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 juntos. 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 da 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, em seguida, 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 da PCB em filme. Se for uma PCB de várias camadas, 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 da PCB.
Passo 2. Confecção de chapas
Limpe a placa de cobre. Se houver poeira, pode causar um circuito curto ou aberto no circuito final.
A figura abaixo é um exemplo de uma PCB de 8 camadas, que na verdade é composta de 3 laminados revestidos de cobre mais 2 filmes de cobre, que são então ligados com prepreg. A sequência de produção começa com as placas intermediárias (circuitos de camada 4 e 5), empilhadas em sucessão e, em seguida, fixas. A produção de PCB de 4 camadas é semelhante, incluindo uma placa central e dois filmes de cobre.
Passo 3. Camadas internas de PCB
Primeiro faça o circuito de duas camadas da placa central do meio. Depois que o CCL for limpo, 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 traço de PCB de duas camadas e o laminado revestido de cobre de camada dupla no filme de traço de PCB superior para garantir o empilhamento preciso dos filmes de traço de PCB superior e inferior.
A máquina irradia o filme fotossensível na folha de cobre com uma lâmpada UV. O filme transparente é curado na luz e ainda não há filme fotossensível curado. A folha de cobre coberta sob o filme curado é necessária para o layout da PCB, o que é equivalente ao papel da tinta da impressora a laser para a PCB manual. Além disso, a folha de cobre coberta pelo filme preto será corroída e o filme transparente curado será preservado.
Lave 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 a película fotossensível curada para expor a folha de cobre para o layout de PCB desejado.
Passo 4. Embarque e cheque
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 da PCB para encontrar erros.
As duas primeiras camadas de placas de PCB foram fabricadas.
Passo 5. Laminação
Uma nova matéria-prima chamada Prepreg é introduzida aqui, que é um adesivo entre a placa principal (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 prepreg foram pré-fixadas através do orifício de fiação e da placa de ferro inferior e, em seguida, a placa de núcleo acabada também é colocada no orifício de fiação e, finalmente, duas camadas de prepreg, uma camada de folha de cobre e uma camada de rolamento A placa de alumínio prensado cobre cobre a placa central.
Para melhorar a eficiência do trabalho, a fábrica empilha três placas de PCB diferentes antes de fixá-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 de PCB presa pela placa de ferro é colocada no suporte e, em seguida, enviada para a prensa de calor a vácuo para laminação. A alta temperatura derrete o epóxi no prepreg e mantém o núcleo e a folha de cobre juntos sob pressão.
Após a colagem, remova a placa de ferro superior pressionando a 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 a planicidade da folha de cobre na camada externa do PCB. Finalmente, o PCB retirado neste momento será coberto com uma folha de cobre lisa.
Passo 6. Faça os furos
Então, como conectar as 4 camadas de folhas de cobre na PCB que não estão em contato umas com as outras? Primeiro através de furos são feitos na PCB, em seguida, as paredes dos orifícios são metalizadas para conduzir eletricidade.
Coloque uma camada de alumínio no perfurador e coloque a PCB sobre ele. Como a perfuração é um processo relativamente lento, para melhorar a eficiência, 1 a 3 placas idênticas são empilhadas umas sobre as outras para perfurar furos, dependendo do número de camadas da PCB. Finalmente, cubra a PCB mais alta com uma camada de alumínio. As placas de alumínio superior e inferior são usadas para evitar que a folha de cobre na PCB se rasgue durante a perfuração.
Em seguida, você só precisa selecionar o programa de perfuração correto no computador, o resto é feito automaticamente pela máquina de perfuração. A broca é acionada pela pressão do ar, e a velocidade máxima pode atingir 150.000 rpm. Porque uma velocidade tão alta é suficiente para garantir a planicidade 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 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 da PCB de acordo com suas coordenadas XY corretas.
Passo 7. Precipitação química de cobre em furos
Como quase todos os projetos de PCB usam furos para conectar linhas em diferentes camadas, uma boa conexão requer um filme de cobre de 25 mícrons nas paredes dos furos. 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. Assim, 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 central interna PCB anterior. O layout da PCB é transferido para a folha de cobre por meio de filme de fotoimpressão e filme fotossensível. A única diferença é que os pontos positivos serão usados como placas.
A transferência do layout interno da PCB descrito acima usa subtração, com o negativo como a placa. A PCB é coberta 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 da PCB é protegido pelo filme curado. A transferência do layout da PCB da camada externa adota o método normal, e o filme positivo é a placa. A área não circuital é coberta por um filme fotossensível curado na PCB. Após a limpeza do filme não curado, a galvanoplastia é realizada. Lugares com filmes não podem ser eletroplaqueados, e lugares sem filmes são banhados com cobre e depois enlatados. Depois que o filme é removido, uma gravura alcalina é realizada e a lata é finalmente removida.
Coloque a PCB limpa 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 preso com clipes e chapeado de cobre. Como mencionado anteriormente, a fim de garantir condutividade suficiente do furo, o filme de cobre banhado 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 eletroplaqueado, o computador dá instruções para eletroplaquear 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 na PCB.
Em seguida, use um álcali forte para limpar a folha de cobre indesejada que cobre.
Finalmente, retire a camada estanhada na folha de cobre do layout da PCB com líquido de decapagem de estanho. Após a limpeza, o layout de PCB de 4 camadas está concluído.
