Fabricação de PCB: Guia Passo a Passo da Produção de Placas de Circuito Impresso

Circuito é a infraestrutura do mundo elétrico. Talvez da última vez que a maioria viu circuito tradicional conectado por fios ou cabos foi na aula de física. Por quê? A resposta é PCB.

1. O que é PCB?

PCB significa printed circuit board (placa de circuito impresso). É a placa gravada (etched) a partir de uma ou mais camadas de cobre laminadas sobre e/ou entre camadas de substrato não condutivo. Outros componentes como resistor e capacitor são geralmente soldados no PCB.

Ou seja, o PCB substitui o papel de fios ou cabos no circuito, e como resultado, aqueles emaranhados e consumidores de espaço fios ou cabos não são mais necessários.

PCBs podem ser unilaterais (single-sided), bilaterais (double-sided) ou multicamadas (multi-layer). O PCB unilateral tem apenas uma camada de cobre, enquanto o bilateral tem duas camadas de cobre nos dois lados da mesma camada de substrato.

Multicamadas significa PCB com camadas externas e internas de cobre, alternadas com camadas de substrato. PCBs multicamadas permitem densidade de componentes muito maior, pois trilhas nas camadas internas economizam espaço de superfície entre componentes.

2. Processo de fabricação de PCB

Princípio principal da tecnologia de fabricação de PCB é gravação (etching): projetar e definir o padrão do circuito antecipadamente, e então gravar o padrão na placa.

Como o PCB multicamadas é o mais complexo, usemo-lo como exemplo para introduzir o processo.

2.1 Projeto do padrão do circuito

Para iniciar a fabricação, geramos dados de fabricação usando CAD (projeto assistido por computador). Dados devem incluir padrões de cobre, arquivos de furação, inspeção, etc.

Subsequentemente, os dados do padrão são lidos no sistema CAM (manufatura assistida por computador) e replicados em uma máscara protetora.

2.2 Preparação da placa de substrato

A placa de substrato bruta vem em peça grande. Cortamos no tamanho projetado e limpamos a superfície para obter padrão de circuito de boa qualidade.

2.3 Padronização do cobre (Copper patterning)

• Colocar máscara protetora na placa de substrato.
• Expor placa a luz UV (ultravioleta).
• Desenvolver padrão do circuito removendo parte não exposta da máscara com solução química.
• Gravar o cobre por reação química. O cobre coberto pela máscara permanece para formar o circuito.
• Remover máscara e limpar placa. Realizar AOI (inspeção óptica automatizada) para verificar qualidade do circuito.

2.4 Empilhamento e prensagem de laminação (Layup and lamination press)

Empilhar várias placas padronizadas com prepreg. Colocar folha de cobre em cada lado da placa multicamadas. Prensar a vácuo a placa na máquina.

2.5 Furação CNC (controle numérico computadorizado) e eletrodeposição de cobre

Furar furos conforme projeto. Eletrodepositar cobre nos furos para conectar todas as camadas da placa.

2.6 Padronização do cobre (faces externas)

Repetir padronização do cobre nos dois lados da placa multicamadas.

2.7 Eletrodeposição no padrão de cobre

Eletrodepositamos mais cobre para engrossar o padrão do circuito e o cobre nos furos.

2.8 Aplicação de máscara de solda (Solder mask)

Para proteger o circuito na etapa seguinte de soldagem, precisamos de cobertura protetora, ou máscara de solda, deixando apenas o pad de solda exposto. Para formar máscara, aplicamos filme LPI (liquid photoimageable) em ambos os lados.

2.9 Tratamento de superfície

Processo HASL (Hot Air Solder Leveling) ou ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) para ajudar a garantir qualidade de soldagem do pad e prevenir oxidação.

2.10 Impressão de legenda (Legend printing)

Imprimir legenda em ambos os lados se necessário.

2.11 Teste final e embalagem

Realizar sequência de testes e então embalar a placa.

É tudo para este post. Se quiser saber mais sobre PCB ou tiver dúvidas, entre em contato!