O que é PCBA
O nome completo de PCBA é Printed Circuit Board Assembly, ou seja, Montagem de Placas de Circuitos Impressos, que se refere à montagem de componentes electrónicos, conectores, plug-ins, portas lógicas digitais, unidades de micro-controlo, etc. numa placa de circuitos impressos e, em seguida, uma variedade de processos, como a soldadura e a ligação, para torná-la um módulo funcional completo de um produto eletrónico.
Quais são os componentes comuns na placa de circuito impresso
1. componentes passivos
- Resistências (Resistência)
Função: Limitar o tamanho da corrente, derivação de tensão
Tipos mais comuns: resistências de película de carbono (económicas e práticas), resistências de película metálica (maior precisão), resistências de fio (aplicações de alta potência), resistências de chip (SMD, mainstream moderno)
Técnicas de identificação: código do anel de cor: 4-6 anéis coloridos para indicar o valor da resistência e a exatidão, código do chip: 3-4 dígitos para indicar o valor da resistência
Símbolo do circuito:Caixa retangular ou linha ondulada
- Condensador (Condensador)
Função: armazenamento de energia, filtragem, acoplamento
Principais tipos: condensadores electrolíticos (grande capacidade, polaridade), condensadores cerâmicos (boas caraterísticas de alta frequência), condensadores de tântalo (pequenas dimensões, elevada estabilidade), condensadores de película (elevada precisão)
Marcação do circuito: Início "C" (tal como C1, C2)
Pontos de seleção: valor da capacitância, valor da tensão suportável, coeficiente de temperatura
- Indutor (Indutor)
Função: filtragem, armazenamento de energia, estabilização da corrente
Principais categorias: indutores ocos (aplicações de alta frequência), indutores de ferrite (anti-interferência), indutores de chips (economia de espaço), indutores de potência (alta corrente)
Marcação do circuito: Início "L" (tal como L1, L2)
2. dispositivos semicondutores
- Diodo (Diodo)
Função: condutividade unidirecional, estabilização da tensão, emissão de luz
Tipos comuns: díodos rectificadores (como o 1N4007), díodos reguladores de tensão (como o 1N4742), díodos Schottky (baixa queda), LED (díodos emissores de luz), díodos TVS (anti-estáticos)
Marcação do circuito: "Início "D
- Transistor (Transistor)
Função: amplificação do sinal, controlo de comutação
Principais tipos: transístor (BJT), tubo de efeito de campo (MOSFET), IGBT (interrutor de alta potência)
Pacote: TO-92 (baixa potência), TO-220 (média potência), SOT-23 (SMD)
3. circuitos integrados
- CI analógico
Amplificadores operacionais, reguladores de tensão, conversores de dados (ADC/DAC)
- ICs digitais
Microcontrolador (MCU)
Memória (Flash, RAM), circuitos de portas lógicas
- ICs de sinal misto
Chips transceptores sem fios, ICs de interface de sensores
4. outros componentes importantes
- Conectores
Cabeçalho de pinos/conetor fêmea, interface USB/HDMI, conetor de placa para placa
- Componentes de proteção
Fusíveis, varistores, tubos de descarga de gás
- Componentes electromecânicos
Relé, interrutor, campainha
Que certificações são necessárias para os componentes
Requisitos de certificação específicos para diferentes tipos de componentes
Circuitos integrados: A certificação do sistema de gestão da segurança da informação ISO/IEC 27001 é necessária para garantir que a conceção e o fabrico cumprem as normas pertinentes.
Condensadores e resistências:A certificação RoHS é necessária para garantir que não contêm substâncias perigosas.
Conectores:É necessária a certificação UL ou outra certificação de segurança eléctrica para garantir a segurança durante a utilização.
Componentes LED:As certificações de segurança e desempenho são necessárias para garantir a conformidade em aplicações de iluminação e de visualização.
Dispositivos semicondutores: precisam de ser certificados AEC-Q100 para utilização em eletrónica automóvel.
Sensores: podem ser necessárias certificações específicas da indústria, como a ISO 13485 para eletrónica médica
Estas certificações não só garantem a qualidade e a segurança do produto, como também ajudam o produto a estar em conformidade no mercado.
O papel dos componentes comuns na placa de circuito impresso
1. resistência (Resistor)
Funções principais: limitação de corrente, distribuição de tensão, regulação de sinal
Aplicações típicas: fornecer a tensão de polarização adequada para o transístor, no circuito do sensor para ajustar o nível do sinal, como um componente de proteção do LED limitador de corrente
2. condensador
Funções principais: armazenamento de energia, filtragem de ruído, acoplamento de sinais
Aplicações típicas: filtragem de circuitos de alimentação (para eliminar ondulações), acoplamento de sinais em circuitos de áudio, desacoplamento de pinos de alimentação de circuitos integrados digitais
3. indutor
Funções principais: armazenamento de energia, filtragem de alta frequência, estabilização de corrente
Aplicações típicas: conversão de energia de fontes de alimentação comutadas, casamento de impedâncias em circuitos de RF, os principais componentes de filtros EMI
4.Diodo (Diodo)
Funções principais: condutividade unidirecional, regulação da tensão, proteção do circuito
Aplicações típicas: Circuito retificador de CA para CC, proteção contra sobretensão Díodo TVS, para evitar o circuito de proteção de inversão de potência
5.Transístor (Transístor)
Funções principais: amplificação do sinal, comutação eletrónica, controlo da corrente
Aplicações típicas: amplificação de sinais de áudio, circuitos lógicos digitais, controlo de acionamento de motores
6. circuito integrado (CI)
Funções principais: realização de funções electrónicas complexas
Aplicações típicas: microcontroladores (núcleo de controlo do sistema), amplificadores operacionais (processamento de sinais), CIs de gestão de energia
7. componentes electromecânicos
Interruptores: controlo de ligar/desligar o circuito
Conectores: ligação eléctrica entre módulos
Relé: pequena corrente para controlar grande corrente
Componentes de indicação e alarme
LED: indicação visual do estado de funcionamento
Buzzer: indicação de alarme sonoro
8.Componentes de proteção
Fusível: proteção contra sobreintensidades
Varistor: Proteção contra picos de tensão
Tubo de descarga de gás: proteção contra raios
9.Componentes do sensor
Sensor de temperatura: monitorização ambiental
Fotoresistor: Deteção da intensidade da luz
Acelerómetro:Deteção de movimento
Como identificar rapidamente os componentes de PCB
Observar a marcação: letras + números ao lado da numeração dos componentes
Observar a embalagem: os diferentes componentes têm uma forma típica de embalagem
Parâmetros de medição: utilizando um multímetro para medir as caraterísticas básicas do
Verificar as informações: de acordo com as especificações da consulta do modelo
PCB sobre os símbolos de componentes comuns
Na placa de circuito impresso, os símbolos comuns dos componentes incluem a resistência (R), a capacitância (C), a indutância (L), os circuitos integrados (IC), os díodos (D), os transístores (Q), os transformadores (T), etc.
Símbolos de diagramas de circuitos de caracteres
1. símbolos eléctricos básicos
- Categoria da fonte de alimentação
AC: símbolo de corrente alternada (linha ondulada)
DC: símbolo de corrente contínua (linha reta + linha pontilhada)
G: símbolo do gerador (círculo com G)
- Dispositivos de proteção
FU: Fusível (rutura central retangular)
FF: Fusível em queda (retângulo com barra)
FV: Dispositivo de proteção limitador de tensão (retângulo com seta)
2. símbolos do dispositivo de controlo
- Categoria do interrutor
QS: Interruptor de desconexão (barra de desconexão)
QF: Disjuntor (com símbolo de disparo)
SB: Interruptor de pressão (ligação de meio-círculo)
- Relés
KA: Relé instantâneo (com relâmpago na caixa)
KT: Relé de tempo (com relógio na caixa)
KH: Relé térmico (com linhas onduladas na caixa)
3.Símbolos dos instrumentos de medição
- Contador básico
PA: amperímetro (A no círculo)
PV: Voltímetro (V no círculo)
PPF: Medidor do fator de potência (cosφ no círculo)
- Medição da eletricidade
PJ: Contador ativo (Wh no círculo)
PJR: contador de potência reactiva (VARh em círculo)
4. motor e atuador
- Motor elétrico
M: Símbolo geral do motor elétrico (M em círculo)
MS: Motor síncrono (duplo círculo)
MA: Motor assíncrono (com barra no círculo)
- Atuador
YV: Válvula solenoide (retângulo com linha ondulada)
YM: Válvula motorizada (retângulo com engrenagem)
YE: atuador elétrico (retângulo com seta)
5. dispositivo indicador de sinal
- Luz indicadora
HR: luz vermelha (círculo sólido com H)
HG: luz verde (círculo sólido com G)
HY: Luz amarela (círculo sólido com Y)
- Dispositivo de sinalização
HA: Sinal acústico (símbolo de buzina)
HS: Sinal luminoso (símbolo de relâmpago)
HP: Sinal luminoso (retângulo com texto no interior)
6.Símbolos de componentes especiais
- Tipo de sensor
BL: Sensor de nível de líquido (trapezoidal com linhas onduladas)
BT: Sensor de temperatura (retângulo com termómetro)
BV: sensor de velocidade (retângulo com tacómetro)
- Eletrónica de potência
UR: Retificador de tiristor (triangular com porta)
UI: Inversor (retângulo com seta bidirecional)
UF: Inversor (retângulo com símbolo de frequência)
7.Cablagem e dispositivos de ligação
- Dispositivos de ligação
XT: Bloco de terminais (disposição circular dos pontos)
XB: Separadores de ligação (fios de ligação rectangulares)
XP/XS: ficha de ligação (símbolo de extremidade côncava)
- Sistema de barramento
W: Barramento de corrente contínua (fio sólido grosso)
WV: mini-barramento de tensão (linha pontilhada)
WCL: fecho de um pequeno barramento (com símbolo de interrutor)
O domínio destes símbolos é a base para a compreensão dos esquemas de circuitos e, com a experiência, será capaz de interpretar rapidamente uma variedade de desenhos eléctricos complexos.
Disposição dos componentes da placa de circuito impresso e conceção da cablagem
1. princípios básicos da disposição dos componentes
- Traçado de prioridades estratégicas
Primeiro, organize o núcleo do CI e os componentes de grande dimensão (como processadores, FPGA)
Em seguida, organizar os principais circuitos periféricos (circuitos de relógio, módulos de potência)
Por fim, coloque os pequenos componentes passivos (resistências, condensadores, etc.)
- Esquema de otimização do fluxo de sinais
De acordo com a sequência esquemática da direção do fluxo do sinal (entrada → processamento → saída)
Os caminhos de sinais críticos são minimizados (especialmente para sinais de alta velocidade)
Sinais sensíveis afastados de fontes de interferência (por exemplo, fonte de alimentação comutada)
- Simetria estética e equilíbrio funcional
Disposição com simetria de espelho para os mesmos módulos funcionais
Distribuição uniforme dos componentes na placa (para evitar distorções de peso)
Dissipação de calor equilibrada e compatibilidade electromagnética.
2. pormenores da apresentação profissional
- Disposição modular funcional
Separação rigorosa dos circuitos digitais/analógicos (espaçamento recomendado >5mm)
Isolamento separado para circuitos RF
Disposição centralizada dos módulos de alimentação eléctrica
- Especificação da distância de segurança
Componentes a partir do bordo da placa ≥ 5 mm (para evitar danos no processamento)
Entre os componentes da pastilha ≥ 2 mm (fácil de reparar)
Entre componentes de alta tensão ≥ 8mm (requisitos de segurança)
- Processamento de componentes especiais
Componentes geradores de calor:
Distribuição uniforme para evitar a concentração de pontos quentes
Manter afastado de componentes sensíveis ao calor (como condensadores electrolíticos)
Adicionar dissipadores de calor, se necessário
Componentes de alta frequência:
O mais próximo possível do centro do quadro
Manter afastado das portas de E/S
Utilizar proteção de terra
- Disposição dos condensadores de desacoplamento
Condensador de 0,1 μF em cada pino de alimentação
Distância de disposição <3mm (idealmente montado na parte de trás)
Quando vários condensadores são ligados em paralelo, são dispostos da menor para a maior capacidade.
3. estratégia de cablagem inteligente
- Dar prioridade aos sinais-chave
Sinais de relógio:
Largura de linha mais espessa (normalmente 8-12 mil)
Acompanhamento completo
Evitar curvas em ângulo reto
Sinais diferenciais:
Comprimento rigorosamente igual (erro <50 mil)
Alinhamento paralelo
Correspondência de impedância
- Técnicas de cablagem de alta densidade
Comece com BGA e outros dispositivos complexos
Percorrer primeiro as zonas mais densas
Utilizar uma transição diagonal de 45°
- Esquema de encaminhamento em camadas
Recomenda-se o empilhamento de camadas:
Camada superior: sinais críticos
Camada interior 1: placa de massa completa
Camada interior 2: Plano de potência
Camada inferior: Sinais comuns
Recomendação de sinais de alta frequência:
Alinhamento da linha da fita (camada interior)
Evitar zonas de divisão cruzada
Como efetuar o fabrico de PCBA
O fabrico de PCBA é um processo complexo e delicado que requer conhecimentos e equipamento especializados. Seguem-se os passos gerais para a produção de PCBA:
1.conceção do circuito: de acordo com os requisitos funcionais dos produtos electrónicos, conceber diagramas de circuitos e utilizar software EDA profissional, como o Altium Designer, etc., para a conceção de placas de circuitos.
2. fabrico de placas de circuitos impressos: a conceção do diagrama de circuitos impressos para a produção de uma placa de circuitos sólidos, que normalmente necessita de passar por fotolitografia, gravação, perfuração e outras etapas.
3.componente aquisição: de acordo com a conceção do circuito, aquisição dos componentes electrónicos adequados, incluindo resistências, condensadores, indutores, díodos, transístores, circuitos integrados, etc.
Montagem de componentes: a aquisição de componentes de acordo com os requisitos de conceção do circuito colocados na placa de circuito impresso, que normalmente tem de ser efectuada através do montador e de outros equipamentos especializados.
5.soldadura: componentes e soldadura de placas de circuitos impressos, incluindo a soldadura por onda, a soldadura por refluxo e outros métodos.
6.Testes: Testar o PCBA concluído, incluindo inspeção visual, testes eléctricos, testes funcionais, etc., para garantir que o seu funcionamento é correto e não tem defeitos.
7.Embalagem：Embalagem e rotulagem do PCBA testado, incluindo embalagem anti-estática, embalagem à prova de humidade, etc., para garantir a sua segurança no transporte e utilização do processo.
Áreas de aplicação de PCBA
A tecnologia PCBA foi profundamente integrada em vários domínios da sociedade moderna:
Eletrónica de consumo: o núcleo miniaturizado dos smartphones e tablets
Indústria automóvel: o centro nevrálgico da eletrificação e da condução inteligente
Equipamento médico: a linha de vida dos instrumentos de diagnóstico de alta precisão
Indústria 4.0: o núcleo de controlo dos sistemas de fabrico inteligentes
Indústria aeroespacial: a pedra angular tecnológica de equipamentos altamente fiáveis
Tendências de desenvolvimento futuro
1. tecnologia de integração heterogénea
A embalagem 2,5D/3D ultrapassa a limitação do plano
Integração da fotónica de silício para aumentar a largura de banda de transmissão
2.Transformação do fabrico verde
Popularização do processo sem chumbo
Aplicação de material reciclável
3. aplicação de gémeos digitais
A prototipagem virtual acelera o desenvolvimento
Manutenção Preditiva Inteligente
No processo de conceção e fabrico de PCBA, a seleção correta e a utilização racional dos componentes electrónicos são cruciais. Os projectistas têm de selecionar os tipos e especificações adequados de componentes electrónicos com base nos requisitos funcionais do circuito, nos requisitos de desempenho e nas considerações de custo. Simultaneamente, é também necessário ter em conta a disposição dos componentes, o processo de soldadura e a fiabilidade para garantir que a qualidade e o desempenho da placa de circuitos cumprem os requisitos previstos.