Guia Geral sobre Circuitos Impressos Personalizados Processo de fabrico de placas
As placas de circuito impresso (PCB), também conhecidas como circuitos eletrónicos impressos, são utilizadas em quase todos os dispositivos eletrónicos, desde telemóveis até aplicações industriais. O fabrico de PCB personalizados envolve uma grande quantidade de jargão técnico e processos complexos que podem parecer intimidantes. Quer seja engenheiro, comprador, empresário ou amador interessado em conceber os seus próprios dispositivos eletrónicos, terá de compreender o processo de fabrico de PCB personalizados, uma vez que estes são fundamentais para todos os dispositivos eletrónicos.
As placas de circuito impresso (PCB) utilizam principalmente a fotolitografia para encapsular mecanicamente e interligar eletricamente componentes eletrónicos, pontos de contacto e outros padrões metálicos. A fotolitografia envolve a laminação de camadas de cobre sobre um substrato dielétrico. A conceção de PCB permite aos projetistas desenvolver circuitos exclusivos, especificamente concebidos para satisfazer requisitos específicos. Compreender as etapas envolvidas no desenvolvimento de PCB personalizadas é crucial, quer se trate de protótipos ou de produtos acabados. Isto é especialmente importante para engenheiros ou responsáveis pelas compras que necessitem de PCB personalizadas.
Este artigo é um guia abrangente e de fácil compreensão sobre o fabrico de placas de circuito impresso (PCB) personalizadas, elaborado pela equipa da Geyuan Electronics. Explica o processo e a tecnologia de fabrico de PCB, bem como outras informações relevantes, permitindo-lhe adquirir um conhecimento aprofundado dos princípios básicos do fabrico de placas de circuito impresso personalizadas e evitar falhas no projeto decorrentes de mal-entendidos.
O que é uma placa de circuito impresso personalizada e qual é a sua finalidade?
As placas de circuito impresso (PCB) personalizadas são placas concebidas à medida para dispositivos eletrónicos ou projetos específicos. Os serviços de PCB personalizadas oferecem maior flexibilidade em termos de tamanho, forma e disposição dos componentes, otimizando assim o desempenho para aplicações e projetos exclusivos. Fabricantes de PCB personalizadas de confiança podem prestar serviços impecáveis nesta área. Além disso, oferecem orientação sobre como fabricar PCB personalizadas e conhecimentos especializados na matéria.
As placas de circuito impresso (PCB) são as placas verdes com que se depara inevitavelmente ao reparar equipamento eletrónico. Na maioria das situações de reparação, os engenheiros/eletricistas precisam de remover o componente danificado da PCB e, em seguida, soldar o novo componente funcional no seu lugar. Isto deve-se ao facto de os vários componentes de um dispositivo estarem interligados através das placas de circuito impresso. Por outras palavras, todas as juntas e ligações existem apenas na placa de circuito impresso, e não em qualquer parte no interior do dispositivo. Se o processo ou a tecnologia de fabrico da placa de circuito impresso forem escolhidos ou aplicados incorretamente, o dispositivo na sua totalidade pode simplesmente deixar de funcionar. É por isso que as placas de circuito impresso são consideradas a pedra angular da maioria dos dispositivos. Todas as ligações entre os vários componentes no interior de um dispositivo são feitas através das placas de circuito impresso. As placas de circuito impresso também fornecem suporte mecânico para componentes e equipamentos de precisão.
Passos básicos em circuitos impressos personalizados fabrico de placas
O fabrico de placas de circuito impresso (PCB) é um processo demorado e complexo. Quanto mais complexo for o projeto da PCB, mais etapas terão de ser realizadas com extremo cuidado e precisão. Por conseguinte, o fabrico de PCB de alta qualidade requer uma equipa profissional e maquinaria avançada, bem como engenheiros experientes e pessoal qualificado para testar e inspecionar o processo de fabrico do PCB em cada fase da produção, de modo a produzir, em última análise, uma placa de circuito impresso que cumpra os seus requisitos de projeto. Embora a fabricação de PCB seja um processo muito complexo e os diferentes tipos de PCB variem, seguir as etapas básicas e necessárias pode garantir a qualidade das PCB. O nosso processo resumido para a fabricação de PCB personalizadas é o seguinte.
| 1. Conceber a placa de circuito impresso | Se a placa de circuito impresso (PCB) é a base dos dispositivos eletrónicos, então o projeto é a base da PCB. Por mais experiente que seja o pessoal de fabrico, sem um projeto claro e detalhado, o fabrico da PCB está condenado ao fracasso. As empresas de excelência nunca hesitam em investir tempo e competências no projeto de PCB. A longo prazo, a atenção aos detalhes no projeto da PCB traz grandes recompensas. Pode projetar uma PCB manualmente ou utilizando software de projeto de PCB. |
| 2. Cortar o rodapé | Assim que o projeto estiver concluído, o processo de fabrico das placas de circuito impresso (PCB) tem início oficialmente. Em primeiro lugar, o laminado revestido a cobre de base é cortado em pedaços mais pequenos, o que facilita a produção. As placas de circuito impresso podem ser de camada única, de camada dupla ou multicamadas, mas todos os laminados revestidos a cobre de base são substratos com uma ou duas camadas de cobre. |
| 3. Impressão de padrões em cobre | O desenho que define os percursos dos circuitos e a disposição é, em seguida, impresso num laminado. Cada etapa deve ser executada com precisão, uma vez que mesmo o mais pequeno descuido em qualquer etapa pode levar a uma falha total do circuito. Por conseguinte, trata-se de um processo de fabrico de PCB altamente crítico. |
| 4. Gravura | A gravação consiste na remoção do excesso de cobre. Depois de o traçado ser impresso na placa, esta é coberta para impedir a exposição aos produtos químicos que removem o cobre. É importante ter em conta que, ao longo do processo de fabrico da PCB, são realizadas várias rondas de testes e inspeções para garantir que cada etapa é executada corretamente. |
| 5. Laminação e compressão | Nesta etapa, todas as camadas são empilhadas e unidas através do aquecimento e da aplicação de pressão a altas temperaturas, utilizando uma máquina. São perfurados orifícios para alinhar todas as camadas. Embora a máquina execute muitas etapas do processo de fabrico de placas de circuito impresso, é necessário que técnicos certificados supervisionem cada fase do processo. |
| 6. Perfuração | Depois de se determinar a localização do furo com recurso a um aparelho de raios X, recorre-se a um programa assistido por computador para perfurar o furo. Isto é necessário para expor a camada interna. É depositada uma camada de cobre nestes furos recém-perfurados. |
| 7. Galvanoplastia e gravação química | etapas anteriores, mas é necessária uma gravação final antes de a placa de circuito impresso ser enviada para montagem posterior. Por isso, nesta etapa, recorre-se novamente à limpeza química para remover o cobre indesejado. O revestimento de cobre nos orifícios de passagem é extremamente importante no processo de fabrico de placas de circuito impresso, uma vez que todas as pistas estão ligadas através destas pequenas brocas. |
| 8. Impressão da máscara de solda | O acabamento verde característico de uma placa de circuito impresso (PCB) é obtido através desta etapa. O processo de fabrico de uma PCB inclui a etapa de aplicação de um revestimento protetor na superfície. Esta etapa denomina-se aplicação da máscara de solda. . |
| 9. Serigrafia | Esta é uma das etapas fundamentais do processo de fabrico de placas de circuito impresso. Inclui a impressão das marcações e etiquetas necessárias na superfície da placa de circuito. Nesta etapa, são impressos logótipos, números de referência, indicadores de polaridade e outras marcações semelhantes. |
| 10. Tratamento de superfícies | Durante este processo, é aplicada uma fina camada de metal nos pads de cobre que não estão cobertos pela máscara de solda. Este passo é necessário para evitar a oxidação dos pads. Proporciona o toque final aos pads na placa de circuito impresso e ajuda a melhorar a qualidade da montagem da placa. Os tratamentos de superfície mais comuns incluem HAL, ENIG e OSP. |
| 11. Ensaios e inspeção | Embora, em todo o processo de fabrico de placas de circuito impresso, esta fase final seja essencial antes de a placa ser enviada para montagem posterior. Sem esta etapa, a placa de circuito impresso não pode ser utilizada. |
Personalizado Fabrico de placas de circuito impresso após a montagem e montagem processo
Após o fabrico da placa de circuito impresso (PCB) em branco, os componentes eletrónicos têm, geralmente, de ser montados nessa placa. O processo de montagem da PCB envolve, normalmente, a colocação e a soldadura dos componentes na PCB. Por conseguinte, o processo principal inclui os seguintes passos básicos.
| Aplicação de pasta de solda | Aplique pasta de solda nos pontos de contacto onde os componentes são colocados. Utilize um estêncil de aço inoxidável para garantir uma aplicação precisa. |
| Pegar e colocar | As máquinas robóticas de recolha e colocação posicionam os componentes na placa de circuito impresso de acordo com os documentos de projeto. Estas máquinas são altamente precisas e eficientes. |
| Soldadura por refluxo | A placa de circuito impresso é aquecida num forno de refluxo, onde a pasta de solda derrete e fixa os componentes. O forno de refluxo aquece gradualmente a placa de circuito impresso até cerca de 250 graus Celsius e, em seguida, arrefece-a para solidificar as juntas de solda. |
| examinar | A placa de circuito impresso montada é inspecionada através de métodos AOI, raios X e inspeção manual, para garantir que todos os componentes estão corretamente posicionados e soldados. |
| Inserção do componente PTH | Os componentes PTH (orifícios passantes revestidos) são inseridos em orifícios perfurados e soldados através de soldadura por onda ou soldadura manual. |
processo de teste depois de A produção de placas de circuito impresso está concluída
Independentemente do tipo de PCB, após o fabrico da placa em bruto, esta tem de ser submetida a um processo de teste completo para garantir que a sua qualidade cumpre os requisitos de conceção. Só através dos testes é possível garantir que a PCB funciona corretamente e cumpre as especificações de conceção. Os métodos comuns de teste de PCB incluem os seguintes.
| Testes online (TIC) | Utilize sondas para testar componentes e circuitos individuais. Este método é altamente automatizado e garante a consistência. |
| Inspeção Ótica Automatizada (AOI) | Utilize uma câmara para inspecionar as juntas de solda e a localização dos componentes. A AOI é rápida e precisa, sendo adequada para a produção em grande escala. |
| Teste da agulha voadora | Utilize uma sonda móvel para testar as ligações elétricas. Este método é flexível, económico e adequado para a produção em pequenos lotes. |
| Teste de envelhecimento | A placa de circuito impresso é submetida a altas temperaturas e altas pressões para identificar componentes frágeis e garantir a fiabilidade. |
| Exame radiográfico | Inspecione as juntas de solda e as camadas internas que não são visíveis a olho nu. |
| Testes funcionais | Simular o ambiente de funcionamento da placa de circuito impresso para garantir que esta funciona conforme o esperado. |
Frequentemente observado tipos de placas de circuito impresso
Independentemente do tipo de placa de circuito impresso, o processo de fabrico mantém-se, em grande parte, consistente, mas existem variações consoante o tipo de placa e os requisitos da aplicação. A seguir apresentam-se alguns dos produtos mais comuns no mercado e aqueles mais frequentemente solicitados pelos clientes.
| PCB rígida | Este é o tipo mais comum de placa de circuito impresso; é fabricada com substratos sólidos, como o FR-4. É utilizada em computadores de secretária, aparelhos elétricos e sistemas de controlo industrial. |
| Circuitos impressos flexíveis | Fabricados com materiais flexíveis, como a poliimida. Ideais para dispositivos compactos, dispositivos vestíveis e ambientes sujeitos a flexão dinâmica. Os projetistas devem seguir as melhores práticas no projeto de placas de circuito impresso flexíveis para maximizar o desempenho e a vida útil. |
| PCB rígido-flexível | Combina componentes rígidos e flexíveis numa única unidade. É frequentemente utilizado em produtos eletrónicos militares, aeroespaciais e médicos, em que o espaço e o peso são limitados. |
| Placa de circuito impresso de interligação de alta densidade (HDI) | Apresenta linhas mais finas, espaçamento mais reduzido e microporos para alcançar uma maior densidade de componentes. Isto é fundamental para smartphones, tablets e dispositivos IoT. |
| PCBs à base de metal (MCPCBs) | Utilizam-se bases de alumínio ou cobre para garantir uma excelente dissipação de calor. São frequentemente utilizadas em produtos de iluminação LED e de eletrónica de potência. |
| PCB de RF/micro-ondas | Concebido especificamente para sinais de alta frequência, com impedância controlada e perdas mínimas. Requer materiais especiais, como Rogers ou Taconic. |
Principais desafios em Fabrico de placas de circuito impresso personalizadas
Apesar dos avanços no que diz respeito aos equipamentos automatizados e aos materiais utilizados no fabrico de placas de circuito impresso, continuam a existir vários desafios no processo de produção destas placas e no seu desenvolvimento futuro. Resumimos esses desafios nas seguintes cinco áreas principais.
| Miniaturização | À medida que os dispositivos se tornam mais pequenos, as placas de circuito impresso (PCB) têm de acomodar mais funcionalidades num espaço mais reduzido. Isto leva ao limite a largura das pistas, o tamanho das vias e o espaçamento entre componentes. |
| Gestão térmica | O aumento da densidade de potência conduz a um aumento da geração de calor. Um mau projeto térmico pode resultar em falhas prematuras ou na degradação do desempenho. |
| Integridade do sinal | Os sinais digitais e de radiofrequência de alta velocidade são sensíveis ao ruído, à diafonia e às reflexões. É necessário um planeamento cuidadoso da instalação, da ligação à terra e da disposição em pilha. |
| Conformidade ambiental | Regulamentos como a RoHS (Restrição ao Uso de Substâncias Perigosas) e o REACH restringem a utilização de chumbo, cádmio e outras substâncias perigosas. Os fabricantes têm de adaptar os seus processos em conformidade. |
| Flutuações na cadeia de abastecimento | As perturbações globais, a escassez de semicondutores e as flutuações nos preços das matérias-primas estão a afetar os prazos e os custos de entrega. As estratégias eficazes de otimização da cadeia de abastecimento de PCB estão a tornar-se cada vez mais importantes. |
Melhores práticas para o fabrico de placas de circuito impresso personalizadas de alta qualidade
Quando precisa de fabricar placas de circuito impresso (PCB) (especialmente para produção em grande volume), poderá encontrar inúmeras empresas que oferecem este serviço. Mas como determinar quais os fabricantes que são de confiança? A Geyuan Electronics atua no setor do fabrico de PCB há muitos anos e possui uma vasta experiência em vários tipos de projetos de fabrico de PCB. Por isso, resumimos os critérios básicos para avaliar se uma empresa é capaz de prestar serviços abrangentes e fabricar PCB de alta qualidade: opte por empresas com processos de fabrico completos que cumpram as melhores práticas do setor. Uma vez que o processo de fabrico de PCB é crucial, apenas as empresas certificadas são de confiança. Seguem-se alguns critérios para avaliar os processos de fabrico de PCB:
- As empresas de excelência dão sempre prioridade a uma comunicação atempada e transparente, para garantir a máxima satisfação do cliente. Compreendem a importância de manter os clientes informados e fazem-no.
- Quando necessita de um protótipo de PCB, a equipa de especialistas do fabricante realiza testes de «Design for Manufacturability» (DFM). Isto ajuda a garantir que o projeto possa ser produzido em série de forma rápida e económica. Por conseguinte, esta abordagem reduz os custos e o tempo de fabrico.
- É implementado um processo abrangente de inspeção e ensaio de qualidade, com várias rondas de inspeções aos produtos realizadas durante o fabrico das placas de circuito impresso, de modo a garantir uma produção de alta qualidade. Por conseguinte, as empresas capazes de fabricar placas de circuito impresso de alta qualidade realizam inspeções manuais, para além das verificações automatizadas e por raios X.
- A documentação é fundamental durante o fabrico de placas de circuito impresso (PCB). Ajuda a registar as alterações ao projeto e os resultados dos testes, o que, por sua vez, é inestimável para a deteção de erros. Por isso, as empresas de renome nunca ignoram o processo de documentação.
- As empresas estão constantemente a aperfeiçoar as competências dos seus colaboradores para acompanhar as tendências e os avanços em constante evolução do setor. Os fabricantes de PCB mais experientes nunca se tornam excessivamente confiantes nem deixam de aprender. Compreendem a necessidade de se manterem a par das mais recentes tecnologias e dos requisitos do setor.
Devemos optar pela produção de placas de circuito impresso personalizadas ou pela produção de placas de circuito impresso genéricas?
Todos os dispositivos eletrónicos e a maioria dos equipamentos elétricos requerem uma placa de circuito impresso (PCB) especialmente personalizada para albergar todas as ligações. No entanto, o tipo de PCB considerado para diferentes projetos durante a fase de prototipagem varia, uma vez que o processo de fabrico de PCBs personalizadas é demasiado complexo. Embora isto possa poupar-lhe algum tempo e dinheiro, pode afetar a funcionalidade do protótipo. Além disso, acabará por ter de projetar e montar a placa de circuito impresso após a prototipagem. Então, porque não fazê-lo mais cedo?
Os protótipos construídos com placas de circuito impresso (PCB) concebidas à medida apresentam um melhor desempenho a longo prazo e demonstram com precisão a sua funcionalidade. Além disso, são concebidas com base na estrutura global do protótipo, garantindo uma montagem adequada. As placas de circuito impresso genéricas podem ocupar mais espaço e ser difíceis de manobrar se forem mais pequenas do que o necessário. Em suma, embora o fabrico de placas de circuito impresso seja complexo, uma placa concebida especificamente para o seu protótipo é sempre melhor do que uma placa genérica.
Geyuan Electronics ‘pontos fortes» na prestação de serviços de fabrico de placas de circuito impresso personalizadas
Muitos clientes procuram prestadores de serviços de fabrico de PCB; as suas principais preocupações são: “Será que conseguem fazê-lo?”, “Com que qualidade o farão?” e “O prazo de entrega pode ser garantido?”. A Geyuan Electronics conta com mais de 10 anos de experiência na área da fabricação de PCB e, por isso, a nossa equipa desenvolveu várias vantagens fundamentais que permitem resolver completamente estas preocupações dos nossos clientes:
Vantagens processuais e tecnológicas
Podemos fabricar placas de circuito impresso (PCB) multicamadas com até 60 camadas, uma relação de aspecto de até 15:1, precisão de impedância de ±5% e desvio entre camadas de ±0,02 mm — todas especificações líderes no setor. Contamos com uma equipa dedicada de I&D que otimiza continuamente os processos e supera os desafios técnicos associados às placas de circuito impresso com um elevado número de camadas. Por exemplo, o nosso processo de laminação de 40 camadas, recentemente desenvolvido, atinge uma taxa de rendimento superior a 95%, excedendo largamente a média do setor, que é de 70%. Por isso, quer necessite de uma placa de circuito impresso de camada única ou de um projeto complexo de PCB multicamadas, estamos aptos a dar resposta às suas necessidades.
Capacidades de engenharia e serviços de DFM
Oferecemos também um serviço especializado de auditoria de Design for Manufacturing (DFM). Depois de os clientes nos fornecerem os ficheiros Gerber, os nossos engenheiros realizam uma auditoria DFM exaustiva para identificar falhas de conceção que possam dificultar a produção, tais como larguras de linha excessivamente finas, vias pequenas ou uma disposição de camadas ineficiente. Otimizamos estes aspetos antecipadamente para evitar problemas de produção. Para muitos clientes, as nossas auditorias de DFM aumentaram os rendimentos de produção de 60% para 98%, resultando numa poupança significativa de custos. Por conseguinte, a escolha de uma parceria connosco elimina as preocupações relativas a PCBs que não cumpram os requisitos de utilização final ou que impliquem custos de produção excessivos.
Equipamento e Fábrica
As nossas unidades de produção em Dongguan e Shenzhen, na China, estão equipadas com uma gama completa de equipamentos de ponta para o fabrico de PCB: máquinas de perfuração de alta velocidade, laminadoras totalmente automáticas, máquinas de exposição a laser LDI, instrumentos de inspeção ótica AOI, testadores de impedância TDR, testadores de desvio de camadas por raios X, etc. Todos estes equipamentos foram introduzidos nos últimos três anos e encontram-se na vanguarda do setor.
Capacidade de fabrico e capacidade de produção
A nossa capacidade de produção de placas de circuito impresso (PCB) permite-nos fabricar 500 protótipos por mês e 100 000 metros quadrados de PCB em série por mês, cobrindo todo o processo, desde o protótipo até à produção em série. O nosso ciclo de entrega de protótipos é de 5 dias para placas de 20 camadas, 7 dias para placas de 30 camadas e 10 dias para placas de 40 camadas, o que é mais de 30% mais rápido do que a média do setor. Muitos clientes têm prazos apertados; outras fábricas demoram 15 dias, mas nós conseguimos entregar em 7 dias, ajudando-os a ganhar uma vantagem competitiva no mercado.
Processo de testes e garantia de qualidade
Os nossos produtos de placas de circuito impresso (PCB) atingem uma taxa de rendimento superior a 98%, ultrapassando largamente a média do setor, que é de 80%. Dispomos de um rigoroso sistema de controlo de qualidade com 12 pontos de inspeção, desde o armazenamento da matéria-prima até à entrega do produto acabado, garantindo que todas as placas cumprem os requisitos de qualidade. Oferecemos também uma garantia vitalícia; qualquer placa que fabricarmos e que não tenha sido danificada por erro humano será reparada gratuitamente.
Atendimento ao cliente completo
O nosso serviço é excelente. Em caso de qualquer problema por parte dos clientes, os nossos engenheiros respondem no prazo de 2 horas e apresentam uma solução no prazo de 24 horas. Muitos clientes enfrentam problemas com as suas placas e, quando contactam outras fábricas, ou enfrentam atrasos ou simplesmente não conseguem contactá-las. Mas quando nos contactam, analisamos imediatamente a causa, apresentamos soluções e, se necessário, chegamos mesmo a refazer as placas gratuitamente.
Geyuan Electronics ‘ Caso de cliente: Produção de placas de servidor de 32 camadas para uma empresa de IA
No ano passado, fabricámos uma placa-mãe de servidor de IA de 32 camadas para uma empresa líder no setor da IA nos Estados Unidos. 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.
Resumir
O fabrico de placas de circuito impresso (PCB) é um processo sofisticado, composto por várias etapas, e a precisão de cada uma delas determina a qualidade da placa final. Compreender este processo ajuda-o a si e à sua empresa a criar projetos mais fáceis de fabricar, a reduzir custos e a melhorar o rendimento. Ao escolher um fabricante de PCB, concentre-se nas suas capacidades de Design para Fabrico (DFM), no controlo rigoroso dos processos e nos testes abrangentes, para garantir que as suas placas cumprem sempre as especificações.
Além disso, a execução do processo de fabrico de PCB determina, em última instância, o sucesso ou o fracasso de todo o projeto. Por isso, assim que compreender os princípios básicos deste processo, a subcontratação do fabrico de PCB à Geyuan Electronics pode garantir-lhe um produto de alta qualidade. Confiar cegamente em qualquer fabricante pode levar a arrependimentos. Por isso, não hesite em colocar questões ao fabricante relacionadas com o processo, verifique se a empresa segue as melhores práticas do setor e mantenha o contacto com o fabricante ao longo de todo o processo. Para obter o melhor serviço, contrate uma empresa certificada e experiente como a Geyuan Electronics; pode consultar o site da empresa para obter mais informações.