Do protótipo à produção de placas de circuito impresso (PCB) Fábricas e Unidades de Montagem
As placas de circuito impresso (PCB) constituem a base de quase todos os produtos e dispositivos eletrónicos, e o seu processo de produção envolve etapas que vão desde a prototipagem do projeto até aos testes do produto final. Embora as PCB variem em forma e tamanho, os seus processos de fabrico e montagem são, em grande parte, os mesmos. No entanto, mesmo com uma fabricação e montagem de PCB impecáveis, processos de montagem deficientes podem conduzir a defeitos, problemas de fiabilidade e retrabalhos dispendiosos. Nesta visita à fábrica, iremos apresentar uma visão geral completa do processo de montagem e fabricação de PCB da Geyuan Electronics: desde a impressão da pasta de solda e a colocação automatizada de componentes até à soldadura por refluxo, inspeção e controlo de qualidade final. Poderá ver como funcionam as nossas modernas linhas de fabrico e montagem de PCB, o equipamento utilizado em cada fase e como mantemos a consistência e o rendimento na produção em grande escala. Quer seja um engenheiro a validar projetos, uma startup a preparar-se para a produção em massa ou um comprador a avaliar uma fábrica de montagem de PCB, este artigo oferece uma perspetiva profissional clara e passo a passo sobre as práticas de montagem de PCB.
Uma forma rápida e fácil de compreender O que é uma placa de circuito impresso.
Uma PCB (Placa de Circuito Impresso) é uma estrutura mecânica cuja função principal é fixar os componentes eletrónicos no lugar e interligá-los eletricamente para criar circuitos eletrónicos funcionais. Uma PCB é constituída por uma ou mais camadas de cobre laminadas sobre ou entre camadas de material não condutor. São utilizadas várias técnicas de gravação e corrosão para remover o excesso de cobre e criar o padrão de desenho do circuito. Após a criação do padrão de desenho, os componentes são soldados à PCB. Os componentes podem ser colocados utilizando a tecnologia de furos passantes ou a tecnologia de montagem em superfície (SMT).
Uma compreensão rápida e fácil dos processos de fabrico de placas de circuito impresso
Uma vez que as placas de circuito impresso (PCB) são um componente essencial de qualquer tipo de circuito eletrónico, são utilizadas no fabrico de uma grande variedade de produtos e dispositivos eletrónicos. Por conseguinte, todos os tipos de montadores de componentes eletrónicos utilizam PCB. Por esta razão, produtos diferentes requerem PCB diferentes, e os processos de fabrico para os diferentes tipos de PCB também variam, mas, em geral, são fabricadas de acordo com determinados procedimentos básicos.
Existem vários métodos de fabrico e montagem de placas de circuito impresso (PCB), que vão desde processos manuais básicos até processos complexos e altamente automatizados. No entanto, neste artigo, iremos abordar apenas os processos de fabrico de PCB seguidos nas fábricas dos fabricantes especializados da Geyuan Electronics. Os processos e métodos adotados por estes fabricantes especializados são altamente complexos e altamente automatizados. O fabrico de PCB é um processo complexo que envolve várias fases e etapas. Nas secções seguintes, iremos descrever cada uma destas etapas em pormenor.
Fluxo de trabalho completo, passo a passo, para o fabrico e montagem de placas de circuito impresso
O fabrico e a montagem de PCB (placas de circuito impresso) constituem um projeto complexo de engenharia de sistemas que integra usinagem de precisão e um rigoroso controlo de qualidade. A precisão e a estabilidade de cada processo determinam diretamente o desempenho elétrico e a vida útil do produto final. Enquanto empresa de alta tecnologia especializada em serviços completos de fabrico de PCB e PCBA, a Geyuan Electronics baseia-se no seu sistema de produção digital interno e num controlo rigoroso dos processos para criar um processo de fabrico padronizado que abrange todo o ciclo de produção. A seguir, iremos apresentar em pormenor os processos centrais do fabrico de PCB, desde o tratamento do substrato até ao envio do produto acabado, revelando os detalhes técnicos do fabrico profissional.
Passo 1: Pré-tratamento do substrato
A preparação do substrato é a etapa inicial no fabrico e montagem de placas de circuito impresso (PCB). O objetivo principal é garantir a limpeza, a planicidade e a precisão dimensional do laminado revestido a cobre, proporcionando uma base fiável para o processamento subsequente do circuito.
1. Corte de laminado revestido a cobre
De acordo com as especificações de conceção do produto, o laminado revestido a cobre original é cortado com precisão. Antes do corte, a placa tem de ser submetida a um processo de cozedura para remover a humidade interna, evitando defeitos como a delaminação e a formação de bolhas durante o processamento subsequente e garantindo a estabilidade estrutural. A Jiepei utiliza equipamento de corte totalmente automatizado para alcançar um controlo de alta precisão das dimensões de corte, adaptando-se aos requisitos do substrato de diferentes especificações de PCB.
2. Limpeza inicial da placa de moagem
O laminado revestido a cobre cortado é introduzido numa máquina de esmerilagem, onde uma combinação de esmerilagem mecânica e limpeza remove o pó, o óleo, as rebarbas e outras impurezas da superfície, aumentando simultaneamente a rugosidade da superfície para proporcionar uma boa base para a posterior aderência da tinta e a impressão do circuito. Este processo integra a esmerilagem e a limpeza com a secagem em estufa, garantindo uma secagem rápida do laminado após a limpeza e evitando a contaminação secundária.
O segundo passo consiste na formação do circuito e no processamento da área funcional principal.
A definição do circuito é a etapa fundamental no fabrico de placas de circuito impresso (PCB). Através de processos como a impressão e a gravação, o padrão do circuito projetado é reproduzido com precisão no substrato, de modo a formar um percurso condutor.
3. Impressão de circuitos
Os padrões de circuito pré-concebidos são impressos na superfície de cobre do laminado revestido a cobre utilizando uma tinta especial anticorrosiva. Esta tinta protege o cobre na área do circuito contra a corrosão durante os processos de gravação subsequentes, tornando-a um material crucial para garantir a integridade do circuito. O processo de impressão requer um controlo rigoroso da espessura da tinta e da precisão dos padrões, para evitar problemas como falhas de impressão ou imagens fantasmas.
4. Controlo da qualidade de impressão
Após a impressão, a placa de circuito é submetida a uma inspeção exaustiva: o excesso de tinta é removido e as áreas com falta de tinta são reimpressas; se for detetado um grande número de defeitos (tais como um desalinhamento grave do padrão ou má aderência da tinta), os parâmetros de impressão têm de ser ajustados atempadamente; os produtos semiacabados qualificados avançam para o processo seguinte, enquanto os produtos com defeito podem ser devolvidos a este processo para reimpressão após a limpeza da tinta e a secagem no processo de gravação, melhorando assim a utilização do material.
5. Deixe a tinta secar.
A placa de circuito impresso é deixada em repouso para garantir que a tinta anticorrosiva seque e cure completamente, o que melhora a sua aderência à folha de cobre e impede que a tinta se descole durante a gravação subsequente, evitando assim danos no circuito.
6. Gravação e limpeza da tinta
Utiliza-se um reagente de gravação especializado para tratar o laminado revestido a cobre. O excesso de cobre não coberto pela tinta é removido por gravação, enquanto o cobre nas áreas do circuito protegidas pela tinta é preservado, formando uma linha condutora completa. Após a gravação, qualquer tinta anticorrosiva remanescente é removida com um reagente especializado, seguido de secagem, completando assim o padrão do circuito. Este processo integra a gravação, a remoção da tinta e a secagem, garantindo a continuidade do fluxo de trabalho e a eficiência do processamento.
O terceiro o passo é para otimizar a estrutura e o desempenho da placa de circuito impresso.
Estes processos auxiliares centram-se principalmente na melhoria da estrutura e do desempenho da placa de circuito impresso (PCB), abrangendo aspetos fundamentais como o posicionamento, a marcação e a proteção, de modo a garantir a montagem e a utilização posteriores.
7. Perfuração de orifícios de posicionamento
Com base nos requisitos de montagem do produto, são perfurados orifícios de posicionamento preciso na placa de circuito gravada, para fixar a placa durante os processos subsequentes de inserção e montagem, garantindo a precisão da colocação dos componentes. A Jiepei utiliza equipamento de perfuração de alta precisão, controlando rigorosamente as tolerâncias do diâmetro dos orifícios e a precisão da sua posição, de modo a satisfazer os requisitos de vários cenários de montagem.
8. Limpeza da placa de trituração secundária
Após a perfuração, podem permanecer poeira e resíduos na superfície da placa. É necessário voltar a realizar o polimento, a limpeza e a secagem. O processo é idêntico ao polimento inicial, para garantir que a superfície da placa fica limpa e para evitar que as impurezas afetem o resultado dos processos subsequentes, tais como a serigrafia e a aplicação da camada de resistência à soldadura.
9. Logótipo em serigrafia
A parte de trás da placa de circuito está impressa com padrões em serigrafia, códigos de produto, logótipos da marca e outras informações relativas aos componentes, fornecendo orientações claras para a soldadura e montagem subsequentes dos componentes eletrónicos. Após a serigrafia, os componentes são secos imediatamente para garantir que as marcações fiquem nítidas, resistentes ao desgaste e que não se desprendam facilmente.
10. Limpeza da placa de moagem em três fases
Dependendo do grau de contaminação do substrato, alguns produtos requerem um terceiro processo de limpeza após a serigrafia, para remover completamente as impurezas residuais da tinta de serigrafia ou o pó, garantindo a aderência do revestimento de resistência à soldadura nos processos subsequentes. Esta etapa pode ser ajustada de forma flexível de acordo com o estado real do substrato e não é obrigatória.
11. Tratamento da camada resistente à soldadura
Após a limpeza, aplique por serigrafia uma camada de resistência à soldadura verde (ou de outra cor) na superfície da placa de circuito, expondo apenas os pontos de contacto dos componentes a soldar. A função principal da resistência à soldadura é evitar pontes e curto-circuitos durante a soldadura, proteger o circuito da corrosão ambiental externa e melhorar o desempenho de isolamento da placa de circuito. Após a serigrafia, seque e cure imediatamente para garantir uma camada de resistência à soldadura uniforme e firme.
12. Modelagem externa
A placa de circuito é cortada com uma prensa de punção para se adequar às dimensões finais do projeto do produto. No caso de substratos com formas especiais que não requerem tratamento com ranhura em V (como placas redondas pequenas), pode ser necessário moldá-los em duas etapas: primeiro, perfurar o contorno básico do lado da serigrafia para o lado da máscara de solda e, em seguida, perfurar estruturas detalhadas, como orifícios de inserção, do lado da máscara de solda para o lado da serigrafia, a fim de garantir a precisão da moldagem e a suavidade das arestas.
13. Usinagem de ranhuras em V
No caso de produtos com vários painéis que requerem a separação, é utilizado equipamento especializado para cortar ranhuras de separação (ranhuras em V) no substrato. Isto facilita a separação precisa após a montagem pelo cliente e evita danos nos circuitos ou no substrato durante a separação. Este processo pode ser omitido no caso de placas redondas pequenas e outros produtos que não requerem separação.
14. Revestimento de colofónia
Em primeiro lugar, o substrato é submetido a um processo final de esmerilagem e limpeza para remover o pó e as impurezas da superfície, sendo depois seco. Em seguida, é aplicada uma camada fina e uniforme de resina nos pontos de soldadura. A resina de pino atua como um fluxo, melhorando a molhabilidade durante a soldadura, garantindo uma ligação forte entre os componentes eletrónicos e as pastilhas e reduzindo problemas como juntas de soldadura frias e juntas de soldadura defeituosas. Este processo integra a esmerilagem, a secagem e o revestimento, garantindo tanto a eficiência do processamento como a uniformidade do revestimento.
4: Montagem de placas de circuito impresso (PCB) com vários componentes eletrónicos
Este processo tem início assim que a placa em bruto estiver pronta e os vários componentes eletrónicos forem instalados através da tecnologia SMT. A montagem de placas de circuito impresso (também conhecida como PCBA) transforma uma placa de circuito em branco num circuito funcional.
15. Aplicação de pasta de solda
O processo de montagem começa com a aplicação de pasta de solda (que contém um pequeno utensílio em forma de tambor e esferas de solda, bem como fluxo) nas pastilhas da placa de circuito. Um novo estêncil colocado sobre a placa de circuito direciona a pasta de solda para as localizações exatas dos componentes.
16. Colocação dos componentes
O equipamento automatizado de recolha e colocação utiliza bicos de vácuo para recolher componentes como resistências, condensadores e circuitos integrados e colocá-los diretamente sobre a pasta de solda. Estas máquinas movem-se a velocidades incríveis, colocando com precisão milhares de componentes por hora. No caso de componentes de furo passante, cujos terminais penetram na placa de circuito, são necessárias técnicas de colocação manual ou de colocação seletiva.
17. Soldadura por refluxo
Quando uma placa de circuito entra num forno de refluxo, passa por várias fases de aquecimento que derretem a pasta de solda, permitindo que os componentes adiram à placa. O forno de refluxo mantém um perfil de temperatura preciso para proteger os componentes sensíveis de danos durante o processo de refluxo. As placas de dupla face requerem um segundo processo de soldadura por refluxo para concluir a soldadura do outro lado.
18. Soldadura de orifícios passantes
A soldadura por onda é frequentemente utilizada para soldar componentes com orifícios de passagem. A solda fundida é aplicada na placa de circuito, cobrindo os terminais dos componentes que passam pelos orifícios da placa. Embora a soldadura manual seja mais lenta, continua a ser a melhor opção para tarefas delicadas ou montagem em pequenos lotes.
19. Inspeção e ensaios
A qualidade é fundamental. As máquinas de inspeção ótica automatizada (AOI) permitem inspecionar placas de circuito em busca de erros de soldadura, desalinhamento de componentes e peças em falta. Os métodos de inspeção por raios X são adequados para avaliar as ligações internas por baixo dos chips de tipo «ball grid array» (BGA). O passo seguinte é o teste funcional, que requer ligar a placa de circuito para verificar se esta funciona corretamente.
20. Limpeza e Organização
Para evitar a corrosão, utilize água ou uma solução específica para remover quaisquer resíduos de fluxo resultantes do processo de soldadura. Dependendo dos requisitos do projeto, a placa de circuito será revestida com um revestimento conformado (camada protetora) ou montada na caixa final.
Final passo : Controlo de qualidade pós-produção e envio de PCB e PCBADE (PCB e PCBADE)
O passo final consiste em colocar as placas de circuito num saco antiestático, após terem sido testadas e limpas, para garantir a segurança durante o transporte.
21. Controlo de Qualidade Final (FQC)
É realizada uma inspeção de qualidade exaustiva às placas de circuito impresso (PCB) acabadas. Os principais itens de inspeção incluem: se o substrato está deformado ou rachado; se o tamanho e a posição dos orifícios cumprem os requisitos de projeto; se o circuito está completo e isento de curto-circuitos/circuitos abertos; se as marcações serigrafadas estão nítidas; e se a máscara de solda e o revestimento de colofónia são uniformes e isentos de defeitos. As normas de inspeção seguem rigorosamente as normas internacionais da IPC e os requisitos de controlo interno da empresa, para garantir que todos os produtos que saem da fábrica sejam de boa qualidade.
22. Alisamento do substrato (opcional)
Se, durante a inspeção, for detetada uma ligeira deformação no substrato, esta é corrigida através de um dispositivo especial de nivelamento, de modo a garantir que a planicidade do substrato cumpre os requisitos de montagem; se o próprio substrato estiver plano, este processo não é necessário.
23. Embalagem e envio
Os produtos acabados que cumprem os requisitos são embalados utilizando métodos normalizados, com materiais de embalagem antiestáticos e à prova de humidade, para evitar danos durante o transporte causados por eletricidade estática, variações de humidade ou colisões. Após a embalagem, as remessas são organizadas de acordo com os requisitos da encomenda, para garantir que os produtos sejam entregues em segurança ao cliente.
Posicionamento dos valores fundamentais da montagem e processamento de placas de circuito impresso
Na cadeia de abastecimento da indústria de fabrico de produtos eletrónicos, a montagem de placas de circuito impresso (PCB) é uma etapa crucial na transformação dos desenhos de projeto em entidades funcionais. Ao contrário do simples fabrico de placas de circuito impresso em branco, a montagem envolve cerca de 30 processos complexos, incluindo a colocação de componentes, a soldadura e os testes, determinando diretamente a estabilidade do desempenho e a consistência da produção em série dos produtos eletrónicos. Atualmente, o setor apresenta duas tendências significativas:
- Em primeiro lugar, o design de alta densidade impulsionou a aplicação generalizada de embalagens 0201 e chips BGA;
- Em segundo lugar, a procura por parte dos clientes por ’capacidades de resposta rápida“ aumentou significativamente, o que exige que os fabricantes disponham de capacidades de integração perfeita, desde a prototipagem até à produção em massa. Isto exige que os prestadores de serviços de montagem de placas de circuito impresso (PCB) não só possuam equipamento de precisão, mas também estabeleçam um sistema de cadeia completa, desde o controlo de materiais até à otimização de processos.
Dimensões de avaliação para a seleção de prestadores de serviços de fabrico e montagem de placas de circuito impresso
- Para as empresas com necessidades de externalização, recomenda-se avaliar as capacidades dos prestadores de serviços sob as seguintes perspetivas: Nível de capacidades básicas:
- Configuração do equipamento: Dispõe de um montador de chips de alta precisão (precisão de montagem de ±30 μm) e de soldadura por refluxo a vácuo (para reduzir as bolhas de oxidação)?
- Âmbito de processamento: É capaz de processar componentes especiais, tais como BGAs de 0,3 mm, microcomponentes 0201 e placas rígido-flexíveis?
- Sistema de certificação: Conformidade com as normas ISO 9001 e IPC-A-610 Classe 3
- Exaustividade dos testes: A empresa dispõe dos seus próprios laboratórios de AOI, raios X e ICT, em vez de recorrer a testes externos?
- Camada de serviço de entrega:
- Resposta em matéria de prototipagem: prototipagem em 72 horas + processamento acelerado com capacidade de produção flexível
- Integração de dados: Suporta a análise automática de ficheiros Gerber/ODB++ e a comparação inteligente de listas de materiais (BOM)?
Por que escolher a Geyuan Electronics como o seu fabricante de PCB de confiança?
As placas de circuito impresso (PCB) são o coração de todos os produtos eletrónicos. Mesmo o mais pequeno erro pode levar a uma falha do sistema. Por isso, o fabrico de PCB deve ser realizado com cuidado e sob monitorização contínua. Neste contexto, uma fábrica de PCB deve possuir anos de experiência para conquistar a sua confiança.
A Geyuan Electronics é uma empresa internacional especializada no fabrico e montagem de placas de circuito impresso (PCB). Acompanhamos cada etapa do processo de fabrico de PCB para produzir placas de alta qualidade. Oferecemos soluções completas para todas as suas necessidades relacionadas com PCB, proporcionando-lhe tranquilidade. A nossa tecnologia de fabrico de PCB é única no mercado. Connosco, encontrará sempre a melhor opção.
A Geyuan Electronics oferece agora uma solução completa para todas as suas necessidades relacionadas com PCB, tratando de tudo, desde estênceis de soldadura até outros componentes. Se a sua fábrica de montagem de PCBs dispõe apenas de equipamento para a montagem de PCBs, poderá ter de subcontratar tarefas como o fabrico de PCBs e a produção de estênceis de solda. Embora isto possa representar uma pequena poupança, a subcontratação de diferentes tarefas a diferentes empresas aumenta o trabalho administrativo, o risco de erros e a necessidade de monitorizar cada tarefa individualmente. Por isso, dê prioridade a empresas que ofereçam soluções completas de fabrico e montagem de PCB. As instalações próprias de fabrico e montagem de PCB da Geyuan Electronics contam com pessoal experiente, capaz de o ajudar a encontrar os componentes adequados às suas necessidades. Além disso, destacamo-nos na procura dos componentes de montagem de PCB da mais alta qualidade aos preços mais competitivos, garantindo a melhor experiência ao cliente.
Caso de cliente da Geyuan Electronics: uma empresa que produz placas de alta frequência de 32 camadas
No ano passado, fabricámos uma placa PCBA de 32 camadas para uma empresa norte-americana que necessitava de placas de circuito impresso de alta frequência. A placa tinha 3,2 mm de espessura, com uma relação de aspecto de 12:1; o requisito de impedância era de ±5% e o requisito de desvio entre camadas era de ±0,03 mm. O cliente já tinha contactado duas fábricas anteriormente, mas ambas falharam. A primeira fábrica apresentava um desvio de camada excessivo, o que resultou numa taxa de aprovação de apenas 40%, e a segunda fábrica apresentava um desvio de impedância demasiado grande, o que resultou numa taxa de aprovação de apenas 50%.
Após recebermos a encomenda, realizámos, em primeiro lugar, uma análise detalhada do Design for Manufacturing (DFM), ajudando o cliente a otimizar o desenho da disposição das camadas e os cálculos de impedância, tendo posteriormente desenvolvido parâmetros específicos para o processo de produção. A primeira produção experimental de 200 wafers atingiu uma taxa de aprovação de 98%, com todos os desalinhamentos das camadas controlados dentro de ±0,02 mm e os desvios de impedância dentro de ±4%, excedendo largamente as expectativas do cliente. O cliente ficou extremamente satisfeito e, posteriormente, passou a encomendar-nos todas as suas placas de múltiplas camadas. Atualmente, as suas encomendas mensais em grande volume ultrapassam os 3 000 metros quadrados.
Conclusão
O fabrico e a montagem de placas de circuito impresso (PCB) constituem um processo complexo, cujas etapas dependem do tipo de PCB a fabricar, do seu número de camadas e de outras especificações. Em alguns casos, a montagem manual também é utilizada devido a requisitos específicos do projeto. O fabrico e a montagem de PCB são elos “de ligação” fundamentais na produção de eletrónica, e a sua complexidade tecnológica reflete-se na precisão de colocação ao nível do mícron, no controlo de temperatura ao nível do milésimo de segundo e num sistema abrangente de prevenção de defeitos. Para empresas orientadas para a I&D, a escolha de um prestador de serviços de montagem com capacidades de otimização de processos e um sistema de resposta rápida pode encurtar significativamente os ciclos de lançamento de produtos e reduzir os riscos da produção em série. Se procura uma fábrica de montagem de PCB para o seu projeto, prototipagem de PCB ou necessidades de produção em massa, a Geyuan Electronics conta com mais de 16 anos de experiência, com mais de 200 profissionais a trabalhar dia e noite na nossa fábrica para garantir a satisfação do cliente 99%. Por isso, contacte-nos hoje mesmo para obter um orçamento ou mais informações!