Placa de circuito impresso rígida multicamada

Como podemos observar, a eletrónica utilizada na nossa vida quotidiana está a tornar-se cada vez mais compacta sem comprometer a sua funcionalidade. Isto é conseguido através da utilização de SMT e dos avanços nas técnicas de fabrico, particularmente no campo das estruturas de circuitos multicamadas. Neste artigo, a FS Technology apresentará as PCB rígida multicamadaque é uma placa de circuito impresso que combina uma elevada densidade de circuitos com robustez.

pcb rígida multicamada

O que é uma PCB rígida multicamada

As placas de circuitos impressos podem ser classificadas em quatro tipos principais: rígidas, flexíveis, semi-flexíveis e rígido-flexíveis. O principal fator que determina o tipo de PCB é o material de substrato utilizado. Entre estes tipos, placas rígidas são as mais comuns e fáceis de fabricar com várias camadas. Quando uma placa rígida é constituída por quatro ou mais camadas condutoras, é designada por PCB rígida multicamada. Estas camadas são separadas por um material isolante, formando uma única unidade integrada.

Em comparação com a face simples ou dupla, a estrutura multicamadas oferece a vantagem de acomodar um maior número de camadas numa única unidade. As camadas de uma placa rígida multicamadas são ligadas através de vias, o que permite a integração de mais componentes e circuitos complexos.

Existem três tipos principais de vias utilizadas para estabelecer ligações entre as camadas de uma placa de circuito impresso rígida multicamada: vias enterradas, vias cegas e vias de passagem. Esta estrutura é normalmente constituída por camadas externas localizadas na parte superior e inferior, que funcionam como placas de uma só face. As camadas internas, por outro lado, actuam como placas de dupla face e estão interligadas. Algumas destas camadas podem servir para fins específicos, como os planos de potência ou os planos de terra. Dependendo dos requisitos dos projectos industriais e das especificações de conceção, as placas de circuito impresso rígidas multicamadas podem ter um grande número de camadas, desde algumas a mais de cem. No entanto, é mais comum encontrar PCB multicamadas com quatro a oito camadas em vários dispositivos, como os smartphones, onde os circuitos são frequentemente configurados em placas de 12 camadas. Nestas aplicações, o núcleo interno das placas de circuitos impressos rígidos multicamadas é composto por uma camada central, um pré-impregnado, uma camada intermédia e uma camada interna. Segue-se a explicação destas camadas:

  • Núcleo: É a parte central e a base da placa que é feita de material rígido FR4 e mantém a estabilidade da placa, fornecendo o suporte mecânico
  • Pré-impregnado: É um tecido de fibra de vidro impregnado de resina que une as camadas da placa. É o principal componente de uma placa multicamada que proporciona isolamento entre as camadas da placa, pelo que podemos dizer que é um isolante
  • Camada intermédia: É a camada interna da placa que existe entre a camada do núcleo e o pré-impregnado. Normalmente tem traços de cobre, vias e componentes utilizados para estabelecer uma ligação entre diferentes camadas da placa
  • Plano interno:  Um plano interno, também designado por plano de potência ou plano de terra, é a camada na placa utilizada para a estabilidade da tensão e a ligação à terra da placa. Os planos internos são criados com cobre e fornecem caminhos de baixa impedância para distribuir energia.

Tecnologia de via para PCB multicamada rígida

O processo de via desempenha um papel crucial no fabrico de placas de circuito impresso rígidas multicamadas. Envolve a criação de pequenos orifícios que estabelecem ligações entre diferentes camadas da placa. Estas vias são essenciais para o tratamento eficaz de projectos de circuitos complexos. O material utilizado para as vias tem de apresentar uma boa condutividade eléctrica e resistência mecânica. O cobre é normalmente utilizado para as vias, mas o níquel e o estanho também podem ser utilizados. O estanho proporciona excelentes propriedades de soldadura, enquanto o níquel oferece resistência à corrosão. A forma e a estrutura das vias são determinadas com base nos requisitos específicos do projeto da placa. Podem ter formas redondas, quadradas ou rectangulares, com diâmetros que variam normalmente entre 0,010 e 0,030 polegadas e espessuras de 0,002 a 0,004 polegadas.

  • Vias de furo passante revestidas (PTH): Estas vias são amplamente utilizadas em estruturas de circuitos rígidos multicamadas e estendem-se por toda a espessura da placa, sendo revestidas de cobre para estabelecer ligações entre camadas.
  • Vias cegas: A perfuração das camadas exteriores da placa para as camadas interiores estabelece ligações entre camadas específicas e não se estende a toda a placa.
  • Vias enterradas: O facto de se encontrar apenas na camada interior de uma placa de circuito impresso rígida, sem ligação à camada exterior, proporciona flexibilidade de encaminhamento e ajuda a conceber uma estrutura compacta, utilizando eficazmente as camadas interiores.
  • Microvias: Um tipo de vias miniaturizadas que têm um diâmetro mais pequeno do que as vias convencionais, permitindo interligações de alta densidade para projectos que requerem componentes de passo fino e transmissão de sinais a alta velocidade.

Características da placa de circuito impresso rígida multicamada

  • Fator de forma reduzido: A utilização de camadas condutoras e de isolamento em placas de circuito impresso rígidas multicamadas permite uma densidade compacta e um tamanho de placa mais pequeno, resultando num fator de forma reduzido. Esta vantagem torna estas placas adequadas para aplicações que requerem designs que poupam espaço, tais como dispositivos electrónicos compactos.
  • Técnicas de fabrico: Incluindo o empilhamento preciso de camadas, o alinhamento exato e os processos de laminação controlados, permitem a produção de placas precisas e fiáveis para circuitos complexos e operações de elevado desempenho.
  • Construção leve: Os materiais utilizados nas placas de circuito impresso rígidas multicamadas são leves em comparação com a fibra de vidro normalmente utilizada. Esta caraterística contribui para a criação de placas leves, tornando-as ideais para aplicações sensíveis ao peso, como a indústria da aviação, os dispositivos móveis e os automóveis.
  • Design de placa multifuncional: As placas podem acomodar numerosos componentes e desenhos complexos numa única placa. Esta capacidade permite a integração de múltiplas funcionalidades numa única placa, reduzindo a necessidade de placas e interligações adicionais. O resultado é um sistema compacto e eficiente para dispositivos electrónicos.
  • Qualidade melhorada: Medidas rigorosas de controlo da qualidade, tais como AOI e Inspecção por raios XAs medidas de segurança, que são implementadas durante o processo de fabrico destas placas. Estas medidas asseguram uma elevada qualidade e diminuem as taxas de falha.
  • Durabilidade e flexibilidade: Circuit oferece maior durabilidade e flexibilidade em comparação com outras placas. A sua estrutura reforçada e multicamada aumenta a resistência mecânica, tornando-as resistentes à flexão, deformação e tensões térmicas. Estas características permitem-lhes ter um desempenho fiável mesmo em condições ambientais adversas.
  • Ponto de ligação único: Estas placas simplificam a gestão de múltiplas ligações, consolidando-as em pontos de ligação únicos. Esta simplificação reduz a complexidade do sistema, minimiza o risco de ligações defeituosas e melhora a fiabilidade global. Além disso, facilita a manutenção da placa.
  • Custos de produção mais elevados: A produção de PCB rígidas multicamadas é mais cara do que a produção de PCB de camada única ou dupla. O custo é atribuído aos materiais caros utilizados e à complexidade do processo de fabrico.
  • Processo de conceção complexo: A conceção multicamadas envolve uma complexidade adicional em comparação com outras placas. Considerações como o encaminhamento do sinal entre camadas, a impedância do traço e o funcionamento térmico da placa de circuito impresso têm de ser cuidadosamente abordadas, exigindo técnicas de conceção avançadas.
  • Disponibilidade limitada: A maioria dos fabricantes pode fabricar placas de circuito impresso rígidas multicamadas com menos de dez camadas, mas muito poucos quando o número de camadas aumenta para 30 camadas. Obviamente que a FS Technology tem esta capacidade, para placas rígidas, podemos fabricar até 56 camadas!
  • Tempos de espera mais longos: Devido ao aumento do número de camadas e à complexidade do processo de fabrico, as placas rígidas multicamadas têm normalmente prazos de entrega mais longos do que as outras placas.