Antes do projeto de PCB, recomenda-se que os projetistas de circuito façam um tour por uma loja de placas de PC e se comuniquem pessoalmente com os fabricantes sobre suas demandas de fabricação de PCB. Ajuda a evitar que os designers cometam erros desnecessários durante a fase de design. No entanto, à medida que mais empresas terceirizam suas pesquisas de fabricação de PCBs para fornecedores estrangeiros, isso se torna impraticável. Por esse motivo, apresentamos este artigo a fim de fornecer uma compreensão adequada das etapas do processo de fabricação de placas PCB. Esperamos que isso dê aos projetistas de circuitos e aos novos na indústria de PCB uma visão clara sobre como as placas de circuito impresso são fabricadas e evite cometer erros desnecessários.

Etapas do processo de fabricação de PCB

Etapa 1: Design e Saída

As placas de circuito devem ser rigorosamente compatíveis com um layout de PCB criado pelo projetista usando um software de design de PCB. O software de design de PCB comumente usado inclui Altium Designer, OrCAD, Pads, KiCad, Eagle etc. NOTA: Antes da fabricação de PCB, os projetistas devem informar o fabricante contratado sobre a versão do software de design de PCB usada para projetar o circuito, pois ajuda a evitar problemas causados ​​por discrepâncias.

Depois que o projeto da PCB é aprovado para produção, os projetistas exportam o projeto para um formato compatível com o fabricante. O programa usado com mais frequência é chamado Gerber estendido. A campanha publicitária de comida para bebês da década de 1980 buscava bebês lindos, e este software cria alguns descendentes lindamente projetados. Gerber também atende pelo nome de IX274X.

A indústria de PCB criou o Gerber estendido como o formato de saída perfeito. Diferentes softwares de design de PCB possivelmente exigem diferentes etapas de geração de arquivos Gerber, todos eles codificam informações vitais abrangentes, incluindo camadas de rastreamento de cobre, desenho de perfuração, aberturas, notações de componentes e outras opções. Todos os aspectos do design do PCB passam por verificações neste ponto. O software executa algoritmos de supervisão no projeto para garantir que nenhum erro passe despercebido. Os projetistas também examinam o plano em relação aos elementos relacionados à largura do trilho, espaçamento das bordas da placa, espaçamento de traços e furos e tamanho do furo.

Após um exame minucioso, os projetistas encaminham o arquivo PCB para PC Board Houses para produção. Para garantir que o projeto atenda aos requisitos de tolerâncias mínimas durante o processo de fabricação, quase todas as PCB Fab Houses executam a verificação do Projeto para Fabricação (DFM) antes da fabricação das placas de circuito.

Etapa 2: do arquivo ao filme

A impressão do PCB começa depois que os projetistas geram os arquivos esquemáticos do PCB e os fabricantes realizam uma verificação DFM. Os fabricantes usam uma impressora especial chamada plotter, que faz filmes fotográficos dos PCBs, para imprimir placas de circuito. Os fabricantes usarão os filmes para criar imagens dos PCBs. Embora seja uma impressora a laser, não é uma impressora a jato a laser padrão. As plotadoras usam tecnologia de impressão incrivelmente precisa para fornecer um filme altamente detalhado do design da PCB.

O produto final resulta em uma folha plástica com um negativo fotográfico da PCB em tinta preta. Para as camadas internas do PCB, a tinta preta representa as partes condutoras de cobre do PCB. A parte clara restante da imagem indica as áreas de material não condutor. As camadas externas seguem o padrão oposto: transparente para cobre, mas preto refere-se à área que será gravada. A plotter revela automaticamente o filme e o filme é armazenado com segurança para evitar qualquer contato indesejado.

Cada camada de PCB e máscara de solda recebe sua própria folha de filme transparente e preta. No total, uma PCB de duas camadas precisa de quatro folhas: duas para as camadas e duas para a máscara de solda. Significativamente, todos os filmes têm de corresponder perfeitamente entre si. Quando usados ​​em harmonia, eles mapeiam o alinhamento do PCB.

Para conseguir o alinhamento perfeito de todos os filmes, furos de registro devem ser perfurados em todos os filmes. A exatidão do furo ocorre ajustando a mesa sobre a qual o filme fica. Quando as pequenas calibrações da mesa levam a uma correspondência ideal, o furo é perfurado. Os furos caberão nos pinos de registro na próxima etapa do processo de imagem.

Etapa 3: Imprimindo as camadas internas: para onde irá o cobre?

A criação dos filmes na etapa anterior visa mapear uma figura do caminho do cobre. Agora é hora de imprimir a figura do filme em uma folha de cobre.

Esta etapa na fabricação de PCB prepara para fazer PCB real. A forma básica do PCB compreende uma placa laminada cujo material central é resina epóxi e fibra de vidro, também chamada de material de substrato. O laminado serve como corpo ideal para receber o cobre que estrutura a PCB. O material do substrato fornece um ponto de partida robusto e resistente à poeira para o PCB. O cobre é pré-ligado em ambos os lados. O processo envolve a remoção do cobre para revelar o design dos filmes.

Na construção de PCB, a limpeza é importante. O laminado com face de cobre é limpo e passado para um ambiente descontaminado. Durante esta fase, é vital que nenhuma partícula de poeira se acumule no laminado. Caso contrário, uma partícula errante de sujeira pode causar um curto-circuito ou permanecer aberto.

Em seguida, o painel limpo recebe uma camada de filme fotossensível denominado fotoresist. A fotorresiste compreende uma camada de produtos químicos fotorreagentes que endurecem após a exposição à luz ultravioleta. Isso garante uma correspondência exata entre os filmes fotográficos e a resistência fotográfica. Os filmes se encaixam em pinos que os mantêm no lugar sobre o painel laminado.

O filme e o cartão se alinham e recebem uma explosão de luz ultravioleta. A luz passa pelas partes transparentes do filme, endurecendo a fotorresiste no cobre por baixo. A tinta preta da plotadora impede que a luz atinja áreas que não devem ser endurecidas e devem ser removidas.

Após o preparo da placa, ela é lavada com uma solução alcalina que remove qualquer fotorresistência que não tenha sido endurecida. Uma lavagem final com pressão remove qualquer resto que tenha ficado na superfície. A placa é então seca.

O produto emerge com resistência cobrindo adequadamente as áreas de cobre que deverão permanecer na forma final. Um técnico examina as placas para garantir que nenhum erro ocorra nesta fase. Toda a resistência presente neste ponto denota o cobre que surgirá na PCB acabada.

Esta etapa se aplica apenas a placas com mais de duas camadas. Placas simples de duas camadas avançam para a perfuração. Placas de múltiplas camadas requerem mais etapas.

Passo 4: Removendo o Cobre Indesejado

Com a fotorresistência removida e a resistência endurecida cobrindo o cobre que desejamos manter, a placa segue para a próxima etapa: remoção indesejada de cobre. Assim como a solução alcalina removeu a resistência, uma preparação química mais poderosa corrói o excesso de cobre. O banho de solução de solvente de cobre remove todo o cobre exposto. Enquanto isso, o cobre desejado permanece totalmente protegido sob a camada endurecida de fotorresiste.

Nem todas as placas de cobre são criadas iguais. Algumas placas mais pesadas requerem maiores quantidades de solvente de cobre e durações variadas de exposição. Como observação lateral, placas de cobre mais pesadas requerem atenção adicional quanto ao espaçamento entre pistas. A maioria dos PCBs padrão depende de especificações semelhantes.

Agora que o solvente removeu o cobre indesejado, a resistência endurecida que protege o cobre preferido precisa ser lavada. Outro solvente realiza esta tarefa. A placa agora brilha apenas com o substrato de cobre necessário para o PCB.

Etapa 5: Alinhamento de camadas e inspeção óptica

Com todas as camadas limpas e prontas, elas exigem punções de alinhamento para garantir que todas estejam alinhadas. Os furos de registro alinham as camadas internas com as externas. O técnico coloca as camadas em uma máquina chamada punção óptica, que permite uma correspondência exata para que os furos de registro sejam perfurados com precisão.

Depois que as camadas são colocadas juntas, é impossível corrigir quaisquer erros que ocorram nas camadas internas. Outra máquina realiza uma inspeção óptica automática dos painéis para confirmar a total ausência de defeitos. O design original da Gerber, que o fabricante recebeu, serve de modelo. A máquina escaneia as camadas usando um sensor laser e compara eletronicamente a imagem digital com o arquivo Gerber original.

Caso a máquina encontre inconsistência, a comparação é exibida em um monitor para o técnico avaliar. Depois que a camada passa na inspeção, ela passa para os estágios finais de produção de PCB.

Etapa 6: Camada e ligação

Nesta etapa, a placa de circuito ganha forma. Todas as camadas separadas aguardam a sua união. Com as camadas prontas e confirmadas, elas só precisam ser fundidas. As camadas externas devem unir-se ao substrato. O processo acontece em duas etapas: camada e colagem.

O material da camada externa consiste em folhas de fibra de vidro pré-impregnadas com resina epóxi. A abreviação para isso é chamada de pré-impregnado. Uma fina folha de cobre também cobre a parte superior e inferior do substrato original, que contém os traços de cobre gravados. Agora é hora de colocá-los juntos.

A colagem ocorre sobre uma pesada mesa de aço com grampos metálicos. As camadas se encaixam com segurança em pinos presos à mesa. Tudo deve caber perfeitamente para evitar deslocamentos durante o alinhamento.

Um técnico começa colocando uma camada pré-impregnada sobre a bacia de alinhamento. A camada de substrato se ajusta ao pré-impregnado antes que a folha de cobre seja colocada. Outras folhas de pré-impregnado ficam em cima da camada de cobre. Finalmente, uma folha de alumínio e uma placa de cobre completam a pilha. Agora está preparado para prensagem.

Toda a operação passa por uma rotina automática executada pelo computador da prensa de colagem. O computador orquestra o processo de aquecimento da pilha, o ponto em que aplicar pressão e quando permitir que a pilha esfrie a uma taxa controlada.

Em seguida, ocorre uma certa descompactação. Com todas as camadas moldadas juntas em um super sanduíche de glória de PCB, o técnico simplesmente desembala o produto de PCB multicamadas. É uma simples questão de remover os pinos de retenção e descartar a placa de pressão superior. A bondade do PCB emerge vitoriosa de dentro de sua concha de placas prensadas de alumínio. A folha de cobre, incluída no processo, continua a compor as camadas externas do PCB.

Etapa 7: perfurar

Finalmente, os furos são feitos na placa da pilha. Todos os componentes programados para serem lançados posteriormente, como ligação de cobre por meio de furos e aspectos com chumbo, dependem da exatidão de furos de precisão. Os furos são perfurados na largura de um fio de cabelo - a broca atinge 100 mícrons de diâmetro, enquanto o cabelo tem em média 150 mícrons.

Para encontrar a localização dos alvos de perfuração, um localizador de raios X identifica os pontos adequados dos alvos de perfuração. Em seguida, furos de registro adequados são perfurados para fixar a pilha para a série de furos mais específicos.

Antes de perfurar, o técnico coloca uma placa de material tampão abaixo do alvo da perfuração para garantir que um furo limpo seja executado. O material de saída evita rasgos desnecessários nas saídas da broca.

Um computador controla cada micromovimento da furadeira – é natural que um produto que determina o comportamento das máquinas dependa de computadores. A máquina controlada por computador usa o arquivo de perfuração do projeto original para identificar os pontos adequados para perfurar.

As brocas usam fusos pneumáticos que giram a 150.000 rpm. Nessa velocidade, você pode pensar que a perfuração acontece num piscar de olhos, mas há muitos furos para fazer. Um PCB médio contém bem mais de cem pontos intactos. Durante a perfuração, cada um precisa de seu momento especial com a furadeira, por isso leva tempo. Posteriormente, os orifícios abrigam as vias e os orifícios de montagem mecânica da placa de circuito impresso. A fixação final destas peças ocorre posteriormente, após o chapeamento.

Após a conclusão da perfuração, o cobre adicional que reveste as bordas do painel de produção é removido por uma ferramenta de perfilagem.

Etapa 8: Chapeamento e Deposição de Cobre

Após a perfuração, o painel passa para o revestimento. O processo funde as diferentes camadas usando deposição química. Após uma limpeza completa, o painel passa por uma série de banhos químicos. Durante os banhos, um processo de deposição química deposita uma fina camada – com cerca de um mícron de espessura – de cobre sobre a superfície do painel. O cobre vai para os furos recentemente perfurados.

Antes desta etapa, a superfície interior dos furos expõe simplesmente o material de fibra de vidro que constitui o interior do painel. Os banhos de cobre cobrem completamente, ou revestem, as paredes dos furos. Aliás, todo o painel recebe uma nova camada de cobre. Mais importante ainda, os novos buracos estão cobertos. Os computadores controlam todo o processo de imersão, remoção e procissão.

Etapa 9: imagem da camada externa

Na Etapa 3, aplicamos resistência fotográfica ao painel. Nesta etapa, fazemos isso novamente - só que desta vez, criamos imagens das camadas externas do painel com design de PCB. Começamos com as camadas em uma sala estéril para evitar que quaisquer contaminantes grudem na superfície da camada e, em seguida, aplicamos uma camada de fotorresistente ao painel. O painel preparado passa para a sala amarela. As luzes UV afetam a resistência à foto. Os comprimentos de onda da luz amarela não carregam níveis de UV suficientes para afetar a fotorresistência.

As transparências em tinta preta são fixadas por pinos para evitar desalinhamento com o painel. Com o painel e o estêncil em contato, um gerador os irradia com alta luz UV, o que endurece a fotorresistência. O painel passa então para uma máquina que remove a resistência não endurecida, protegida pela opacidade da tinta preta.

O processo representa uma inversão das camadas internas. Finalmente, as placas externas passam por inspeção para garantir que toda a fotorresistência indesejada foi removida durante a etapa anterior.

Etapa 10: Chapeamento

Voltamos para a sala de chapeamento. Como fizemos na Etapa 8, galvanizamos o painel com uma fina camada de cobre. As seções expostas do painel do estágio de fotorresistência da camada externa recebem a galvanoplastia de cobre. Após os banhos iniciais de cobreagem, o painel geralmente recebe estanhamento, o que permite a retirada de todo o cobre que ficou na placa programada para remoção. O estanho protege a seção do painel que deverá permanecer coberta com cobre durante a próxima etapa de gravação. A gravação remove a folha de cobre indesejada do painel.

Etapa 11: Gravura Final

O estanho protege o cobre desejado nesta fase. O cobre exposto indesejado e o cobre abaixo da camada de resistência restante são removidos. Novamente, soluções químicas são aplicadas para remover o excesso de cobre. Enquanto isso, o estanho protege o valioso cobre durante esta fase.

As áreas condutoras e as conexões estão agora devidamente estabelecidas.

Etapa 12: Aplicação de máscara de solda

Antes da máscara de solda ser aplicada em ambos os lados da placa, os painéis são limpos e cobertos com tinta epóxi para máscara de solda. As placas recebem uma explosão de luz UV, que passa através de um filme fotográfico de máscara de solda. As porções cobertas permanecem não endurecidas e serão removidas.

Finalmente, a placa passa para um forno para curar a máscara de solda.

Etapa 13: Acabamento de Superfície

Para adicionar capacidade extra de soldagem ao PCB, nós o revestimos quimicamente com ouro ou prata. Alguns PCBs também recebem almofadas niveladas com ar quente durante este estágio. O nivelamento com ar quente resulta em almofadas uniformes. Esse processo leva à geração de acabamento superficial. PCBCart pode processar vários tipos de acabamento superficial de acordo com as demandas específicas dos clientes.

Etapa 14: serigrafia

A placa quase concluída recebe escrita a jato de tinta em sua superfície, usada para indicar todas as informações vitais relativas ao PCB. O PCB finalmente passa para a última etapa de revestimento e cura.

Etapa 15: Teste Elétrico

Como precaução final, um técnico realiza testes elétricos na PCB. O procedimento automatizado confirma a funcionalidade da PCB e sua conformidade com o projeto original. Na PCBCart, oferecemos uma versão avançada de testes elétricos chamada Flying Probe Testing, que depende de sondas móveis para testar o desempenho elétrico de cada rede em uma placa de circuito nua.

Etapa 16: Criação de perfil e V-Scoring

Agora chegamos à última etapa: cortar. Placas diferentes são cortadas do painel original. O método empregado centra-se no uso de uma fresadora ou de uma ranhura em V. Uma tupia deixa pequenas abas ao longo das bordas da placa enquanto a ranhura em V corta canais diagonais ao longo de ambos os lados da placa. Ambas as formas permitem que as placas saiam facilmente do painel.

Precisa de alguém para fabricar seu PCB? JIEFU pode ajudar!

Como você pode ver, muito trabalho é necessário no processo de fabricação da placa de circuito impresso. Para garantir que os PCBs sejam fabricados com a qualidade, desempenho e durabilidade esperados, você deve escolher um fabricante que tenha alto nível de especialização e foco na qualidade em cada etapa.

Com a ideia de que nosso sucesso é medido pelo sucesso de nossos clientes, focamos no cuidado e atenção aos detalhes que cada etapa de fabricação de PCB exige. Também oferecemos embalagem a vácuo, pesagem e entrega para garantir que seu pedido de PCB chegue com segurança e sem danos. Até agora, temos placas de circuito impresso para empresas de todos os tamanhos, em mais de 80 países, e pretendemos entregar nossos PCBs fabricados a todos os cantos do mundo nos próximos anos.

Oferecemos protótipo de PCB de giro rápido, produção em massa de PCB e serviços de montagem. A cotação é sempre rápida e GRATUITA.

OU confira os artigos a seguir para saber mais sobre nossos serviços. Se você tiver dúvidas ou preferir discutir conosco diretamente, envie-nos uma mensagem aqui.