Uma placa de circuito impresso (PCB) é a placa da maioria dos dispositivos eletrônicos modernos que possui linhas e pads que conectam os vários pontos entre si. Mesmo sendo uma tábua pequena, seu processo de produção é muito complicado e delicado. Aqui vai uma introdução passo a passo do processo de fabricação de PCB, com fotos e vídeos.
Passo 1. Arquivo CAD de PCB
O primeiro passo na produção de PCB é organizar e verificar o layout da PCB. Os fabricantes de PCB pegam arquivos CAD de empresas de design de PCB e os convertem em um formato unificado - Gerber RS-274X Estendido ou Gerber X2, já que cada software CAD possui seu próprio formato de arquivo único. O engenheiro eletrônico então verifica se o layout da PCB está em conformidade com o processo de fabricação, se há defeitos, etc.
Ao fabricar PCBs em casa, o layout da 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 a pontos de quebra, é necessário reabastecer a tinta manualmente com uma caneta à base de óleo.
No entanto, as fábricas normalmente utilizam fotocópias para imprimir o layout da PCB em filme. Se for uma PCB multicamada, o filme impresso de layout de cada camada será organizado em ordem.
Os furos 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. Fabricação de placas
Limpe a placa de cobre. Se houver poeira, pode causar um curto ou circuito aberto no circuito final.
A imagem abaixo é um exemplo de uma PCB de 8 camadas, que na verdade é composta por 3 laminados revestidos de cobre mais 2 filmes de cobre, que são então colados com pré-impregnado. A sequência de produção começa com as placas intermediárias (circuitos das camadas 4 e 5), empilhadas em sucessão e depois fixas. A produção de PCB de 4 camadas é semelhante, incluindo uma placa de núcleo e dois filmes de cobre.
Passo 3. Camadas internas de PCB
Primeiro, faça o circuito de duas camadas da placa central central. Após a limpeza do CCL, a superfície será coberta por um filme fotossensível. O filme é curado pela luz para formar uma película protetora sobre a folha de cobre.
Insira o filme traço de duas camadas para PCB e o laminado revestido de cobre de dupla camada no filme traço superior para garantir o empilhamento preciso dos filmes traços 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 da PCB, que é equivalente ao papel da tinta de impressora a laser para PCB manual. Além disso, a folha de cobre coberta pelo filme preto será corroída, e a película transparente curada será preservada.
Enxágue o filme fotossensível não curado com soda cáustica, pois o filme curado cobrirá o circuito desejado de folha de cobre.
Depois, use uma base forte, como NaOH, para remover a folha de cobre indesejada.
Descolhe o filme fotossensível curado para expor a folha de cobre para o layout desejado da PCB.
Passo 4. Quadro e Cheque
A placa central foi produzida com sucesso. Depois, faça furos de alinhamento nela para facilitar o acesso a outros materiais.
Uma vez que a placa central é laminada com outras, não pode ser modificada. Portanto, a inspeção de PCB é muito importante. A máquina compara 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 central (camadas da PCB > 4) e entre a placa central e a folha externa de cobre, além de atuar como isolante.
A folha de cobre inferior e duas camadas de pré-impregnado foram pré-fixadas através do furo de fiação e da placa inferior de ferro, e então a placa de núcleo acabada também é colocada no furo da fiação, e finalmente duas camadas de pré-incrustação, uma camada de folha de cobre e uma camada de placa de alumínio prensado cobrem a placa central.
Para melhorar a eficiência do trabalho, a fábrica empilha três placas PCB diferentes antes de fixá-las. A placa superior de ferro é atraída magneticamente para facilitar o alinhamento com a placa inferior. Após as duas camadas de placas de ferro serem alinhadas com sucesso inserindo os pinos de posicionamento, a máquina comprime o espaço entre as placas de ferro o máximo possível e então as fixa com pregos.
A placa de PCB fixada pela placa de ferro é colocada no suporte e então enviada para a prensa térmica a vácuo para laminação. A alta temperatura derrete o epóxi do pré-impregnado e mantém o núcleo e a folha de cobre juntos sob pressão.
Após a colagem, remova a placa superior de ferro que pressiona a PCB. Depois, remova a placa de alumínio com suporte de pressão. A placa de alumínio também desempenha o papel de isolar diferentes PCBs para garantir a planitude da folha de cobre na camada externa da PCB. Por fim, a placa de circuito comprimido retirada nesse momento será coberta com uma folha de cobre lisa.
Passo 6. Furar os furos
Então, como conectar as 4 camadas de folhas de cobre na placa que não estão em contato entre si? Primeiro, furos de passagem são feitos na PCB, depois as paredes dos furos são metalizadas para conduzir eletricidade.
Coloque uma camada de alumínio no perfurador e coloque a placa de circuito (PCB) sobre ela. Como a perfuração é um processo relativamente lento, para melhorar a eficiência, de 1 a 3 placas idênticas são empilhadas umas sobre as outras para furar furos, dependendo do número de camadas da PCB. Por fim, cubra a placa de placa superior com uma camada de alumínio. As placas de alumínio superior e inferior são usadas para evitar que a folha de cobre da PCB rasgue durante a furação.
Em seguida, basta selecionar o programa correto de furação no computador, o restante é feito automaticamente pela máquina de furar. A broca é acionada pela pressão do ar, e a velocidade máxima pode chegar a 150.000 rpm. Porque essa velocidade alta é suficiente para garantir a planicidade da parede do buraco.
A substituição da broca também é feita automaticamente pela máquina conforme o programa. As menores brocas podem atingir um diâmetro de 100 micrômetros, enquanto o diâmetro de um cabelo humano é de 150 micrômetros.
No processo anterior, epóxi fundido era extrudido da PCB, então precisava ser cortado. Aqui, a fresadora de cópias 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 passantes para conectar linhas em diferentes camadas, uma boa conexão requer um filme de cobre de 25 micrômetros nas paredes dos furos. A espessura do filme de cobre precisa ser alcançada por eletrodeposição, mas as paredes dos furos são compostas por resina epóxi não condutora e placa de fibra de vidro. Então, o primeiro passo é depositar uma camada de material condutor na parede do furo para formar um filme de cobre de 1 micrômetro 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 da placa para a folha de cobre. O processo é semelhante ao princípio de transferência da placa de núcleo interno da PCB anterior. O layout da PCB é transferido para a folha de cobre por meio de fotoimpressão de filme e filme fotossensível. A única diferença é que os positivos serão usados como tábuas.
A transferência do layout interno da PCB descrita acima usa subtração, com o negativo como placa. A placa de circuito é coberta pelo filme fotossensível curado como um circuito, e o filme não curado é limpo. Após a folha de cobre exposta ser 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 fora do circuito é coberta por um filme fotossensível curado na placa de circuito (PCB). Após a limpeza do filme não curado, é realizada a galvanoplastia. Lugares com filmes não podem ser eletrochapados, e lugares sem filmes são banhados com cobre e depois estanhados. Após a remoção do filme, é realizada uma gravação alcalina e a estanha é finalmente removida.
Coloque a PCB limpa dos dois lados da folha de cobre na laminadora e pressione o molde fotossensível na folha de cobre.
Os filmes impressos de layout superior e inferior da PCB são fixados através dos furos, e a placa de PCB é colocada no meio. Depois, o filme fotossensível sob o filme transmissor de luz é curado pela irradiação da lâmpada UV, que é o circuito que precisa ser reservado.
Após limpar o filme fotossensível indesejado e não curado, inspecione a placa de PCB.
A placa é fixada com presilhas e revestida 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 micrômetros, para que todo o sistema seja automaticamente controlado pelo computador para garantir sua precisão.
Após a eletrochapagem do filme de cobre, o computador fornece instruções para eletroplacar uma fina camada de estanho. Depois, 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. Depois, limpe o filme fotossensível curado na placa de placa.
Depois, use um álcali forte para limpar a folha de cobre indesejada que ele cobre.
Por fim, retire a camada de estanho sobre a folha de cobre do layout da PCB com líquido de estanho para desmantelamento. Após a limpeza, o layout de 4 camadas da PCB está completo.
