Fundamentos de PCB para Iniciantes: Uma Introdução Abrangente

Se você está começando a trabalhar com PCB e FPCB, deve estar se fazendo muitas perguntas sobre PCBs, ainda que sejam componentes vitais dos aparelhos que usamos em nossas casas.

PCBs permitiram que engenheiros conectassem componentes em um circuito de maneira mais organizada, eliminando a necessidade de ter muitos fios cruzando uns aos outros, o que pode levar a acidentes.

Note que a tecnologia moderna permite produção em larga escala, o que reduz significativamente os custos. Este artigo introduz você a aprender mais sobre PCB, o material usado na fabricação deles, o preço e o processo pelo qual passam.

Sumário

Capítulo 1O Que é Um PCB E Como É Feito?

Capítulo 2Fundamentos de PCBs Dupla Face - Introdução

Capítulo 3Espessura do Cobre do PCB

Capítulo 4PCB Dissipador de Calor - As Regras Que Você Precisa Saber

Capítulo 5Detalhamento dos Custos de Fabricação

Capítulo 6Conclusão

Sobre Fundamentos de PCB Para Iniciantes, se você está começando a trabalhar com PCB e FPCB, deve estar se fazendo muitas perguntas sobre PCBs, ainda que sejam componentes vitais dos aparelhos que usamos em nossas casas.

PCBs permitiram que engenheiros conectassem componentes em um circuito de maneira mais organizada, eliminando a necessidade de ter muitos fios cruzando uns aos outros, o que pode levar a acidentes.

Note que a tecnologia moderna permite produção em larga escala, o que reduz significativamente os custos. Este artigo introduz você a aprender mais sobre PCB, o material usado na fabricação deles, o preço e o processo pelo qual passam.

O Que é Um PCB E Como É Feito?

Uma Placa de Circuito Impresso (PCI) refere-se a uma placa feita de fibra de vidro, materiais laminados ou epóxi composto, que tem caminhos condutores que se conectam a diferentes componentes como resistores, transistores e circuitos integrados.

Ela suporta e conecta componentes elétricos via trilhas ou pads condutores. Componentes eletrônicos são soldados nas PCBs para realizar algumas funções específicas.

Figura 1 Placa PCB

O Substrato do PCB

Temos um flexível. PCBs e FPCB são feitos de camadas de materiais, incluindo o material base (referido como substrato), que determina se um PCB é rígido ou WellPCB oferece controladores de motor DC em mercados domésticos e internacionais. Também, o substrato usado determina a faixa de temperatura que seu PCB pode suportar.

O substrato é frequentemente feito colocando o material diretamente, borrifando com resina epóxi e rolando várias vezes até uma espessura aceitável. Outra consideração crítica é a permissividade/permeabilidade do PCB. Esta característica é essencial ao projetar placas para dispositivos com sinais de alta frequência.

O Cobre

Para uma placa de circuito impresso funcionar, ela deve ter uma única camada ou multi-camadas de cobre. Fabricantes podem escolher colocar a camada de cobre no topo ou em ambos os lados do substrato. Também é possível ter várias camadas que alternam entre o material do substrato e o cobre.

Temos muitas PCBs por aí com muitas camadas de cobre. Algumas delas têm mais de 16 camadas de cobre.

Geralmente, a espessura do cobre é mais fina que o substrato usado. O papel primário do cobre é transportar elétrons de um ponto a outro. Fabricantes ligam o cobre ao substrato aplicando uma combinação de calor e pressão.

Este processo de ligação garante a ligação entre o cobre e o substrato. Este processo torna resistente a quebras durante o processo de furação. O cobre também é um dos materiais que pode recuperar através de um processo de reciclagem.

A Máscara de Solda do PCB

Após o substrato e as camadas de cobre terem sido fundidas, é necessário que o revestimento seja protegido para reduzir as chances de cobre oxidar e enferrujar de uma forma que possa danificar o PCB. É, portanto, usar uma máscara de solda ao fazer camadas adicionais para proteger o PCB.

O substrato é tipicamente verde em cor. Mas então, o fabricante pode escolher qualquer outra cor dependendo de sua necessidade.

Processo de Fabricação de PCB

O processo de fabricação de PCBs começa montando o material requerido (incluindo o substrato e cobre). O substrato é então anexado ao cobre aplicando pressão e calor.

Por fim, o processo também envolve criar trilhas, remover cobre indesejado através de um processo de gravação, e testar a placa para falhas antes da produção.

Introdução aos Fundamentos de PCBs Dupla Face

Placas PCB tornaram-se cada vez mais parte da nossa eletrônica diária. As placas fornecem uma interface na qual podem soldar componentes.

PCBs podem ser de face única, dupla face ou multi-camadas. Placas PCB de face única são baratas, mas não podem ser implantadas em situações complexas. Forçou fabricantes a projetar e fabricar PCBs dupla face que podem ser usados em casos de alta densidade e complexos.

2.1 O que é PCB Dupla Face

Figura 2 PCB Dupla Face

Uma PCB dupla face é um tipo de PCB que oferece aos engenheiros a flexibilidade de interconectar circuitos e componentes em qualquer lado da placa. Permite ao usuário ter componentes soldados tanto na parte inferior quanto na superior da PCB. Eles permitem que fabricantes projetem painéis complexos que podem acomodar mais recursos para uso em situações difíceis.

Além de fornecer flexibilidade de interconexão, as placas também eliminam interferência eletromagnética. Esta capacidade torna o projeto de circuitos complexos muito mais fácil. As PCBs dupla face também tornaram possível o uso de PCBs em aplicações de tecnologia mais alta.

Permitir roteamento e rastreamento da camada superior para a camada inferior tornou as PCBs mais valiosas do que antes.

2.2 Vantagens de PCBs Dupla Face

PCBs dupla face oferecem aos engenheiros mais flexibilidade. Eles também abrigam incremento nas densidades de circuito ao longo do tempo. Estes fatores não se aplicam a engenheiros trabalhando em PCBs de face única. PCBs de Face Única têm espaço limitado para encaixar os componentes.

Em segundo lugar, PCBs dupla face são hoje em dia mais baratas e não apertam muito seu orçamento diário.

Por último, já que mais peças podem ser populadas em uma área menor, PCBs dupla face são pequenas em tamanho e podem ser utilizadas para fabricar dispositivos menores.

Espessura do Cobre do PCB

Placas PCB permitem o fluxo de corrente entre componentes. Elas fazem isso garantindo que as rotas no PCB não se sobreponham e tenham espaço suficiente entre elas.

Sobreposição de fios pode causar curto-circuitos e então usar uma placa PCB com espessura de cobre suficiente elimina este problema. Tipicamente, a espessura do cobre do PCB é medida em onças e determina se as trilhas podem fazer o trabalho para o qual foram projetadas ou não.

Figura 3 Espessura do Cobre do PCB

3.1 Espessura do Cobre do PCB

Espessura do cobre, portanto, refere-se aos resultados que você obtém quando 1oz de cobre é comprimido sobre uma área de um sq. Ft. de PCB. Ao projetar um PCB, os engenheiros devem converter onças em mils para ajudá-los a criar o PCB.

Figura 2 dá uma visão geral do que cobre e camadas de PCB aparecem como na forma de várias camadas.

3.2 Projetando Trilhas de Cobre

Engenheiros devem sempre permanecer alertas ao projetar PCBs. Eles precisam garantir que a espessura do PCB seja suficiente para atender a tudo que um circuito precisa.

Como engenheiro, você deve manter a espessura em 1oz. Para garantir que o PCB possa acomodar a quantidade especificada de corrente que deve fluir através dele.

Circuitos que requerem mais corrente devem ter sua espessura de cobre aumentada para minimizar resistência. Engenheiros de PCB podem realizar o cálculo para determinar a quantidade de espessura de cobre necessária ao projetar um circuito para realizar uma função específica.

A espessura do cobre pode às vezes afetar o custo da placa PCB. Também, a espessura do cobre determina o quão fácil é para o designer remover o cobre excedente através da gravação do PCB.

Assim, designers de PCB devem avaliar a espessura antes de projetar um PCB para ser colocado em uma aplicação especificada.

PCB Dissipador de Calor - As Regras Que Você Precisa Saber

À medida que a tecnologia PCB avança, novos desafios surgem, e assim os engenheiros devem trabalhar incansavelmente para superar as dificuldades.

A geração de calor que leva a temperaturas aumentadas nas placas é um problema que a maioria dos engenheiros se esforça para superar. Este desafio forçou designers a pensar fora da caixa e encontrar maneiras de minimizar geração de calor e perda elétrica.

A invenção dos dissipadores de calor é uma tal tentativa de regular temperaturas de circuito. Dissipadores de calor ajudam a distribuir calor uniformemente e minimizar temperaturas excessivamente concentradas.

Por exemplo, em circuitos que envolvem microprocessadores de alta velocidade, muito calor é dissipado. Sem dissipadores de calor para absorver o calor, altas temperaturas são capazes de danificar o componente.

Os CIs, em particular, geram muito calor e requerem dissipadores de calor para absorver e canalizar o excesso de calor.

Figura 4 Dissipador de Calor

4.1 Dissipadores de Calor Metálicos

Este tipo de dissipador de calor pode ser anexado a uma placa apertando com um parafuso através do furo. O dissipador de calor pode ser colado no corpo usando epóxi ou até fita térmica em alguns outros casos.

Quando o dissipador vem com molas e clipes, é possível encaixá-lo no componente que esquenta.

Note que um dissipador de calor em PCBs desempenha um papel crítico, principalmente onde um PCB é usado em circuitos com fluxo massivo de corrente. Por exemplo, semicondutores discretos como IGBTs, TRIACs e MOSFET geram muito calor, que deve encontrar seu caminho para fora do PCB (frequentemente via dissipador de calor).

4.2 Componentes SMD com Dissipador de Calor Embutido

Temos muitos componentes SMD que vêm com dissipadores de calor embutidos. Tais membros incluem PMICs e MOSFET. Estes dispositivos têm um dissipador de calor integrado conectado a um circuito e então conectado a um dreno.

4.3 Considerações de Design Térmico de PCB com Dissipador de Calor

Das discussões acima, é evidente que dispositivos de potência devem ter um layout de PCB adequado e dissipador(es) de calor para cuidar de questões térmicas que podem surgir quando o dispositivo está em uso.

4.4 Diretrizes de design a considerar ao lidar com dissipadores de calor

• Para um dissipador de calor dissipar um Watt de potência a uma temperatura de cerca de 40℃, ele deve ter uma seção transversal de 2,4 in2. Se um ventilador de resfriamento externo for usado, os valores reduzem para cerca de 1,2 in2 por watt.

• Se os dois métodos propostos falharem, é recomendado que você use dissipadores de calor genéricos.

Também, estenderá o cobre até as bordas da placa. • Note que os parâmetros acima assumem que camadas de cobre geralmente serão acopladas com componentes que geram calor. O argumento então implica que a camada de cobre se comportará como a camada térmica do seu PCB.

• Quando mais de 1 componente que gera muito calor for usado no PCB, é recomendado que você os coloque a alguns polegadas de distância um do outro. Permite que o PCB seja aquecido uniformemente.

• A transferência de calor é sempre maior quando o PCB tem mais vias. As vias estão em contato térmico com as partes do componente que está gerando calor.

• No caso de aplicações de alta potência, recomenda-se que você considere usar PCBs com peso de cobre aumentado entre os planos.

Detalhamento dos Custos de Fabricação

Montagem e produção de PCB é uma atividade tediosa que envolve tantos passos. Envolve os processos de coletar os materiais, prepará-los e fabricá-los em PCBs.

Também envolve gravar os PCBs, laminar, furar e embalá-los. Cada um destes passos vem com seu custo, consistindo no custo total de fabricação dos PCBs, que deve incluir no preço final de venda.

Como Fazer Detalhamento de Custos de Fabricação de PCB de cada parte?

5.1 O Custo do Material

Figura 5 Materiais de PCB

O custo de matérias-primas é o fator primário que determina o preço final dos PCBs. Ao entender o custo de fabricação, devemos considerar as camadas de um PCB, o material usado na fabricação, e o tamanho do PCB.

Ouro, níquel, cobre, prata, fibra de vidro, chumbo, resina epóxi e vários produtos químicos são alguns materiais que deve usar na fabricação de PCBs. Você também precisa estimar o número de componentes que precisam ser montados.

Também, o tipo de PCB a ser montado é crítico pois ajuda a determinar o custo final do PCB. Por exemplo, fabricar uma PCB dupla face é mais custoso que uma PCB de face única.

PCBs dupla face usam mais solda e requer que você faça uso da programação da máquina SMT. Estes requisitos aumentam o custo destes PCBs. Similarmente, fabricar PCB multi-camadas é mais custoso que a produção de PCB dupla face.

Note que os itens essenciais que aumentam o custo dos PCBs não são limitados apenas ao preço do material mas também a espessura dos PCBs, a Impedância que devem vir, e o diâmetro dos furos.

O custo também precisa incluir os componentes, transportar a distância do PCB. Outros fatores periféricos devem entrar em jogo ao computar o valor dos PCBs.

A espessura do cobre usado é um dos fatores que afetam o custo de produção. Usar cobre grosso aumenta impedância e permite que os PCBs sejam implantados em áreas que requerem mais corrente.

Outros fatores externos como energia, água e custo de transporte podem aumentar o custo de produção. Eles devem ser incluídos no cálculo do custo de produção de PCBs também.

5.2 Custo de Mão de Obra

Note que o custo de mão de obra também é crítico na determinação do preço final de fabricação de PCBs. Fabricantes também terão que incluir outras despesas indiretas no custo final dos PCBs. Estes custos são despesas da mão de obra trabalhando na fabricação de um PCB.

Deve considerar o custo de equipamento, segurança, iluminação, água e outras pequenas despesas indiretas na determinação do custo final de produção de cada PCB.

Outras indiretas adicionais como tratamento de sistema de águas residuais, aprovações, zoneamento e licenças também devem fazer parte do faturamento dos PCBs.

5.3 Tamanho da Placa

Um painel é um dos materiais essenciais usados na produção de placas de circuito impresso. O tamanho do painel usado é necessário ao calcular o custo total de um PCB. Placas que ocupam menor área do painel custarão menos. Também, aquelas que usam painéis que se encaixam melhor serão menos custosas.

5.4 A Quantidade de Peças Produzidas

A quantidade de peças requeridas é crítica porque determina o método de produção a ser usado. Produção em massa de PCBs envolve o uso de processos eficientes e automatizados que reduzem o custo significativamente.

5.4 Tempo de Entrega

Tempo de entrega é o tempo que leva para fabricar um PCB. Podemos fornecer tanto serviço de entrega regular quanto expresso; placas urgentes podem ser enviadas dentro de 24-48 horas. Você pode escolher um serviço adequado de acordo com sua agenda.

Frequentemente tentamos nosso melhor nível para fazer Detalhamento de Custos de Fabricação de PCB sem comprometer nossa qualidade.

O tempo de entrega de nossa fábrica também é assegurado.

Temos outros Guias Definitivos para reduzir Custos de PCB. Se você teve algum interesse, poderia conferi-los aqui.

Conclusão

Tendo levado você através do que são PCBs e alguns dos fatores que determinam o custo final dos PCBs, aposto que você está agora melhor posicionado para fazer seu pedido de PCB. Simplificamos este processo. Apenas visite wellpcb.com e faça um pedido online.

Por favor, note que sem observações especiais, todos os preços que cotamos são baseados na entrega padrão. Então, você precisa indicar nosso sistema de cotação online ou nos contatar sobre um pedido urgente. Ao fazer isso, seu pedido será processado como uma solicitação de prioridade máxima. (Por favor, note que nossos produtos atuais afetarão o tempo, ligue se o tempo for essencial).

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Figura 7 Vias de PCB

► Construções Rigid-Flex com mais de 2 Camadas Flex

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Tecnologia de fabricação de PCB e experiência, ajudando muitos clientes a resolver problemas. WellPCB, registrada na Austrália, é uma empresa filha da Uniwell Circuits Co., Ltd, que tem duas fábricas modernas de PCB, fundada em abril de 2007. Se você estiver interessado, pode visitar nossa página inicial.

Serviços Turnkey de Montagem de PCB. Como WELLPCB, visamos atingir a meta de produzir PCBs de alta qualidade e baixo custo. Somos focados em Fabricação de Placa de Circuito Impresso e Lista de Materiais (BOM) de um PCB para ser ajustado a bordo. -Somos dedicados a entregar pedidos mais rápidos e fáceis de clientes ao redor do mundo.

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