um objetivo e uma aplicação específicos. Para saber mais sobre as PCB, continue a ler. Estas placas são utilizadas no fabrico a granel, rádio, impressoras e unidades de estado sólido, entre outros.

PCBs rígidos

As PCB rígidas são compostas por várias camadas, sendo a primeira camada o substrato. Normalmente, esta camada é feita de fibra de vidro FR4, que é mais rígida do que os fenólicos e os epóxis. Inclui também uma folha de cobre, que ajuda a transmitir dados ao longo de diferentes trajectos.

Os PCB rígidos são utilizados em aplicações pesadas e ligeiras e são altamente duráveis. Não estão sujeitas a distorção e podem suportar temperaturas e tensões elevadas. Isto torna-as ideais para aparelhos e dispositivos electrónicos. Além disso, estão em conformidade com a diretiva RoHS. Também podem ser facilmente reparados e montados.

Os PCB rígidos têm muitas utilizações na indústria automóvel. Podem ser utilizadas em veículos de tamanho moderado a grande. Devido aos seus laminados de alta temperatura, protegem os circuitos do ambiente agressivo e do calor do motor. Além disso, podem ser utilizadas em conversores de energia AC/DC. Os PCB rígidos são também utilizados em aviónica, incluindo instrumentos de aeronaves e unidades de energia auxiliares.

As PCB rígidas são o tipo de PCB mais comummente fabricado. São fabricadas a partir de materiais de substrato sólidos que impedem a deformação da placa de circuitos. A placa-mãe de um computador é um exemplo de uma PCB rígida. É constituída por várias camadas e liga todas as peças do computador. As PCB rígidas podem ser de uma face, de duas faces ou mesmo de várias camadas.

PCBs convencionais

Os PCB convencionais são compostos de hidrocarbonetos aromáticos constituídos por dois anéis de benzeno ligados entre si por uma ligação carbono-carbono. Estes compostos contêm até dez átomos de cloro e podem existir numa variedade de formas, desde resinas amareladas a líquidos viscosos. Os materiais resultantes apresentam excelentes propriedades dieléctricas e são resistentes a temperaturas elevadas e à degradação química. Estes materiais não se degradam na presença de luz, pelo que podem ser eliminados em segurança sem prejudicar o ambiente.

As PCB convencionais podem ser classificadas em dois tipos principais: rígidas e flexíveis. As PCB rígidas são o tipo mais comum de PCB e são mais frequentemente utilizadas para dispositivos que exigem que uma PCB se mantenha numa única forma. Estas placas de circuito podem ser de camada simples ou dupla. São geralmente menos dispendiosas do que as PCB flexíveis.

As placas de circuito impresso de uma face e de duas faces têm ambas as suas vantagens e desvantagens. As placas de circuito impresso de uma face são fáceis de conceber e fabricar e podem ser adquiridas a baixo preço em encomendas a granel. São adequadas para circuitos com complexidade intermédia. Exemplos comuns incluem fontes de alimentação, instrumentação e controlos industriais.

PCBs multicamadas

Os PCB multicamadas de alta tecnologia são concebidos para satisfazer os requisitos de configurações industriais complexas. Podem ser fabricadas com quatro, oito, dez, doze e catorze camadas. Os PCB multicamadas são adequados para aplicações que exigem robustez, como equipamento médico e hardware militar.

Normalmente, as PCB multicamadas são compostas por camadas de cobre e isolantes. Uma conceção adequada destas placas é crucial para um melhor desempenho elétrico. No entanto, uma placa mal concebida ou a escolha incorrecta de materiais pode diminuir o desempenho global e conduzir a emissões e diafonia mais elevadas. Além disso, camadas inadequadas podem aumentar a sensibilidade da placa de circuito impresso ao ruído externo.

Uma placa de circuito impresso multicamada é mais cara do que uma placa de circuito impresso normal. O processo de fabrico de placas multicamadas é mais complexo, exigindo desenhos de fabrico detalhados e planos de terra adicionais. A criação destes ficheiros de saída é mais eficiente com o software CAD moderno. Uma placa de circuito impresso multicamada pode colocar mais circuitos numa única placa e permite mais espaço.

PCBs de uma face

As placas de circuito impresso de uma face, também conhecidas como PCB de uma face, são um tipo de placa de circuito com apenas uma camada de material condutor. A placa tem um lado no qual os componentes electrónicos são montados e o outro lado é onde o circuito é gravado. Estas placas de face única são fáceis de fabricar e têm custos mais baixos do que as placas de circuito de dupla face. As placas de circuito impresso de uma face são amplamente utilizadas numa grande variedade de dispositivos electrónicos.

As placas PCB de uma face são utilizadas para dispositivos eléctricos muito simples e de baixo custo. Exemplos destes dispositivos são as placas de iluminação LED, rádios, circuitos de temporização e fontes de alimentação. No entanto, as PCB de uma face não são recomendadas para projectos complexos. Podem não ser capazes de fornecer funcionalidade suficiente para o seu projeto.

As placas PCB de uma face são frequentemente utilizadas para protótipos e projectos de amadores. São leves e podem resistir a uma variedade de condições. Além disso, são fáceis de substituir. Algumas das suas vantagens incluem a montagem de alta densidade, a montagem de elementos de alta densidade e a fixação mecânica.

Como mandar fazer uma placa de circuitos

Como mandar fazer uma placa de circuitos

Existem várias formas de fazer uma placa de circuito impresso. Desde a seleção de um fabricante até à realização de furos na placa, existem muitos métodos diferentes para criar a sua placa de circuito impresso. Quer necessite de um protótipo simples ou de uma placa de circuito avançada, existem vários passos para tornar a sua placa de circuito impresso numa realidade.

Adicionar informações a uma placa de circuitos

Adicionar informações a uma placa de circuito impresso pode envolver uma variedade de tarefas diferentes. A informação pode ser mecânica ou eléctrica, como formas de onda ou valores de componentes, ou pode ser tão simples como uma breve descrição do funcionamento do circuito. Outras informações que podem ser adicionadas à placa de circuito incluem a afinação e as gamas de temperatura.

Uma placa de circuitos é uma placa impressa que contém vários componentes electrónicos. É normalmente feita de cobre que foi gravado e está ligado a uma folha não condutora. Nos projectos básicos, os componentes ligados a uma placa de circuitos são soldados diretamente na placa, mas os projectos mais sofisticados podem conter componentes incorporados.

Fazer furos numa placa de circuitos

Fazer furos numa placa de circuitos requer precisão. O tamanho, a localização e o tipo de furos necessários dependem do tipo de PCB com que está a trabalhar e do tipo de componentes que vai montar. A perfuração de orifícios é uma parte essencial da montagem de PCBs e é essencial seguir as regras de design ao perfurar placas de circuito.

Ao fazer furos numa placa de circuitos, é necessário manter a placa limpa para evitar que as aparas de metal obstruam os furos. Quando os furos estiverem limpos, pode aplicar a solda. Para fixar firmemente a solda à volta dos orifícios, utilize um ferro de soldar. Este processo irá garantir que a solda fica bem aderida à placa.

Se pretender utilizar uma máquina de perfuração automática, pode utilizar gráficos e legendas de perfuração para garantir uma perfuração precisa. Isto ajudá-lo-á a evitar problemas como furos extra, furos em falta ou deslocações de furos, que podem levar a problemas de produção.

Colocação de componentes numa placa de circuitos

Ao mandar fazer uma placa de circuitos, é importante saber como colocar os componentes no espaço adequado. O tamanho da placa determina o espaço necessário para colocar cada componente, e um conjunto de correia transportadora exigirá que os componentes sejam espaçados da borda da placa para evitar danos durante o processamento. As dicas seguintes ajudá-lo-ão a decidir como colocar os componentes numa placa de circuitos.

Ao determinar a disposição dos componentes, deve também verificar a polaridade. Verifique o ânodo e o cátodo de cada condensador e a cabeça de cada CI. Além disso, verifique o espaço entre os orifícios e os traços. Também deve ter em conta a distância entre uma almofada de solda e um traço de cobre, e certificar-se de que não se sobrepõem.

Também vai querer escolher um substrato para a sua placa de circuito impresso. Algumas placas são feitas com fibra de vidro para ajudar a resistir à quebra, enquanto outras são feitas com folha de cobre ou um revestimento de cobre completo para ajudar a conduzir sinais eléctricos.

Seleção de um fabricante de PCB

Ao escolher um fabricante de placas de circuito impresso, há muitos factores a considerar. Em primeiro lugar, certifique-se de que examina as instalações e as capacidades da empresa. Em seguida, determine o mercado para o seu produto. Se estiver a vender para a América do Norte, poderá estar à procura de um fabricante de placas de circuito impresso diferente do que se estiver a vender para a Europa ou para a Ásia.

Outro fator importante a considerar ao escolher um fabricante de PCB é a experiência da empresa. Isto ajudá-lo-á a selecionar uma empresa que tenha os conhecimentos e a experiência necessários para produzir as suas placas de circuito impresso em tempo útil. Em segundo lugar, certifique-se de que escolhe uma empresa que ofereça um volume de produção suficientemente grande e um preço razoável.

Em terceiro lugar, certifique-se de que o fabricante de placas de circuito impresso possui as certificações adequadas. Procure as certificações ISO 9001 ou ISO 14001 para garantir que os processos de fabrico estão à altura. A utilização de um fabricante de PCB com estas certificações ajudá-lo-á a garantir a mais elevada qualidade e consistência.

Como montar uma placa de circuito impresso

Como montar uma placa de circuito impresso

Antes de começar a soldar, deve criar um desenho esquemático. Isto ajudá-lo-á a escolher os componentes necessários e a escolher a colocação correcta. Também pode utilizar uma máquina de recolha e colocação para o ajudar no processo. Depois de ter o esquema e os componentes seleccionados, pode começar a montar a placa.

Criação de um projeto esquemático

Se tiver um projeto para um circuito eletrónico, terá de criar um desenho esquemático. Estes diagramas estão repletos de informação, incluindo componentes, conectores e pinos. Devem ser etiquetados e dispostos pela ordem correcta. Estes diagramas são utilizados por pessoas que estão familiarizadas com eletrónica e circuitos.

Os esquemas são criados num sistema CAD eletrónico, especificamente concebido para desenhar placas de circuitos impressos. Um esquema é um diagrama do circuito eletrónico e utiliza símbolos e notações padrão da indústria para representar diferentes componentes. Cada componente físico terá um símbolo de identificação no esquema.

Depois de criar o desenho esquemático, o próximo passo é criar o layout da placa de circuito impresso e a lista técnica. O Altium Designer pode vincular automaticamente os dados esquemáticos com o layout da placa de circuito impresso e a lista técnica. Ao criar o layout da placa de circuito, o Altium Designer compila os dados esquemáticos. Em seguida, ele converte automaticamente o arquivo SchDoc em um arquivo PcbDoc. Em seguida, ele abre uma caixa de diálogo Ordem de modificação de engenharia, onde é possível listar os componentes individuais no esquema.

Utilizar uma máquina de recolha e colocação

As máquinas Pick and place são uma forma altamente eficiente de montar placas de circuitos. Podem colocar componentes na placa com uma precisão milimétrica, reduzindo o espaço que tem de ser atribuído a cada componente. As máquinas também permitem uma maior produtividade, ajudando os designers a criar PCB mais avançadas num período de tempo mais curto. Estas máquinas podem também reduzir o custo de produção de PCB.

A máquina Pick and Place é carregada com componentes e tem várias alimentações para cada componente. As várias alimentações da máquina podem receber bobinas, tubos ou mesmo pacotes de waffles. Como resultado, pode selecionar automaticamente as peças certas para a placa.

Utilizar uma chapa metálica

Quando estiveres pronto para montar a tua placa de circuito impresso, tens de começar por transferir o teu desenho para uma folha de metal. A folha tem de ser suficientemente grande para cobrir toda a placa de circuito impresso. Deve também certificar-se de que as aberturas da folha de metal correspondem ao padrão da placa de circuito impresso. A espessura da chapa metálica deve ser uniforme, pois mesmo um pequeno corte inferior pode causar problemas significativos numa fase posterior.

O núcleo metálico da placa de circuitos é o material mais espesso da placa. Esta camada metálica proporciona rigidez e mantém o circuito plano. Também fornece espessura suficiente para fixar o hardware de montagem. O lado da folha de metal exposto da placa é normalmente inacabado e não tem máscara de solda.

Pasta de solda

A pasta de solda é uma parte importante do processo de montagem da placa de circuito impresso. É utilizada para preencher orifícios na placa de circuito impresso para que os componentes eléctricos possam ser ligados. A camada de solda deve ser aplicada da forma correcta para garantir a fixação dos componentes. Para garantir que a camada de solda é corretamente aplicada, a placa de circuito impresso deve ter uma superfície plana. Para preencher orifícios de diferentes tamanhos, a pasta de solda deve ser aplicada seletivamente. Uma técnica comum para este efeito é a impressão da pasta de solda.

Ao projetar a placa de circuito impresso, é criado um stencil para que a pasta de solda possa ser aplicada com precisão. Estes stencils são frequentemente cortados a laser e são feitos de uma variedade de materiais. Os stencils podem ser feitos de Mylar, aço inoxidável ou poliimida.

Utilizar um stencil

A utilização de um stencil para montar traços numa placa de circuitos é um componente importante do processo de montagem de PCB. Pode ajudar a garantir que os traços estão exatamente alinhados. O stencil também pode ajudar a garantir que a pasta de solda é aplicada no local correto. Para utilizar um stencil, é necessário preparar previamente a superfície da placa de circuito impresso.

Existem vários tamanhos e formas de stencil disponíveis, e a escolha do stencil correto é essencial para garantir uma junção de solda bem sucedida. O tamanho e a espessura do stencil devem ser seleccionados de acordo com a disposição dos componentes. Além disso, o tamanho da abertura do stencil desempenha um papel crucial na determinação da quantidade de pasta de solda que é transferida. A utilização de pouca ou muita pasta de solda pode resultar em pontes e juntas fracas, o que pode afetar a funcionalidade da placa de circuito impresso final.