O que é uma PCB nua?

Um dos principais componentes dos equipamentos eletrônicos, as placas de circuito impresso (PCBs), controlam a função e a operação dos produtos e são indispensáveis. Mas a placa de circuito — que, aliás, não é simplesmente uma placa. Uma placa passa por várias etapas, do projeto à montagem do produto, e por isso é chamada por diversos nomes. Neste blog, discutiremos o PCB puro e suas diferenças em relação a uma placa montada.

Visão geral de uma placa nua

Uma PCB nua, também conhecida como placa nua ou placa de circuito impresso nua, é uma placa de circuito básica que está no estágio inicial de fabricação de PCB e não possui nenhum componente eletrônico montado, incluindo apenas trilhas de cobre, pads, furos e outras estruturas básicas de circuito. Como estrutura central para a construção e suporte de circuitos em dispositivos eletrônicos, a PCB nua desempenha a função de suporte mecânico e conexão elétrica. E como a primeira etapa na montagem de dispositivos eletrônicos, as placas nuas são essenciais para o desempenho de todo o produto.

Principais características de PCBs nuas

Camadas: O PCB nu tem uma estrutura de camada única, camada dupla e multicamadas, de acordo com as necessidades do estágio posterior.

Caminhos e almofadas condutoras: Os caminhos condutores e as almofadas são distribuídos na placa de circuito impresso (PCB) nua. O caminho condutor é geralmente composto por uma folha de cobre e serve como canal para a transmissão de sinais elétricos. A almofada é usada para fixar e conectar componentes eletrônicos na fase final da placa de circuito e é uma interface elétrica fundamental no processo de montagem. O projeto do caminho condutor e da almofada precisa ser muito preciso para atingir suas funções específicas no circuito.

materiais: Substratos de placas de circuito impresso nuas são normalmente feitos de resina epóxi reforçada com fibra de vidro (FR4) ou outros materiais que fornecem isolamento e resistência estrutural.

Acabamento de superfície: Para proteger o camada condutora de cobre nu contra oxidação e melhora a soldabilidade, placas de circuito nuas são geralmente submetidas a acabamento de superfície como HASL (nivelamento de solda por ar quente) e ENIG (imersão em ouro por imersão em níquel sem eletrodos).

Para que são utilizadas placas PCB nuas?

Placas de circuito impresso (PCBs) desempenham um papel importante no campo do design e fabricação de eletrônicos. Como mencionado anteriormente, a placa de circuito impresso (PCB) é a estrutura central do dispositivo eletrônico, responsável pela construção e suporte do circuito, desempenhando a função de suporte mecânico e conexão elétrica do dispositivo. Devido às suas características únicas, seu uso não se limita à simples instalação de componentes, mas também abrange flexibilidade de design, eficiência de produção e controle de qualidade.

1.    Design flexível e personalização

Uma placa vazia com apenas pads e trilhas de cobre condutoras, os projetistas podem adicionar livremente componentes eletrônicos de acordo com os requisitos do circuito, como resistores, capacitores, transistores e circuitos integrados, para atingir uma variedade de funções, desde circuitos simples até sistemas complexos.

Ao mesmo tempo, a PCB nua é versátil, não havendo necessidade de reprojetar a placa para cada pedido, e os fabricantes de PCB nua podem atender às necessidades de diferentes clientes por meio da produção unificada. Isso reduz significativamente os tempos de projeto e fabricação e os custos de desenvolvimento.

2.    Melhore a eficiência e a automação da fabricação.

Durante o projeto do PCB básico, os projetistas investem muito esforço para garantir que o projeto e a produção sejam precisos e estejam prontos para o processo subsequente de montagem e fabricação, que será altamente automatizado. Por exemplo, por meio de máquina de pegar e colocar e equipamentos de soldagem por onda, os componentes podem ser rapidamente montados em PCBs, permitindo a produção em larga escala e melhorando significativamente a eficiência da produção.

3. Teste de placa nua e controle de qualidade

A placa de circuito impresso não é apenas a base do produto, mas também desempenha um papel insubstituível no processo de produção. Na fase inicial da produção da placa de circuito, os engenheiros testam a integridade dos traços de cobre condutor e das pastilhas da placa de circuito impresso (PCB) para garantir que o projeto esteja correto e atenda às especificações, garantindo que cada PCB atenda aos altos padrões de desempenho e confiabilidade, e fornecendo uma base sólida para a montagem subsequente dos componentes e a funcionalidade do produto.

4. Ensino e experimentação

Além das aplicações acima, devido aos componentes simples, o PCB nu é frequentemente usado em ensino e experimentos para ajudar estudantes e engenheiros a se familiarizarem com o projeto do circuito e o processo de fabricação.

Por que usar testes de placa nua?

O teste de placa nua, ou BBT, testa uma PCB nua para garantir que o projeto, incluindo sua conexão elétrica, função e integridade da placa, atendam aos requisitos, evitando problemas de projeto que podem ocorrer durante ou após a montagem e economizando custos e tempo de produção.

O teste de placa nua geralmente adota o teste de sonda voadora, teste baseado em fixação, inspeção óptica automática (AOI) e Raio X inspeção para realizar os seguintes ensaios em placas nuas:

1. Teste problemas elétricos

A principal tarefa do teste de placa nua é detectar se há problemas elétricos na placa, como circuitos abertos, curtos-circuitos e juntas de solda ruins, para garantir que a PCB nua atenda aos requisitos do projeto e aos requisitos posteriores, de modo a não afetar a montagem posterior dos componentes e a função do produto.

2.    Detectar as conexões elétricas e o layout

No projeto de PCB, todas as conexões elétricas, incluindo furos passantes, trilhas condutoras e linhas de sinal, devem ser dispostas de acordo com desenhos elétricos e regras de projeto específicos, garantindo a conexão adequada entre as diferentes camadas da placa de circuito multicamadas. O teste de placa nua garante que esses requisitos de projeto foram implementados corretamente, e quaisquer erros ou conexões ausentes serão encontrados durante o teste.

3.    Melhore a eficiência da produção e economize custos

Como mencionado acima, a realização de testes em placas nuas pode detectar defeitos de projeto elétrico precocemente e evitar retrabalho ou descarte em massa causados ​​por placas problemáticas que entram no processo de montagem, economizando tempo e custos de material.

Processo de fabricação de placas de circuito impresso

A fabricação de uma placa de circuito impresso nua é o processo completo de fabricação de uma placa de circuito impresso nua, sem componentes eletrônicos como chips, resistores e capacitores soldados a ela. A PCB nua é a forma mais básica de uma PCB; esta etapa antecede a montagem dos componentes. Há projeto, seleção de materiais, fabricação da placa e testes — várias etapas neste processo.

Preparação de Design e Layout

Entrada de projeto: Projete o layout da placa de circuito com base em softwares de EDA, como Altium Designer, Eagle ou CAD. Esta é uma representação física do arquivo de projeto.

Geração de arquivo Gerber: Uma vez concluído o design, ele é transformado em Arquivos Gerber, que são sequências de arquivos padrão para fabricação de PCBs. Esses arquivos contêm os dados usados ​​para criar os padrões de circuito.

Preparação de substrato

Seleção de materiais: O material básico de um PCB nu geralmente é um laminado revestido de cobre, sendo este último geralmente FR4 (epóxi fibra de vidro) ou CEM-1 para substrato.

Corte do substrato: O material de base é cortado nas dimensões desejadas, normalmente painéis grandes sendo cortados em placas menores.

Limpeza e Desengorduramento

O substrato do PCB é completamente limpo para remover contaminantes da superfície, óleos e outras impurezas. Esta etapa garante o sucesso dos processos subsequentes, como a corrosão, e normalmente é realizada com agentes desengordurantes ou métodos de limpeza à base de água.

Fotolitografia

Revestimento fotorresistente: Aplique uma camada de fotorresiste na superfície de cobre. Este fotorresiste será sensível à luz, ou seja, durante a exposição à luz, ele reage apenas em alguns fotorresistes, e os padrões do circuito serão projetados.

Exposição: A placa é exposta à luz UV com uma fotomáscara. As regiões fotorresistentes que não são expostas endurecem, enquanto as regiões fotorresistentes expostas amolecem e podem ser removidas.

Em desenvolvimento: O PCB é então colocado em uma solução de revelação, onde quaisquer áreas da fotorresistência não expostas à luz são removidas, deixando para trás os traços do circuito pretendido.

Gravura

Gravura em cobre: A placa passa por um processo de corrosão baseado na fotomáscara, de modo que apenas as áreas sem cobre protegido (descobertas pela fotorresistência) são removidas, restando apenas o padrão de circuito desejado. Soluções de cloreto férrico, ou cloreto de cobre, são amplamente utilizadas para corrosão.

Inspeção de padrões: A placa de circuito impresso é inspecionada para garantir que o padrão do circuito esteja correto e não contenha curtos ou aberturas.

Perfuração

Furos são perfurados na placa de circuito impresso (PCB) conforme as especificações do projeto, utilizando uma furadeira CNC ou perfuração a laser. Esses furos são chamados de pads e serão usados ​​para os terminais ou vias dos componentes (conexões entre as várias camadas da placa de circuito impresso).

Galvanização

Revestimento de cobre autocatalítico: O revestimento de cobre autocatalítico é depositado em furos passantes e cegos para criar caminhos condutores nos furos.

Galvanoplastia: A superfície do PCB é ocasionalmente galvanizada com metais como ouro, prata ou estanho, que ajudam a melhorar a condutância, a resistência à oxidação e a soldabilidade na superfície.

Tratamento da superfície

A superfície nua da placa de circuito impresso (PCB) geralmente é tratada para aumentar a soldabilidade ou reduzir a oxidação. Alguns dos acabamentos de superfície comuns são:

HASL (nivelamento de solda por ar quente): O PCB é imerso em solda derretida e, em seguida, ar quente é usado para remover o excesso de solda e obter uma superfície plana que pode ser soldada.

Ouro de imersão: Este é um processo de galvanoplastia que produz uma fina camada de ouro sobre o PCB para aplicações de alto desempenho com boa condutividade elétrica e boa soldabilidade.

OSP (Conservante Orgânico de Soldagem): Este é um tipo de tratamento químico que protege o cobre nu da oxidação sem aplicar uma camada metálica.

ENIG (Ouro Imersão em Níquel Automático): A camada de níquel é depositada na superfície do PCB e é seguida por uma fina camada de ouro para melhorar o desempenho da soldagem e proteger ainda mais contra a corrosão.

Testes

O PCB descoberto é submetido a testes elétricos para verificar se não há circuitos abertos, curtos-circuitos ou defeitos elétricos semelhantes.

A fabricação de uma placa de circuito impresso (PCB) nua passa por vários processos, incluindo a entrada do projeto, a seleção do substrato, a transferência do padrão, a perfuração, a galvanoplastia, o acabamento da superfície e os testes elétricos. A PCB nua final deve ser definida para controlar cada etapa.

PCB nua vs PCBA

A principal diferença entre PCB simples e PCBA (conjunto de placa de circuito impresso) é seu grau de acabamento e funcionalidade.

Após a leitura do texto acima, já sabemos que a placa de circuito impresso nua inclui apenas trilhas e pads de cobre condutor, que constituem a base da soldagem de componentes eletrônicos. Uma PCB nua é o estágio inicial do processo de montagem.

O PCBA é uma placa de circuito que passou por uma soldagem completa, onde todos os componentes eletrônicos necessários, como resistores, capacitores, circuitos integrados e conectores, foram soldados à PCB nua. O processo de montagem inclui a soldagem e a conexão dos componentes para transformar a PCB nua em um circuito funcional completo.

Aqui está uma comparação abrangente entre PCB nua e PCBA:

PCB zero vs PCB nua

Ao contrário das PCBs nuas fabricadas profissionalmente, a PCB zero é uma placa de circuito de uso geral comumente usada em prototipagem e projetos eletrônicos "faça você mesmo". Ela possui um layout de grade organizado regularmente, com furos pré-perfurados e pads de cobre em cada ponto da grade para os usuários soldarem e conectarem componentes.

Ao contrário das PCBs profissionais tradicionais, as PCBs zero não possuem trilhas de circuito ou layout elétrico predefinidos, e os usuários são livres para projetar e ajustar as conexões do circuito de acordo com suas necessidades específicas. Conectando os pontos da grade com fios ou solda, os usuários podem construir protótipos de circuitos simples rapidamente. Devido ao seu design flexível e facilidade de uso, as PCBs zero são ideais para testes rápidos, prototipagem eletrônica e projetos pessoais do tipo "faça você mesmo".

PCB Zero vs PCB Descoberto: uma Comparação Abrangente

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Conclusão

A placa PCB nua é o ponto de partida de qualquer dispositivo eletrônico e fornece a estrutura necessária para a montagem do circuito. Se você está procurando um fabricante de PCB nua, contato PCBasic.