Uma placa de circuito impresso (PCB) é a placa da maioria dos dispositivos eletrônicos modernos que possui linhas e almofadas que conectam os vários pontos. Mesmo que seja uma placa pequena, seu processo de produção é muito complicado e delicado. Aqui estará uma introdução passo a passo ao processo de fabricação de PCB com fotos e vídeos.
Passo 1. Arquivo CAD PCB
O primeiro passo na produção de PCB é organizar e verificar o layout do PCB. Os fabricantes de PCB pegam arquivos CAD de empresas de design de PCB e os convertem em um formato unificado - Extended Gerber RS-274X ou Gerber X2, pois cada software CAD tem seu próprio formato de arquivo exclusivo. O engenheiro eletrônico verificará se o layout do PCB está em conformidade com o processo de fabricação, se há defeitos, etc.
Ao fazer PCBs em casa, o layout do PCB pode ser impresso em papel com uma impressora a laser e depois transferido para um laminado revestido de cobre. Durante o processo de impressão, como a impressora é propensa à falta de tinta e pontos de interrupção, é necessário reabastecer manualmente a tinta com uma caneta à base de óleo.
No entanto, as fábricas normalmente usam fotocópias para imprimir o layout do PCB em filme. Se for um PCB multicamadas, o filme de layout impresso de cada camada será organizado em ordem.
Os orifícios de alinhamento serão então perfurados no filme. Alinhar os furos é muito importante e é essencial alinhar as camadas do material do PCB.
Etapa 2. Fabricação de chapas
Limpe a placa de cobre. Se houver poeira, pode causar um curto-circuito ou circuito aberto no circuito final.
A imagem abaixo é um exemplo de um PCB de 8 camadas, que na verdade é composto por 3 laminados revestidos de cobre mais 2 filmes de cobre, que são então unidos com pré-impregnados. A sequência de produção começa com as placas intermediárias (circuitos das camadas 4 e 5), empilhadas sucessivamente e depois fixadas. A produção de PCB de 4 camadas é semelhante, incluindo uma placa central e dois filmes de cobre.
Etapa 3. Camadas internas de PCB
Primeiro faça o circuito de duas camadas da placa central do meio. Após a limpeza do CCL, a superfície será coberta com um filme fotossensível. O filme é curado pela luz para formar uma película protetora na folha de cobre.
Insira o filme de rastreamento de PCB de duas camadas e o laminado revestido de cobre de camada dupla no filme de rastreamento de PCB superior para garantir o empilhamento preciso dos filmes de rastreamento de PCB superior e inferior.
A máquina irradia o filme fotossensível na folha de cobre com uma lâmpada UV. O filme transparente é curado à luz e ainda não há filme fotossensível curado. A folha de cobre coberta sob o filme curado é necessária para o layout do PCB, o que equivale ao papel da tinta da impressora a laser para o PCB manual. Além disso, a folha de cobre coberta pelo filme preto será corroída e o filme transparente curado será preservado.
Enxágue o filme fotossensível não curado com soda cáustica, o filme curado cobrirá o circuito de folha de cobre desejado.
Em seguida, use uma base forte, como NaOH, para gravar a folha de cobre indesejada.
Retire o filme fotossensível curado para expor a folha de cobre para o layout de PCB desejado.
Etapa 4. Placa e Verificação
A placa principal foi produzida com sucesso. Em seguida, faça furos de alinhamento para facilitar o acesso a outros materiais.
Uma vez que a placa principal é laminada com outras, ela não pode ser modificada. Portanto, a inspeção de PCB é muito importante. A máquina irá comparar automaticamente com o layout do PCB para encontrar erros.
As duas primeiras camadas de placas PCB foram fabricadas.
Etapa 5. Laminação
Uma nova matéria-prima chamada Prepreg é introduzida aqui, que é um adesivo entre a placa central (camadas de PCB > 4) e entre a placa central e a folha de cobre externa, e também atua como um isolamento.
A folha de cobre inferior e duas camadas de pré-impregnado foram pré-fixadas através do orifício da fiação e da placa de ferro inferior e, em seguida, a placa do núcleo acabado também é colocada no orifício da fiação e, finalmente, duas camadas de pré-impregnado, uma camada de folha de cobre e uma camada de rolamento A placa de alumínio prensado cobre a placa do núcleo.
Para melhorar a eficiência do trabalho, a fábrica empilha três placas PCB diferentes antes de consertá-las. A placa de ferro superior é atraída magneticamente para facilitar o alinhamento com a placa de ferro inferior. Depois que as duas camadas de placas de ferro são alinhadas com sucesso inserindo os pinos de posicionamento, a máquina comprime o espaço entre as placas de ferro o máximo possível e, em seguida, as fixa com pregos.
A placa PCB presa pela placa de ferro é colocada no suporte e, em seguida, enviada para a prensa térmica a vácuo para laminação. A alta temperatura derrete o epóxi no pré-impregnado e mantém o núcleo e a folha de cobre juntos sob pressão.
Após a colagem, remova a placa de ferro superior pressionando o PCB. Em seguida, remova a placa de alumínio com suporte de pressão. A placa de alumínio também desempenha o papel de isolar diferentes PCBs para garantir o nivelamento da folha de cobre na camada externa do PCB. Finalmente, o PCB retirado neste momento será coberto com uma folha de cobre lisa.
Etapa 6. Faça os furos
Então, como conectar as 4 camadas de folhas de cobre no PCB que não estão em contato umas com as outras? Primeiro, são feitos furos passantes no PCB, depois as paredes dos furos são metalizadas para conduzir eletricidade.
Coloque uma camada de alumínio no perfurador e coloque o PCB nele. Como a perfuração é um processo relativamente lento, para melhorar a eficiência, 1 a 3 placas idênticas são empilhadas umas sobre as outras para fazer furos, dependendo do número de camadas do PCB. Por fim, cubra o PCB superior com uma camada de alumínio. As placas de alumínio superior e inferior são usadas para evitar que a folha de cobre no PCB rasgue durante a perfuração.
Em seguida, você só precisa selecionar o programa de perfuração correto no computador, o resto é feito automaticamente pela furadeira. A broca é acionada pela pressão do ar e a velocidade máxima pode chegar a 150.000 rpm. Porque uma velocidade tão alta é suficiente para garantir o nivelamento da parede do furo.
A substituição da broca também é feita automaticamente pela máquina de acordo com o programa. As menores brocas podem atingir um diâmetro de 100 mícrons, enquanto o diâmetro de um fio de cabelo humano é de 150 mícrons.
No processo anterior, o epóxi fundido era extrudado para fora do PCB, por isso precisava ser cortado. Aqui, a fresadora de cópia corta a periferia do PCB de acordo com suas coordenadas XY corretas.
Etapa 7. Precipitação química de cobre em furos
Como quase todos os projetos de PCB usam orifícios passantes para conectar linhas em diferentes camadas, uma boa conexão requer um filme de cobre de 25 mícrons nas paredes dos orifícios. A espessura do filme de cobre precisa ser alcançada por galvanoplastia, mas as paredes dos furos são compostas de resina epóxi não condutora e placa de fibra de vidro. Portanto, o primeiro passo é depositar uma camada de material condutor na parede do orifício para formar um filme de cobre de 1 mícron em toda a superfície do PCB por deposição química. Todo o processo de tratamento químico, limpeza, etc. é controlado pela máquina.
Em seguida, transfira a camada externa do PCB para a folha de cobre. O processo é semelhante ao princípio de transferência da placa de núcleo interno PCB anterior. O layout do PCB é transferido para a folha de cobre por meio de filme de fotoimpressão e filme fotossensível. A única diferença é que os positivos serão usados como placas.
A transferência do layout interno do PCB descrito acima usa subtração, com o negativo como placa. O PCB é coberto pelo filme fotossensível curado como um circuito, e o filme não curado é limpo. Depois que a folha de cobre exposta é gravada, o circuito de layout do PCB é protegido pelo filme curado. A transferência do layout da placa de circuito impresso da camada externa adota o método normal e o filme positivo é a placa. A área fora do circuito é coberta por um filme fotossensível curado no PCB. Após a limpeza do filme não curado, é realizada a galvanoplastia. Locais com filmes não podem ser galvanizados e locais sem filmes são revestidos com cobre e depois estanhados. Depois que o filme é removido, uma gravação alcalina é realizada e o estanho é finalmente removido.
Coloque o PCB limpo em ambos os lados da folha de cobre no laminador e pressione o molde fotossensível na folha de cobre.
Os filmes de layout de PCB superior e inferior impressos são fixados através dos orifícios e a placa PCB é colocada no meio. Em seguida, o filme fotossensível sob o filme transmissor de luz é curado pela irradiação da lâmpada UV, que é o circuito que precisa ser reservado.
Depois de limpar o filme fotossensível indesejado e não curado, inspecione a placa PCB.
O PCB é fixado com clipes e revestido de cobre. Como mencionado anteriormente, para garantir condutividade suficiente do furo, o filme de cobre revestido na parede do furo deve ter uma espessura de 25 mícrons, de modo que todo o sistema será controlado automaticamente pelo computador para garantir sua precisão.
Depois que o filme de cobre é galvanizado, o computador dá instruções para galvanizar uma fina camada de estanho. Em seguida, verifique se o revestimento de cobre e estanho tem a espessura correta.
Em seguida, uma linha de montagem automatizada completa completa o processo de gravação. Em seguida, limpe o filme fotossensível curado no PCB.
Em seguida, use um álcali forte para limpar a folha de cobre indesejada que cobre.
Por fim, retire a camada estanhada da folha de cobre do layout do PCB com líquido de decapagem de estanho. Após a limpeza, o layout do PCB de 4 camadas está completo.
