O que é placa de circuito impresso?
Uma placa de circuito impresso (PCB) é um conjunto eletrônico que utiliza condutores de cobre para criar conexões elétricas entre componentes e fornecer suporte mecânico para eles. Os PCBs são feitos de material não condutor com linhas condutoras impressas ou gravadas nele. Os componentes eletrônicos são então montados na placa e os traços conectam os componentes para formar um circuito funcional.
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Os PCBs são feitos isolando a camada condutora de folha de cobre da superfície através do material de isolamento da base da placa, o que permite que a corrente flua através de vários componentes ao longo de uma rota pré-projetada, alcançando, em última análise, funções como tomada de energia, amplificação, atenuação, modulação, demodulação e codificação.
A compreensão de como funciona uma placa de circuito impresso deve começar pela sua composição. Toda a placa PCBA é composta por placas e componentes simples, como microchips, resistores, capacitores e conectores. Os fabricantes fixam componentes ao PCB por meio de montagem por solda ou outras técnicas. Tomemos, por exemplo, uma PCB de um lado, uma placa que possui componentes eletrônicos e fios em apenas um lado da placa. Normalmente montamos os componentes em uma placa não condutora pela tecnologia de montagem SMT ou tecnologia de montagem PCBA DIP e os conectamos através de pequenos caminhos chamados traços. Os traços permitem que os componentes elétricos de toda a placa funcionem, energizando-os. Nem todos os dispositivos de hardware são montados diretamente na PCB; componentes como monitores e câmeras são conectados à PCB por meio de conectores correspondentes e cabos planos.
O princípio de funcionamento das placas de circuito dupla face e multicamadas é introduzir gás de processo (Ar, N2, O2, etc.) no link de alto vácuo, e o gás é ionizado em plasma. Sob a ação do campo elétrico, esses plasmas movem-se em direção a alto potencial e baixo potencial, respectivamente. Os grupos atômicos que se movem em direção ao baixo potencial bombardeiam o alvo (cobre), de modo que os átomos de cobre são retirados do cobre e finalmente recobertos no substrato (FRP), ou seja, o laminado revestido de cobre. Este é um método físico tradicional, que tem as vantagens de não haver poluição e de tecnologia madura. A desvantagem é que a eficiência é lenta e o ciclo é longo. Se você deseja realizar rapidamente o processo de fabricação de PCB, você pode definir o padrão gravado com antecedência e, em seguida, formar o PCB da maneira acima, e o orifício interno para conexão também pode ser revestido com cobre metálico para torná-lo metalizado.
Vantagens das placas de circuito impresso
Uma solução compacta
Uma placa de circuito impresso pode conter várias peças e elementos. Como utilizam trilhas de cobre em vez de fios reais, permitem os mesmos tipos de resultados sem usar fios que transportam corrente. As placas são menores e não tão volumosas. Esta é uma das razões pelas quais tantos tipos diferentes de dispositivos eletrônicos são menores do que eram no passado. Os PCBs ajudaram a impulsionar a tecnologia de várias maneiras diferentes. Agora é possível ter circuitos altamente complicados em pacotes muito pequenos.
Economizando tempo e energia
Um dos melhores benefícios do uso de placas de circuito impresso é a quantidade de tempo que pode ser economizada. A conexão de componentes tradicionalmente leva muito tempo, enquanto a placa de circuito levará muito menos tempo para ser montada depois que o projeto estiver concluído. A fase de projeto costuma ser a que mais leva tempo com placas de circuito impresso, mas mesmo isso pode ser reduzido ao usar o tipo certo de software para sua criação. Na verdade, o AdvancedPCB oferece aos clientes um software gratuito chamado PCB Artist. É fácil e intuitivo de usar e fornece uma maneira relativamente simples de projetar e testar a placa de circuito impresso antes de prosseguir para o resto do processo.
Sem conexões soltas
As conexões na placa de circuito impresso são feitas através das trilhas de cópia e, desde que sejam fabricadas corretamente, não será necessário lidar com curtos-circuitos ou conexões soltas. Compare isso com outros métodos que usam fios reais, que podem se soltar quando a placa se move. Em alguns casos, o próprio fio pode ter um problema de conexão. Tudo isso pode ser difícil de rastrear e localizar a origem do problema real. Com placas de circuito impresso, esses tipos de problemas são inexistentes. Se houver problemas com a placa, ela tende a ser fácil de diagnosticar e reparar.
Uma opção confiável
Não é por acaso que tantas empresas e indivíduos hoje utilizam placas de circuito impresso. Eles são uma solução confiável que pode funcionar para uma ampla variedade de usos e produtos, grandes e pequenos. Eles podem durar muito tempo quando feitos de maneira adequada, o que dará às pessoas mais confiança com os eletrônicos que usam. Isso é verdade quer esse dispositivo seja um telefone, um computador ou um equipamento de nível militar usado em um ambiente pouco tolerante.
Custos Baixos
É claro que, quando se trata de criar e fabricar diversos tipos de produtos elétricos, o custo é muito importante. Felizmente, uma vez que a placa de circuito tenha sido projetada e testada para garantir que esteja funcionando corretamente, a produção em massa é muito acessível. Na maioria dos casos, há menos componentes usados, o que ajuda a reduzir o custo a um nível acessível para a maioria das empresas.
Tipos de placas de circuito impresso
Em geral, as placas podem ser categorizadas em três categorias: rígidas, flexíveis ou com núcleo metálico.
As placas rígidas costumam ser a grande maioria das placas que um projetista encontrará, onde o layout da placa está contido em um substrato rígido criado a partir de um processo de laminação de alta temperatura e pressão. O material comum para essas placas é FR-4, mas dependendo das necessidades específicas do design, ele pode ser modificado para enfatizar ou melhorar certas características da placa.
As placas flexíveis são compostas por um material menos rígido que permite uma deflexão muito maior. O material lembra taticamente um rolo de filme e a espessura da placa geralmente é muito menor do que uma placa rígida padrão. Embora já tenham grande uso, há esperança de que as placas flexíveis inaugurem a próxima etapa da tecnologia vestível e eliminem as atuais restrições planares inerentes aos dispositivos de placas rígidas.
Uma PCB com núcleo de metal é uma espécie de ramificação dos designs de placas rígidas, com maior capacidade de dissipar calor por toda a placa para proteger circuitos sensíveis. Este estilo pode ser uma opção para projetos de alta corrente para evitar desgaste térmico e falhas.
Onde quer que exista eletromagnetismo controlado, as placas de circuito impresso formam a infraestrutura para mantê-lo. É claro que as placas de circuito não surgem simplesmente do nada – seu projeto e fabricação são um grande empreendimento de engenharia por si só.
O Processo de Design de Placa de Circuito Impresso
Antes que uma placa de circuito impresso possa ser construída, ela deve ser projetada. Isso é feito usando ferramentas CAD de design de placas de circuito PCB. O design da PCB é dividido em duas categorias principais: captura esquemática para criar a conectividade do circuito em um diagrama e, em seguida, layout da PCB para projetar a placa de circuito física real.
Desenvolva as peças CAD da biblioteca
O primeiro passo é desenvolver as peças CAD da biblioteca necessárias para o projeto. Isso incluirá símbolos esquemáticos, modelos de simulação, pegadas para layout de PCB e modelos de etapas para exibição de placas de circuito impresso em 3D. Assim que as bibliotecas estiverem prontas, o próximo passo é criar a representação lógica do circuito em um esquema. Ferramentas CAD são usadas para colocar os símbolos em uma folha esquemática e depois conectá-los para formar o circuito.
Ao mesmo tempo, a simulação do circuito é executada para verificar se o projeto funcionará eletricamente da maneira pretendida. Assim que essas tarefas forem concluídas, as ferramentas esquemáticas enviarão seus dados de conectividade para as ferramentas de layout.
Disposição
No lado do layout do design da PCB, a conectividade esquemática é recebida e processada como redes que conectam dois ou mais pinos componentes. Com um contorno do formato pretendido da placa na tela, o designer de layout colocará as pegadas dos componentes nos locais corretos. Uma vez que esses componentes estejam organizados de maneira ideal, o próximo passo é conectar as redes aos pinos, desenhando os traços e planos entre os pinos. As ferramentas CAD terão regras de projeto incorporadas que evitam que os traços de uma rede toquem em outra rede, bem como regem muitas outras larguras e espaços necessários para um projeto completo. Assim que o roteamento for concluído, as ferramentas de projeto serão usadas novamente para criar os desenhos de fabricação e os arquivos de saída que o fabricante usará para construir a placa.
O projeto e a fabricação de uma placa de circuito são um processo passo a passo: criação e simulação de esquemáticos, configuração de grades de projeto de PCB e DRCs, colocação de componentes, roteamento de PCB, planos de potência e, finalmente, montagem da lista técnica e construção da placa.
Estrutura e aplicações da placa de circuito impresso
Muitas das características importantes de desempenho de um PCB são definidas no empilhamento ou no arranjo de camadas no PCB. O empilhamento de camadas é construído com camadas alternadas de material condutor e isolante, e com camadas alternadas de núcleo e pré-impregnado (dois tipos de dielétricos usados no empilhamento de camadas). As propriedades dielétricas e mecânicas do núcleo e do pré-impregnado determinarão a confiabilidade e a integridade do sinal/potência no projeto, e devem ser selecionadas cuidadosamente ao projetar para aplicações de alta confiabilidade. Por exemplo, aplicações militares e médicas precisam de projetos altamente confiáveis que possam ser implantados em ambientes agressivos, e uma PCB para um sistema de telecomunicações pode exigir um laminado de PTFE de baixa perda em um pacote pequeno.
Um exemplo de empilhamento de PCB é mostrado abaixo. Neste exemplo, o empilhamento implementa uma estrutura de camada 4-com duas camadas planas internas (L02_GND para terra e L03_PWR para energia). Esse tipo de empilhamento é apropriado para dispositivos IoT, sistemas embarcados leves e muitos outros projetos que usam protocolos de alta velocidade. O arranjo do plano interno ajuda a garantir a integridade da energia, ao mesmo tempo que fornece alguma blindagem contra EMI externa. As camadas planas internas também fornecem uma referência consistente para sinais de impedância controlada. Esse tipo de empilhamento é típico de muitos projetos e geralmente é um ponto de partida para muitas placas de circuito impresso modernas.
Componentes comuns de placas de circuito impresso
As placas de circuito impresso são feitas de uma variedade de materiais de PCB e componentes elétricos. Os componentes comuns do PCB incluem:
Resistores
Os resistores transmitem uma corrente elétrica para produzir uma tensão e dissipar a energia elétrica na forma de calor. Eles vêm em uma variedade de materiais.
Capacitores
A função de um capacitor é reter uma carga elétrica dentro da placa e então liberá-la quando mais energia for necessária em outra parte do circuito. Os capacitores normalmente funcionam coletando cargas opostas em duas camadas condutoras separadas por um material isolante.
Indutores
Eles são semelhantes aos capacitores porque armazenam energia. No entanto, eles são frequentemente usados para bloquear sinais dentro do PCB, como interferência de outro dispositivo eletrônico.
Transistores
Um transistor é um amplificador. É usado para comutar ou controlar os sinais eletrônicos em uma placa. Existem várias versões diferentes de transistores disponíveis, mas o mais comum é o transistor bipolar.
Transformadores
Eles são usados para transferir energia elétrica de um circuito para outro por meio de um aumento ou diminuição da tensão.
Diodos
Um diodo permite que a corrente elétrica flua em uma direção, mas não na outra. Como resultado, diodos são usados para impedir que a corrente elétrica flua na direção errada e danifique a placa e o dispositivo. A forma mais popular de diodo é o LED (que significa diodo emissor de luz).
Sensores
Esses dispositivos são usados para detectar mudanças nas condições ambientais e gerar um sinal elétrico que corresponde à mudança. Este sinal é então enviado para outros componentes da placa de circuito. Os sensores convertem um elemento físico, como movimento da luz, qualidade do ar ou som, em energia elétrica.
Camadas de PCB comuns
Cada tipo de PCB contém um número diferente de camadas que contribuem para sua funcionalidade. No entanto, não importa o tipo de PCB que você escolher, cada placa contém a mesma base essencial. Isso significa que todos os PCBs contêm as quatro camadas a seguir:
Camada de substrato
Geralmente é feito de fibra de vidro, o que confere rigidez à placa. As camadas de substrato também podem ser feitas com epóxis, mas não possuem a durabilidade que a fibra de vidro oferece.
Camada de cobre
Como seria de esperar do nome, a camada de cobre de uma PCB é feita de uma fina camada de folha de cobre que é laminada na placa por meio de calor.
Quando falamos sobre diferentes “camadas” de PCB, estamos falando sobre quantas camadas de cobre elas consistem. Por exemplo, uma PCB de um lado terá apenas uma camada de material condutor em um lado da placa. Neste cenário, o outro lado da placa é utilizado para incorporar diversos componentes eletrônicos. Enquanto isso, uma PCB de dupla face montará o cobre condutor e os componentes em ambos os lados da placa.
A espessura da camada de cobre será determinada pela quantidade de energia que o PCB precisa suportar. PCBs que precisam lidar com um nível mais alto de energia terão um nível de cobre mais espesso.
Camada de máscara de solda
A camada de máscara de solda é colocada sobre o cobre e fornece à maioria dos PCBs sua cor verde. Esta camada isola o cobre e garante que ele não entre em contato com nenhum outro elemento.
Camada de serigrafia
A camada serigráfica é adicionada principalmente para o benefício dos humanos. Envolve adicionar letras, números e símbolos à placa para que seja mais fácil para os usuários entenderem a funcionalidade de diferentes pinos e LEDs.
Nossa fábrica
Sihui Fuji Electronics Technology Co., Ltd. Fundada em 2009, há 14 anos se concentra na produção confiável e de longo prazo de placas de circuito. Com a força de produção de impermeabilização allegro, produção em massa, vários nomes de produtos, vários lotes e prazo de entrega curto, ela fornece serviços abrangentes e completos para atender ao máximo as necessidades dos clientes. É um fabricante chinês de placas de circuito eletrônico com vasta experiência em gestão de qualidade de empresas japonesas. Negócios.
Perguntas frequentes
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