As placas de circuito impresso (PCB) são a base dos produtos electrónicos modernos. Embora muitos engenheiros se dediquem à conceção de PCB, poucos compreendem plenamente como é efetivamente fabricada uma placa de circuito impresso.
Compreender o processo de fabrico de PCB ajuda:
- Melhorar a conceção para a capacidade de fabrico (DFM)
- Reduzir o custo de produção
- Evitar problemas de qualidade
- Comunicar mais eficazmente com os fabricantes de PCB
Este artigo fornece uma explicação clara e passo a passo do processo de fabrico de placas de circuito impressoO sistema de gestão de resíduos é baseado em práticas de produção reais utilizadas por TOPFAST, um fabricante profissional de placas de circuito impresso que apoia o protótipo e a produção em massa.
Visão geral do processo de fabrico de PCB
Embora a complexidade das placas de circuito impresso possa variar, a maioria das placas de circuito impresso rígidas segue o mesmo fluxo de fabrico principal:
- Fabrico da camada interior
- Alinhamento e laminação de camadas
- Perfuração
- Revestimento de cobre
- Imagem e gravação da camada exterior
- Aplicação de máscara de solda
- Acabamento da superfície
- Impressão serigráfica
- Ensaios eléctricos e inspeção final
Cada etapa afecta diretamente qualidade, rendimento e custo.
Etapa 1 - Fabrico da camada interior
Imagiologia da camada interna
O fabrico começa com folhas laminadas revestidas a cobre. O padrão de circuito desejado é transferido para a superfície de cobre utilizando um fotorresistente e exposição UV.
Factores-chave:
- Precisão da largura e do espaçamento do traço
- Precisão no alinhamento de fotografias
- Ambiente de sala limpa
Gravação da camada interna
O cobre indesejado é quimicamente removido, deixando os traços de circuito necessários.
Do ponto de vista do fabrico:
- Os traços mais finos aumentam a dificuldade de gravação
- A sobrecondicionamento ou subcondicionamento afecta o rendimento
Na TOPFAST, os parâmetros de gravação da camada interna são optimizados para equilibrar precisão e estabilidade da produção.
Passo 2 - Alinhamento das camadas e laminação
Para PCB multicamadas, as camadas interiores são empilhadas com folhas de cobre pré-impregnadas e exteriores.
Processo de laminação
- O calor e a pressão unem todas as camadas
- O alinhamento preciso garante ligações via exactas
Impacto nos custos e na qualidade:
- Mais camadas aumentam os ciclos de laminação
- A laminação sequencial aumenta a complexidade e o custo
Etapa 3 - Perfuração
A perfuração cria orifícios para vias e condutores de componentes.
Perfuração mecânica
Utilizado para:
- Vias de passagem
- Furos de maiores dimensões
O custo de perfuração aumenta com:
- Diâmetros de furo mais pequenos
- Rácios de aspeto mais elevados
- Elevadas contagens de brocas
Perfuração a laser (PCBs avançados)
A perfuração a laser é utilizada para:
Este processo requer equipamento especializado e aumenta o custo de fabrico.
Passo 4 - Revestimento de cobre
Após a perfuração, os furos devem ser condutores de eletricidade.
Deposição de cobre sem eletrólise
Uma fina camada de cobre é depositada no interior dos orifícios perfurados para permitir uma ligação eléctrica entre as camadas.
Galvanoplastia
O cobre adicional é revestido para:
- Reforçar as vias
- Atingir a espessura de cobre necessária
A uniformidade da galvanização afecta diretamente a fiabilidade, especialmente em aplicações de alta corrente ou de alta fiabilidade.
Etapa 5 - Gravação de imagens e gravação da camada exterior
O padrão de circuito da camada exterior é formado utilizando um processo semelhante ao das camadas interiores.
Principais desafios:
- Manutenção da precisão dos traços após a galvanização
- Controlo da espessura do cobre
- Prevenção de curto-circuitos ou aberturas
O processamento da camada exterior tem um grande impacto sobre rendimento final.
Passo 6 - Aplicação da máscara de solda
Objetivo da máscara de solda
Máscara de soldadura:
- Protege os traços de cobre
- Evita a formação de pontes de solda
- Melhora o isolamento elétrico
As cores mais comuns são o verde, o preto, o azul e o vermelho. O verde continua a ser a opção mais económica e amplamente utilizada.
Factores de qualidade da máscara de solda
- Exatidão do registo
- Espessura da máscara
- Definição de abertura
A má qualidade da máscara de solda pode causar defeitos de montagem mais tarde.
Etapa 7 - Acabamento da superfície
O acabamento da superfície protege as almofadas de cobre expostas e garante a soldabilidade.
Opções comuns de acabamento de superfície
- HASL: Económica e amplamente utilizada
- ENIG: Superfície plana, maior fiabilidade
- OSP: Baixo custo, prazo de validade limitado
A TOPFAST recomenda acabamentos de superfície com base em requisitos de aplicação em vez de preferências por defeito.
Etapa 8 - Impressão serigráfica
A serigrafia acrescenta:
- Designadores de referência de componentes
- Marcações de polaridade
- Logótipos ou identificadores
Embora não seja eletricamente funcional, uma serigrafia transparente melhora a precisão da montagem e a manutenção.
Etapa 9 - Testes eléctricos e inspeção final
Ensaios eléctricos
Os testes eléctricos verificam:
- Continuidade
- Isolamento
- Ausência de calções e de abertura
Esta etapa é essencial para garantir a fiabilidade funcional.
Inspeção final da qualidade
A inspeção final pode incluir:
- Inspeção visual
- AOI (Inspeção Ótica Automatizada)
- Controlos dimensionais
Na TOPFAST, as normas de inspeção estão alinhadas com Requisitos IPC e especificações do cliente.
Como o processo de fabrico de PCB afecta o custo e a qualidade
Cada etapa de fabrico introduz:
- Variabilidade do processo
- Considerações sobre o rendimento
- Implicações em termos de custos
Os factores de custo comuns incluem:
- Elevadas contagens de camadas
- Pequenos tamanhos de broca
- Tolerâncias apertadas
- Acabamentos de superfície avançados
A compreensão de todo o processo permite aos designers otimizar os projectos de placas de circuito impresso em termos de custos e de capacidade de fabrico.
Perspetiva do fabricante: Como TOPFAST optimiza o fabrico de PCB
Como fabricante de PCB, a TOPFAST concentra-se em:
- Normalização de processos
- Feedback DFM precoce
- Tomada de decisões orientada para o rendimento
- Produção estável e escalável
Em vez de insistir em processos avançados desnecessários, a TOPFAST dá ênfase a concepções de fácil fabrico que proporcionam uma qualidade consistente.
Conclusão
O processo de fabrico de placas de circuito impresso é uma sequência de passos cuidadosamente controlada, cada um dos quais contribui para o desempenho, a fiabilidade e o custo da placa final.
Ao compreender a forma como os PCB são fabricados - desde o fabrico da camada interna até à inspeção final - os engenheiros e os compradores podem tomar melhores decisões de conceção e de fornecimento.
Com uma abordagem que coloca a produção em primeiro lugar, A TOPFAST ajuda os clientes a transformar projectos complexos em PCB fiáveis e rentáveis.
Perguntas frequentes sobre o processo de fabrico passo-a-passo de PCB
P: Quanto tempo demora o processo de fabrico de PCB? R: O fabrico normal de PCB demora normalmente 5 a 10 dias úteis, dependendo da complexidade e da quantidade.
P: Qual é o passo mais crítico no fabrico de PCB? R: Cada passo é importante, mas a perfuração e o revestimento são essenciais para a fiabilidade eléctrica.
P: O processo de fabrico de placas de circuito impresso é diferente para placas multicamadas? R: Sim. Os PCB multicamadas requerem passos adicionais de laminação e alinhamento.
P: Sim. Os PCB multicamadas requerem passos adicionais de laminação e alinhamento. R: Sim. Os desenhos alinhados com as capacidades de fabrico melhoram o rendimento e reduzem os custos.
P: Como é que a TOPFAST garante a qualidade do fabrico de PCB? R: A TOPFAST utiliza processos normalizados, revisão DFM e inspeção abrangente para garantir uma qualidade consistente.