O que é um PCB?

Resumo: O que é o PCB em eletrónica? Qual é a sua função? Que aparelhos electrónicos utilizam placas de circuito impresso? Creio que estas perguntas podem incomodar muitas pessoas que não conhecem as placas de circuito impresso. Agora, a FS Technology irá informá-lo e, esperamos, responder a todas estas perguntas, com conhecimentos desde o conceito básico até à história do desenvolvimento. De seguida, vamos compreender alguns conceitos básicos de PCB, assistindo ao vídeo do YouTube abaixo.

O que é PCB?

PCB é um termo informal que significa placa de circuito impressomas, anteriormente, era conhecido como PWBO termo "circuito" é mais exato e significa "placa de cablagem impressa". No entanto, à medida que o conceito entre circuito e cablagem se foi esbatendo ao longo do tempo, este termo foi sendo cada vez menos utilizado. Uma placa de circuito impresso refere-se a caminhos condutores, pistas ou traços de sinal gravados através de folhas de cobre num substrato não condutor para suportar e ligar eletricamente componentes electrónicos entre si. Podemos entender a placa de circuito impresso como o suporte dos componentes. A razão pela qual os produtos electrónicos podem funcionar corretamente deve-se aos componentes electrónicos que estão ligados entre si através dos traços de uma placa PCB. Estes traços ajudam a realizar a ligação eléctrica entre os componentes. Quando se pesquisa o significado de PCB no Google, os resultados também podem levar ao significado de PCBA. Embora exista apenas uma letra diferença entre PCB e PCBANo entanto, os significados destes dois termos são completamente diferentes. Uma PCB representa a placa nua, que é frequentemente vista como a "placa verde" que não funciona e não contém componentes. Por outro lado, PCBA significa Montagem de PCB e os componentes são montados na placa nua através da tecnologia de montagem em superfície (SMT), da tecnologia de orifícios (THT) e de outras tecnologias de montagem.

placa de circuito impresso verde nua

Composição da placa de circuito impresso (PCB)

A imagem acima mostra os pormenores intrincados de uma placa de circuito impresso, que inclui vários elementos, como o substrato, a folha de cobre e a almofada, viamáscara de solda e identificação de letras. Para melhorar a sua compreensão de definições de placa de circuito impressoVamos aprofundar estes elementos de uma forma mais técnica:

  • Substrato: O componente principal de uma placa de circuitos, normalmente fabricado a partir de um material não condutor, como epóxi reforçado com fibra de vidro. Serve de base para suportar e fixar componentes electrónicos.
  • Folha de cobre: Refere-se à camada condutora presente na placa de circuito impresso. Os fabricantes criam o padrão de circuito necessário através de processos de gravação e, em seguida, utilizam métodos químicos ou mecânicos para o fixar ao substrato. Isto facilita a interconexão dos fios entre os componentes electrónicos.
  • Almofada: São as partes da placa de circuito impresso que estabelecem ligações com os pinos dos componentes. Têm frequentemente uma forma circular ou quadrada e permitem ligações eléctricas e mecânicas.
  • Via buraco: Também conhecidos como orifícios de passagem, são aberturas no substrato utilizadas para interligar circuitos a diferentes níveis. Fornecem ligações eléctricas para Componentes DIP e são indispensáveis para o fabrico e montagem de circuitos multicamadas.
  • Máscara de soldadura: Nas placas de circuito impresso do dia a dia, a tinta da máscara de solda utilizada é tipicamente verde, resultando numa aparência verde. A máscara de solda é aplicado na superfície da placa para proteger o circuito contra a contaminação, a oxidação e o stress mecânico.
  • Serigrafia: Na imagem acima mencionada, pode observar de forma proeminente dígitos e caracteres numéricos. Estas marcas representam a camada de serigrafia, que serve para indicar as posições dos componentes, as funções dos pinos, a identificação do diagrama de circuitos e outras informações relevantes.

Como a PCB está presente nas aplicações electrónicas

Com o texto acima, provavelmente já tem uma certa compreensão do conceito de PCB, ou pelo menos uma compreensão básica do que é uma placa de circuito impresso, certo? Mas mesmo que já tenha procurado em todos os dispositivos electrónicos à sua volta, pode ser difícil encontrar uma placa de circuito impresso. Como já foi referido, uma placa de circuito impresso refere-se normalmente à placa nua, ao passo que a aplicação de placas de circuito impresso em produtos electrónicos é designada por placa PCBA. Uma placa PCBA refere-se à placa totalmente montada ou soldada após a conclusão da colocação dos componentes e da soldadura. Há um ditado na Internet que diz que "sem PCBs, seria impossível progredir na tecnologia hoje". Isto deve-se ao facto de as placas de circuito impresso estarem tão presentes nas nossas vidas que são o elemento básico da maioria dos dispositivos electrónicos. Desde o seu abre-portas (camada única) ao seu smartphone (6 camadas) e ao seu computador e servidor (60 camadas), todos eles funcionam com PCB.

Equipamento médico

Com o desenvolvimento da indústria transformadora, o progresso da tecnologia médica é óbvio para todos. Olhando para trás, na era da tecnologia subdesenvolvida, os médicos utilizavam sinais de pulso artificiais para avaliar o estado dos doentes através da observação de palavras e expressões. No entanto, é agora possível utilizar minúsculos dispositivos médicos electrónicos injectados no corpo humano para observar o estado do doente. 

Desde o surto da pandemia da COVID-19, tem havido um aumento significativo da procura de dispositivos de teleterapia, ventiladores e aparelhos de teste de temperatura na indústria médica. Estes produtos, sem exceção, necessitam de padrões mais elevados de precisão de teste, desempenho de transmissão de sinal e compacidade.

Em primeiro lugar, a adoção de HDI e SMT é considerada fundamental para alcançar uma densidade elevada e um tamanho reduzido para PCBA médico. Estas tecnologias avançadas permitem a integração de mais componentes num espaço limitado, garantindo a funcionalidade eficiente dos dispositivos médicos.

Além disso, dado o impacto direto destes produtos na saúde humana, torna-se imperativo que os fabricantes de PCB possuam certificações da indústria e sigam protocolos de teste rigorosos. O cumprimento dos mais elevados padrões de qualidade e fiabilidade é crucial para garantir a segurança e a eficácia dos dispositivos médicos.

Por último, a crescente prevalência da eletrónica implantável e dos dispositivos médicos vestíveis exige PCB com maior flexibilidade. Esta exigência levou ao aparecimento de PCB rígido-flexívelque combina as vantagens das placas rígidas e flexíveis. Este tipo de PCB permite uma integração perfeita com várias aplicações médicas, acomodando a natureza dinâmica da eletrónica implantável e vestível.

Equipamento aeroespacial

PCBA utilizado em equipamento aeronáutico

Leu bem, as pequenas placas PCB utilizadas na indústria aeroespacial ocupam posições fulcrais. Pode estar a perguntar-se muito sobre isto, mas quando realmente compreende como funciona uma placa PCB, compreenderá e aceitará este facto. Aviões, satélites, drones e outros sistemas aviónicos não seriam possíveis se ainda estivessem ligados com componentes e tecnologia antigos. As placas de circuito utilizadas na indústria aeroespacial são qualitativamente diferentes das utilizadas no nosso quotidiano, uma vez que são produtos mais pequenos e mais complexos. Este tipo de placa de circuito impresso é frequentemente muito difícil de fabricar e é impossível de produzir, exceto se for por um profissional Empresa de PCBA.

Em primeiro lugar e acima de tudo, são impostos requisitos rigorosos ao número de camadas de PCB. Enquanto a eletrónica de consumo exige normalmente PCB com até 10 camadas, a indústria aeroespacial exige dispositivos significativamente mais complexos e fiáveis. Consequentemente, os fabricantes têm de efetuar vários processos de empilhamento para se adaptarem a estas aplicações específicas. É importante notar que cada adição de duas camadas (uma vez que todas as placas multicamadas têm um número par de camadas) aumenta significativamente a complexidade do fabrico e a probabilidade de falha.

 

Além disso, como já foi referido, a principal função de uma placa de circuito impresso é servir de plataforma para componentes electrónicos. Para satisfazer os requisitos funcionais das placas de circuito impresso utilizadas em aplicações aeroespaciais, torna-se necessário integrar um maior número de componentes numa placa mais pequena. Isto coloca desafios significativos, uma vez que a integração de mais componentes é inerentemente difícil e os circuitos integrados (CI) associados são frequentemente dispendiosos.

Indústria Militar

PCBA utilizado em radares militares

O primeiro domínio de aplicação dos PCB é a indústria militar, tendo os Estados Unidos utilizado pela primeira vez os PCB em gravadores militares. Com o avanço da tecnologia militar para atender às necessidades dos clientes em constante mudança, cada vez mais equipamentos integram tecnologia computadorizada avançada. Em contraste, a tecnologia SMT comum tem-se revelado difícil de satisfazer os requisitos das PCB militares. Exigem as propriedades eléctricas e mecânicas inerentes às embalagens flexíveis e rígido-flexíveis e, consequentemente, estes tipos de embalagens electrónicas podem suportar milhares de quilos de gravidade sem falhar.

Porque é que o PCB é preferido pela indústria de fabrico de eletrónica

As placas de circuito impresso existem há quase 100 anos. As placas de circuito impresso não só não mostraram sinais de necessidade de serem substituídas ao longo dos anos, como também foram utilizadas de forma cada vez mais alargada. Na indústria de fabrico de produtos electrónicos, a placa de circuito impresso como suporte de componentes electrónicos tem vantagens únicas:

  • Alta densidade: O desenvolvimento da placa de circuito impresso tem estado sempre em sintonia com a tendência da sociedade. Com a dependência dos seres humanos de dispositivos electrónicos em miniatura, as placas de circuito impresso apresentam uma tendência para a alta densidade. Com o avanço da integração dos circuitos integrados e o desenvolvimento da tecnologia de montagem, a densidade dos componentes electrónicos das placas de circuito impresso atingiu o seu pico.
  • Elevada fiabilidade: O processo de produção e montagem é muito complicado. Durante todo o processo de Processo de fabrico de PCBPara isso, o fabricante precisa de efetuar muitos testes. Tomemos como exemplo uma empresa de PCBA chave-na-mão como a FS Technology. Para além dos mais básicos inspeção manual e Inspecção AOIAlém disso, é necessário efetuar uma série de testes de envelhecimento, testes funcionais, etc. O tempo de vida útil das placas de circuito impresso da fábrica da FS Technology pode atingir os 20 anos.
  • Designabilidade: O campo de aplicação dos produtos electrónicos é muito vasto. Para além dos telemóveis e relógios comuns utilizados no dia a dia, há muitos produtos electrónicos que se dedicam a ambientes de alta temperatura, alta pressão e humidade. Para diferentes campos de aplicação, a capacidade de conceção do PCB é a premissa de que os produtos electrónicos podem satisfazer as diferentes necessidades de diferentes cenários.
  • Produtividade: A fábrica de PCB adopta um modelo de gestão moderno, através de uma gestão de qualidade rigorosa e meios técnicos profissionais, para alcançar um processo de produção padronizado, montagem de grandes volumese produção mecanizada totalmente automática. Isto garante a consistência da qualidade do produto.
  • Assimilabilidade: A fábrica chave-na-mão está equipada com tecnologias SMT e THT, que podem efetuar a montagem padronizada de vários componentes em placas nuas, e realizar a montagem automatizada e em grande escala de lotes. No que diz respeito à oficina de montagem da FS Technology, para além de 7 linhas de produção SMT totalmente automáticas, também podemos realizar a montagem manual de encaixe e mista. Mesmo para encomendas de montagem DIP de grande volume, também podemos realizar um processo automatizado de montagem de PCB com orifícios.
  • Capacidade de manutenção: Os produtos acabados PCBA são de conceção normalizada e produção em grande escala, pelo que, mesmo que o sistema falhe, a empresa chave-na-mão pode substituir os seus produtos de forma rápida, fácil e flexível e repor rapidamente o sistema em boas condições de funcionamento.

Que tipos de placas de circuitos existem

As placas de circuito impresso podem ser classificadas de diferentes formas: o número de camadas, dimensões, materiais, funções, etc. Neste artigo, a FS Technology explica principalmente o significado de PCB em produtos electrónicos, por isso vamos classificá-lo pelo número de camadas abaixo para que possa compreender facilmente o tipos de placas de circuitos.

Camada única

Este é o tipo mais básico e mais simples de PCB. Depois de a placa nua ser montada por uma empresa de PCBA chave na mão, os componentes electrónicos concentram-se num dos lados da placa e os fios no outro lado. Uma vez que as placas de circuito impresso de um só lado estão sujeitas a muitas restrições severas em termos de conceção de circuitos, é mais provável que este tipo de placa surja na fase inicial do desenvolvimento de placas de circuito impresso.

O que é um PCB de camada única?

Camada dupla

Este é um tipo de PCB com cablagem em ambos os lados. Uma vez que os fios são necessários em ambos os lados da placa, temos de construir pontes para eles - Vias. As Vias são pequenos orifícios na placa de circuito impresso, cobertos com metal, que ligam os fios de ambos os lados da placa de circuito impresso. A placa de circuito impresso de dupla face resolve o problema da intercalação dos fios quando os fabricantes fabricam placas de circuito impresso de uma face e é utilizada em circuitos mais complexos do que a placa de circuito impresso de uma face.

O que é um PCB de camada dupla?

Multicamadas

Este tipo de PCB é mais difícil de fabricar e a sua dificuldade e preço podem aumentar com o aumento do número de camadas. PCB multiníveis faz com que várias placas de uma ou duas faces sejam as camadas interiores de uma placa multicamadas através da tecnologia de laminação. Em comparação com os dois primeiros tipos de placas de circuito impresso, as placas multicamadas podem realizar mais área de cablagem, pelo que são amplamente utilizadas numa grande variedade de produtos electrónicos. O número de camadas da placa multicamada só pode ser apresentado como um número par devido ao método de laminação, o que é um erro que muitas pessoas que não compreendem as placas de circuito impresso cometem durante o planeamento.

O que é uma placa de circuito impresso multicamada?

História do desenvolvimento do PCB

Pode dizer-se que o desenvolvimento das placas de circuito impresso foi muito rápido. Nessa altura, os seres humanos não sabiam o que era uma placa de circuito impresso e foi necessário um século para que as placas de circuito impresso se tornassem o núcleo da indústria eletrónica. Antes do advento das placas de circuitos, as ligações eléctricas entre os componentes das placas de circuitos eram feitas através de ligações de fios volumosos. Este método de ligação antigo não só desperdiça material como também complica as ligações entre linhas. O história das placas de circuitos impressos é o seguinte.

  • 1925s: O inventor americano Charles Ducas patenteou o primeiro projeto de circuito quando gravou um material condutor numa placa plana.
  • 1936s: Paul Eisler fabrica a primeira placa de circuito impresso para um rádio militar.
  • 1943s: Eisler gravou circuitos numa folha de cobre sobre um substrato não condutor reforçado com vidro.
  • 1944s: O Reino Unido e os Estados Unidos cooperaram pela primeira vez no domínio do armamento militar.
  • 1948s: A fim de popularizar os PCB e aplicá-los à vida quotidiana, os Estados Unidos divulgaram pela primeira vez a tecnologia PCB.
  • 1950s: Os transístores são introduzidos no mercado da eletrónica a fim de reduzir o tamanho dos produtos electrónicos. Esta mudança facilita a integração da placa de circuito impresso e melhora a segurança dos produtos electrónicos.
  • Década de 1950-1960: É introduzida a PCB de dupla face, com componentes electrónicos de um lado e impressão do logótipo do outro. As folhas de zinco são incorporadas no design do PCB e apresentam materiais e revestimentos resistentes à corrosão para evitar a degradação.
  • 1960s: O HDI PCB é realizado e o IC é introduzido no design eletrónico. Esta mudança permite que a placa de circuito impresso simples comporte milhares de componentes electrónicos, o que melhora consideravelmente a potência, a velocidade e a segurança do equipamento eletrónico. Os fabricantes programam as funções necessárias em chips mais pequenos através de Programação de CIA soldadura é um processo que permite reduzir o número de componentes da placa de circuitos utilizados, reduzindo assim o tamanho da placa PCBA. Os seres humanos enfrentam uma nova dificuldade: como tornar a soldadura mais forte.
  • 1970s: PCB passa a designar-se PWB. Uma vez que o acrónimo para as placas de circuito impresso é o mesmo que o acrónimo para os PCB químicos nocivos para o ambiente, esta confusão gera confusão no público e preocupações com a saúde da comunidade.
  • Décadas de 1970 a 1980: As recém-desenvolvidas máscaras de solda de materiais poliméricos finos tornaram-se o método de fabrico normalizado de PCB. Foi subsequentemente desenvolvido um revestimento de polímero foto-imaginável que pode ser aplicado diretamente nos circuitos, seco e subsequentemente modificado por exposição para aumentar ainda mais a densidade dos circuitos.
  • 1980s: É desenvolvida uma nova tecnologia de montagem denominada Tecnologia de Montagem em Superfície. Esta soldadura direta a pequenos blocos na placa de circuito impresso, sem necessidade de furos, está a tornar-se rapidamente a norma no fabrico de PCBA. Componentes SMD estão a ganhar popularidade rapidamente, tornando-se a norma da indústria e procurando substituir os componentes de furo passante, aumentando novamente a potência funcional, o desempenho e a fiabilidade e reduzindo os custos de fabrico de produtos electrónicos.
  • 1990s: O design computorizado automatiza muitos passos no design de PCB e facilita designs cada vez mais complexos utilizando componentes mais pequenos e mais leves.
  • 2000s: As placas de circuito impresso tornaram-se mais pequenas e mais leves, com camadas mais altas e maior complexidade. As concepções de circuitos multicamadas e flexíveis permitem mais funções operacionais nos dispositivos electrónicos e as placas de circuito impresso são cada vez mais pequenas e menos dispendiosas.

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