Conhecimento Essencial sobre Camadas de PCB para Projetos Eletrônicos

A placa de circuito impresso (PCI) continua sendo um nome familiar, embora alguns a conheçam como “placas de fiação impressa” ou “placas de circuito impresso”. Com a evolução da eletrônica, dos relés e tubos a vácuo para circuitos integrados e silício, o custo e o tamanho dos circuitos eletrônicos começaram a diminuir. A pressão para minimizar tamanho e custos de fabricação de produtos eletrônicos de consumo levou ao surgimento das placas de circuito impresso.

Uma PCI é uma placa que conecta diversos componentes eletrônicos em um só local, permitindo o roteamento de energia entre dispositivos físicos. As PCIs possuem diversas camadas. Para iniciantes, esses tipos de revestimentos podem ser confusos. No entanto, com uma compreensão básica, tudo se torna simples. Este artigo aborda assuntos sobre camadas de PCI: tipos, métodos de empilhamento, conectividade entre camadas e aplicação adequada.

Tipos Comuns de Camadas de PCI

As camadas de placa de circuito impresso consistem em 7 categorias: camadas de sinal, camada mecânica, planos internos (camada de terra/alimentação interna), camadas de serigrafia, camada de máscara de solda, camada de trabalho do sistema e outras.

Camadas de Sinal

Incluem camada inferior, superior, camada intermediária 30, camadas intermediárias 1 e 2. Servem para posicionamento de componentes e roteamento. Aqui, fios e outros objetos na superfície consistem em cobertura de cobre.

Camada Mecânica

Contêm informações indicativas sobre a placa e meios de montagem: linhas de dimensão física, dados, marcações dimensionais, informações de furos passantes, instruções de montagem, entre outros.

Planos Internos

Também chamados de camadas internas, servem para organização de fios de terra e linhas de alimentação. Os objetos ou linhas nestes níveis são livres de cobre ou, em outras palavras, não condutores. Desempenham papel ativo na distribuição de energia e terra na PCI.

Camada de Serigrafia

Utilizadas para desenhar contornos de componentes, informações de texto ou número de elementos na PCI.

Camada de Máscara de Solda

Verde, protege os traços contra curto-circuitos, principalmente quando a PCI acumula detritos.

Camada de Trabalho do Sistema

Exibem conexões elétricas entre pads, componentes e vias.

Outras

Incluem camadas de restrição (keep out), planos divididos, pasta de solda, multicamadas, entre outras.

Métodos Comuns de Empilhamento de Camadas de PCI

O empilhamento é necessário durante a fabricação de PCIs. O que é stack-up? É a disposição de camadas isolantes e de cobre que compõem a placa antes do layout. Além de permitir mais circuitos, o stack-up equilibra fabricação eficiente e de baixo custo, minimiza vulnerabilidade a radiação e ruído externo, e melhora a Compatibilidade Eletromagnética do projeto.

Existem vários métodos, mas os mais comuns são empilhamentos de 4, 6 e 8 camadas. Basicamente, o fabricante decide se a PCI terá quatro, seis ou oito camadas.

Conectividade entre Camadas de PCI

Para funcionalidade útil, é necessário conectar diferentes camadas da placa de circuito impresso, tornando-a uma única unidade. Sem conectividade, não há conexão condutiva entre as camadas. Existem três tipos principais: furo passante (through-hole), via cega (blind via) e via enterrada (buried via).

No projeto de PCIs, uma via consiste em dois pads em posições correspondentes em camadas diferentes, conectados eletricamente por um furo através da placa (through-hole). Vias cegas conectam camadas apenas de um lado da placa, enquanto vias enterradas conectam apenas camadas internas. Vias cegas não ficam expostas nas superfícies da placa.

Como Determinar a Quantidade de Camadas da Sua PCI

As camadas da PCI determinam a capacidade e a potência da placa. Muitos ficam confusos se uma placa de uma camada basta ou se é melhor usar quatro ou seis camadas. Embora o número de camadas dependa frequentemente do orçamento, outros fatores também influenciam:

• Aplicabilidade ou uso da sua PCI
• Tipo de operação ou frequência necessária
• Orçamento total do projeto
• Prazo de entrega da PCI
• Densidade e camadas de sinal necessárias

Como Aplicar Corretamente as Camadas no Layout da PCI

Após o projeto da PCI, o próximo passo é a colocação das diferentes camadas no layout. Instalação incorreta pode resultar em placa com funcionalidade abaixo do padrão. Existe, porém, uma maneira eficaz de posicionar corretamente essas camadas.

Na aplicação de camadas na fabricação de PCIs, há grandes chances de falhas de layout, que afetam negativamente a funcionalidade do produto final. O layout é realizado em duas etapas: laminação e montagem (lay-up). Os processos são semelhantes: uma prensa mecânica pressiona todas as camadas juntas no layout. Neste momento, pinos são perfurados nas folhas para mantê-las alinhadas. Dependendo da tecnologia, esses pinos são removidos, deixando as camadas assentadas no layout.

Finalidade da Placa de PCI Multicamada

Uma PCI multicamada consiste em três ou mais camadas condutivas de folha de cobre. Aparecem como várias PCIs de dupla face coladas e laminadas com camadas de isolamento térmico entre elas. Existem diversos benefícios:

• Menor tamanho que outras PCIs com mesma funcionalidade — vantajoso, pois a eletrônica moderna tende a dispositivos menores, compactos e potentes.
• Leves, alta mobilidade.
• Altamente duráveis e de alta qualidade devido ao planejamento envolvido.
• Mais flexíveis e potentes.

Essas vantagens tornam as PCIs multicamadas cada vez mais úteis em diversas aplicações.

Como Alinhar na Fabricação de PCIs Multicamadas

O processo de alinhamento não é difícil. Primeiro, cada camada passa por limpeza para preparação. Os furos perfurados anteriormente servem para alinhar camadas internas e externas. Para alinhamento bem-sucedido, um técnico as coloca em uma máquina chamada “visual punch” (perfurador visual).

Esta máquina empurra um pequeno pino através dos furos para alinhar as camadas. Em seguida, outra máquina de inspeção óptica verifica se não há defeitos.

Personalização das Camadas de PCI

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Resumo

Placas de circuito impresso conectam diversos componentes eletrônicos, permitindo roteamento de energia entre dispositivos físicos. A maioria dos gadgets eletrônicos usados diariamente contém PCIs. Estas consistem em várias camadas: duas, quatro, seis camadas, etc., dependendo do uso e orçamento.

Para funcionalidade útil, essas camadas empilhadas requerem excelente conectividade e alinhamento. Muitas empresas fabricam e montam PCIs. Mas se busca uma empresa confiável para todas as suas necessidades de PCI, não precisa procurar elsewhere; WellPCB está aqui para ajudar.