Guia completo sobre PCB multicamadas
PCB multicamadas é um tipo de placa de circuito que contém três ou mais camadas de material condutor. Essas placas aumentam a área disponível para a fiação. Quando falamos em várias camadas, significa que estamos considerando vários padrões condutores na placa. PCBs multicamadas são normalmente PCB rígido. Isso ocorre porque é muito difícil criá-lo em um formato flexível.
O número de camadas depende das suas necessidades. Portanto, as camadas podem chegar a 100. No entanto, PCBs de 4 a 8 camadas são de uso comum em diversas aplicações. Os circuitos se tornam mais complexos com o aumento das camadas. Portanto, você pode personalizar diferentes números de camadas de acordo com suas necessidades.
Diferentes componentes essenciais de PCB multicamadas
Existem 4 componentes principais de PCB multicamadas:
- Substrato: É a parte mais importante, geralmente feita de fibra de vidro. A fibra de vidro fornece a resistência do núcleo ao PCB e o protege contra quebras. Você pode considerar o substrato como um esqueleto do PCB.
- Camada de cobre: Depende do tipo de placa. Portanto, essa camada pode ser totalmente de cobre ou uma folha de cobre. Independentemente do tipo de placa, a camada de cobre é a mesma. Portanto, o cobre transporta sinais elétricos de e para as placas de circuito impresso. Você pode considerar essa camada como um sistema nervoso. Ele transporta sinais do cérebro para os músculos e vice-versa.
- Máscara de solda: Trata-se de uma camada de polímero que protege a camada de cobre. Basicamente, previne curto-circuitos quando o cobre entra em contato com o ambiente. Portanto, você pode considerar a máscara de solda como a camada protetora da placa de circuito impresso.
- Serigrafia: É a parte final da placa de circuito impresso (PCB). A serigrafia mostra basicamente o número da peça, os símbolos e os logotipos dos diferentes componentes da placa. Além disso, também fornece informações como símbolos, configurações de chaveamento, pontos de teste e referências de componentes.
Como fabricar PCB multicamadas?
Aqui está o guia passo a passo completo para a fabricação de PCB multicamadas:
Desenho
O primeiro e mais importante passo para projeto de PCB e prepará-los para produção. Cada fabricante tem sua própria abordagem para esse processo. Geralmente, o projetista elabora um projeto para o circuito e atende a todos os requisitos descritos. Diferentes tipos de software estão disponíveis para o projeto, como o Extended Gerber.
Você pode usar o Gerber estendido ou qualquer outra ferramenta para projetar seu circuito. Depois de projetar o circuito, verifique cuidadosamente todo o projeto. Certifique-se de que não haja erros em todo o projeto. Após o projeto, você pode enviar este projeto para a fábrica para começar a construir o circuito.
Plotagem de fotos
Nesta etapa, você pode usar um fotoplotter a laser para plotar um filme para cada camada individual. Um fotoplotter a laser é uma ferramenta usada para criar fotoferramentas para máscara de solda e serigrafia. A espessura do filme é de aproximadamente 7 mils.
Muitos fabricantes utilizam equipamentos especiais de geração de imagens diretas a laser, que geram imagens diretamente no filme seco. Essa técnica reduz custos. Além disso, o processo é mais preciso e eficaz. Assim, é possível produzir camadas internas e externas usando geração de imagens diretas a laser (LSI).
Imagem e Revelação ou Gravação
Este processo aplica as imagens primárias, como pads e traços, à placa de circuito. Além disso, o processo DES cria o padrão de cobre para o revestimento. Veja o que fazer nesta etapa:
- Aplique imagens fotográficas nos painéis de cobre.
- Além disso, crie imagens dos painéis usando LSI.
- Grave todo o cobre exposto do painel.
- Retire o filme seco restante e deixe apenas o padrão de cobre restante para as camadas internas.
Inspeção ótica automatizada
A AOI basicamente inspeciona diferentes camadas de PCB multicamadas antes de laminar todas as camadas juntas. A óptica compara os dados de projeto do PCB com a imagem real no painel. Quaisquer diferenças, como cobre faltando ou sobrando, podem resultar em aberturas ou curtos-circuitos. Portanto, esse processo basicamente ajuda os fabricantes a detectar qualquer defeito no circuito.
Óxido
A óxido é um tratamento químico aplicado às camadas internas antes da laminação de PCBs multicamadas. Além disso, o código de óxido pode ser marrom ou preto, dependendo do processo. É uma etapa importante para aumentar a rugosidade do cobre e, assim, aumentar a resistência da ligação do laminado. Além disso, esse processo evita a separação entre as diferentes camadas do material base.
laminação
Para produzir uma placa de circuito impresso multicamadas, diferentes camadas de fibra de vidro com infusão de epóxi são laminadas juntas. Para a laminação, os fabricantes aplicam alta temperatura e pressão usando uma prensa hidráulica. A prensa e o calor fazem com que a folha de fibra de vidro derreta e una firmemente as camadas. Após o resfriamento, esse material segue o mesmo processo de fabricação de uma placa de circuito impresso. PCB dupla face.
Perfuração
Todas as placas de circuito impresso (PCBs) precisam de alguns furos para conectar camadas de cobre, fixar componentes e montar a placa. Portanto, você pode furar usando alguns sistemas de perfuração avançados. Esses sistemas utilizam ferramentas de corte de metal duro. Além disso, elas têm um design que permite a rápida remoção de cavacos em materiais abrasivos.
Uma furadeira pré-programada perfura furos de tamanhos específicos no local exato. Assim, a furadeira trabalha de acordo com os dados fornecidos pelo projetista. Os projetistas fornecem essas informações como um arquivo de perfuração controlado numericamente.
Além disso, uma fina folha de alumínio atua como material de entrada. Além disso, papelão rígido atua como material de saída. Assim, essa técnica mantém a perfuração suave e evita a formação de fibras diferentes.
Deposição de cobre não eletrolítico
Após a perfuração, os fabricantes depositam quimicamente uma fina camada de cobre nas superfícies expostas dos painéis. Além disso, depositam uma camada de cobre nas paredes do furo por meio de galvanoplastia.
Camada externa de filme seco
Após a deposição de cobre, você deve aplicar as imagens da camada externa para preparar o painel para a galvanoplastia. Portanto, você pode utilizar uma máquina laminadora para revestir as camadas externas com a película seca. A película seca é um material fotografável. Além disso, esse processo é quase semelhante à obtenção de imagens das camadas internas de uma placa de circuito impresso multicamadas.
Chapa
O processo de galvanoplastia envolve a aplicação de cobre no padrão condutor e também nas paredes dos furos da placa de circuito impresso. A espessura do revestimento é de cerca de 1 mil. Após a aplicação do cobre, é necessário depositar uma fina camada de estanho. A camada de estanho serve como uma barreira contra corrosão.
Listras e gravuras
Após a conclusão do processo de galvanoplastia, a película seca permanece no painel. Mas é preciso remover o cobre que fica por baixo. Agora, o painel passará pelo processo SES. SES significa String Etch Strip (Tira de Gravação por Cordas).
Neste processo, você precisa gravar o cobre exposto. Isso significa que você removerá a área descoberta do cobre com estanho. Assim, os traços e as almofadas ao redor dos furos e os padrões de cobre permanecerão lá. Por fim, você removerá o estanho restante que está cobrindo os furos e os traços quimicamente. Assim, após concluir esta etapa, você deixará apenas o laminado exposto e o cobre da placa de circuito impresso.
Nesta fase, o esqueleto da placa de circuito impresso está completo. Agora, todas as etapas subsequentes estão relacionadas à proteção da placa de circuito impresso.
Máscara de Solda e Lenda
A maioria dos fabricantes utiliza uma máscara de solda fotoimagem líquida (LPI) para proteger a superfície de cobre. Ela também protege a ponte de solda entre os diferentes componentes durante a montagem.
A máscara de solda LPI é basicamente uma resina fotossensível à base de epóxi. Você pode cobrir todo o painel usando o processo de serigrafia. Existem outros métodos alternativos à serigrafia tradicional. Portanto, você pode usar essa alternativa para mascaramento de solda.
Após a máscara de solda, você pode aplicar a legenda. Ela imprime diferentes símbolos e letras na placa de circuito impresso para referência durante a montagem.
Revestimento de superfície
É o último e definitivo processo químico para fabricação de uma camada multicamadas placa de circuito impressoA máscara de solda cobre quase todos os circuitos. Assim, o acabamento da superfície evita a oxidação da área de cobre exposta restante.
Esta é uma etapa importante porque você não pode soldar o cobre oxidado. Além disso, você pode usar diferentes tipos de acabamento de superfície para esta etapa. Por exemplo, você pode usar solda a ar quente (HASL).
O benefício do PCB multicamadas
Aqui estão algumas vantagens do PCB multicamadas em relação a outros tipos:
- Possui uma densidade de montagem maior que PCBs de camada única e dupla.
- Não há necessidade de cabos para interconectar diferentes componentes, sendo, portanto, uma escolha ideal para PCBs leves.
- Esses PCBs vêm em tamanhos menores, resultando em requisitos de espaço reduzidos.
- A blindagem EMI é simples e flexível.
- Flexibilidade é outro fator que destaca o PCB multicamadas entre todas as placas de circuito impresso.
Diferentes aplicações de PCB multicamadas
Muitos componentes eletrônicos utilizam PCB multicamadas. Além disso, esses circuitos abrangem uma gama de estruturas de circuitos de intermediárias a complexas. Aqui estão algumas aplicações significativas de PCB multicamadas:
- Monitores Cardíacos
- Transmissão e repetidores de celular
- Aceleradores atômicos
- Sonda espacial e equipamento de raios X
- Análise meteorológica e tecnologia GPS
- Armazenamento de dados e servidores de arquivos
- Receptores de fibra óptica e tecnologia de tomografia computadorizada
Como identificar um PCB multicamadas
Se você tiver alguns PCBs e quiser verificar o número total de camadas, siga estes passos.
Exponha a borda da placa de circuito à luz para visualizar os planos de cobre. Dessa forma, você poderá observar as transes com mais facilidade e mais atenção. Mesmo que as placas de circuito impresso multicamadas não contenham via cega, você ainda pode utilizar luz forte para analisar as camadas internas.
O melhor local para detectar as camadas internas é onde não há caminhos e linhas visíveis nas camadas externas. Além disso, a maioria dos fabricantes imprime a etiqueta para identificar o número total de camadas na placa de circuito. Assim, apenas observando as bordas, é possível identificar o número total de camadas.
