Dentro da fábrica de PCB: como um circuito impresso é feito

O processo de fabricação de PCB tem uma série de variações, mas, apesar de muitas pequenas variações, os principais estágios da fabricação de PCB são quase idênticos. Neste artigo iremos descobrir quais são as etapas de um processo de fabricação padrão nas indústrias eletrônicas e como uma placa de circuito impresso é feita.

Controle e revisão de arquivos gerber

Quando um projeto de circuito é aprovado para produção, os projetistas o exportam no formato compatível com seus fabricantes. O software mais utilizado é o Extended Gerber . O arquivo Gerber contém informações sobre conexões elétricas, como trilhas, vias e almofadas , instruções para perfuração e fresamento da placa de circuito impresso. Quase todas as fábricas de PCBs executam um processo denominado Design for Manufacture (DFM), no qual uma equipe experiente de engenheiros realiza verificações para verificar a viabilidade do projeto.

Preparação do substrato

Normalmente, os substratos de PCB podem ser feitos de uma variedade de materiais. O substrato comumente usado é uma folha de fibra de vidro conhecida como FR4. Para criar um circuito com os trilhos para os componentes, a placa é revestida com cobre em ambos os lados. Através de um processo automatizado as chapas são cortadas e perfuradas de acordo com o projeto do cliente.

O processo de perfuração (perfuração) é realizado em máquinas controladas numericamente e os furos podem ter um diâmetro menor que o diâmetro de um fio de cabelo. Na verdade, existem máquinas capazes de fazer furos com diâmetro de 100 mícrons e o diâmetro de um fio de cabelo mede em média 150 mícrons. Após a perfuração, as cardas são imersas em tanques contendo um líquido com sais de cobre para a realização do processo de Furos de Calha Chapeados . neste processo, uma fina camada de cobre é aplicada nas paredes dos orifícios para permitir a condutividade entre duas ou mais camadas de cobre.

Como é feito um circuito impresso: processo de fotogravura

Para obter o circuito desejado, é utilizado um processo de fotogravura. Um produto químico chamado fotorresiste é aplicado aos painéis de cobre dentro de uma sala especial com luz amarela. Essa substância tem a propriedade de ser facilmente removida da soda cáustica caso seja exposta aos raios ultravioleta; em vez disso, é muito resistente à corrosão se não for exposto. Os painéis de cobre contendo o filme fino fotoresiste são então expostos à luz ultravioleta por meio de uma máscara que define os traços necessários. Desta forma, a imagem das trilhas é transferida para o filme fino. Em seguida, através do tratamento com soda cáustica, é realizada a revelação que permite a retirada do fotorresiste nas áreas desejadas.

O cobre não protegido pelo fotorresiste será removido durante a etapa de corrosão . Esta fase consiste num tratamento com cloreto férrico, a fim de se obter a gravura das zonas onde não é necessária a passagem . Finalmente, uma ação química denominada stripping remove o filme fotorresistente que sobrou dos rastros.

Inspeção óptica e fabricação da máscara de soldagem

Nesta fase os painéis são limpos e submetidos à AOI ( Automated Optical Inspection ). Uma máquina realiza uma inspeção ótica dos painéis para confirmar a total ausência de defeitos. Especificamente, uma câmera varre os circuitos e faz a comparação entre a imagem digital e o arquivo Gerber. O painel que passa na inspeção passa para a fase de confecção da máscara de solda .

Uma tinta fotossensível é depositada sobre toda a superfície do circuito, criando uma cobertura uniforme. Também para a realização da camada de máscara de solda é utilizado um processo fotográfico no qual todas as partes que devem ser protegidas são polimerizadas. Um ataque químico, por outro lado, remove peças não curadas, como almofadas de solda. A camada de máscara de solda é uma resina particular que atua como máscara e é aplicada com o objetivo de delimitar as áreas a serem soldadas , protegendo os trilhos, melhorando o isolamento elétrico e reduzindo a possibilidade de curto-circuitos.

Como um circuito impresso é feito: impressão serigráfica e criação de perfis

Painéis quase completos são submetidos a um processo de impressão a jato de tinta para a realização de serigrafia. A impressão da tela é geralmente aplicada na lateral dos componentes e é usada para indicar todas as informações essenciais relacionadas à placa de circuito impresso. Os painéis finalmente passam para a última fase de revestimento e cura.

Geralmente, um painel é composto por um certo número de cartas, que devem poder ser extraídas do painel original. O método usado é o V-Scoring e consiste em deixar pequenas abas ao longo das bordas de cada PCB, ou ranhuras em forma de V em ambos os lados da placa, de modo que possa ser facilmente extraído do painel.

Teste elétrico e envio

Todos os cartões produzidos são submetidos a testes de conectividade de rastreamento. Um procedimento automatizado confirma a funcionalidade do PCB e sua conformidade com o projeto original. Os métodos usados ​​são o acessório de teste e o Teste de Sonda Voadora . O primeiro utiliza um equipamento ( dispositivo elétrico ) no qual uma série de agulhas que fazem contato com os pontos de teste do circuito são devidamente posicionadas. O segundo método, por outro lado, consiste em mover um ou mais pares de sondas para verificar as conexões elétricas de cada uma das vias dos circuitos impressos . Por fim, uma inspeção visual dos cartões garante que tudo está em ordem antes de passar para as etapas de embalagem e envio.

Como um circuito impresso é feito: processo de montagem

Para todos os clientes que o desejam, as indústrias de circuitos impressos oferecem também um serviço de montagem de componentes. As principais etapas de montagem são:

• a elaboração da pasta de solda
• a colocação de componentes
• Soldagem

Espalhamento da pasta de solda: para posicionar os componentes na placa, é necessário espalhar a pasta de solda sobre todas as áreas que representam as almofadas dos componentes. A elaboração se dá por meio da utilização de um estêncil , que é uma máscara de aço inoxidável confeccionada na técnica de corte a laser.

Posicionamento dos componentes : nesta fase, a placa é inserida dentro de um Pick & Place, que é uma máquina que retira os componentes das bobinas (carregadores de fita para dispositivos SMD) e os coloca na placa. Os componentes posicionados na placa são mantidos em suas posições até a próxima etapa, graças à tensão superficial da pasta de solda.

Processo de soldagem: Quando todos os componentes são colocados na placa, ela é transferida para um forno de refluxo adequado para processos de soldagem de componentes SMD. Os fornos de montagem PCB representam uma renovação significativa em relação à soldagem manual, pois, graças a eles, é obtido um alto rendimento dos circuitos e da soldagem compacta.

Depois de concluído o processo de soldagem, as placas são submetidas a uma segunda inspeção óptica automática (AOI). Nesta fase , máquinas automáticas equipadas com câmeras são capazes de inspecionar as placas para detectar soldas ruins , ausência de componentes e em alguns casos o componente errado.

Dependendo da tecnologia a ser desenvolvida, o processo de produção pode conter outras etapas que visam otimizar o rendimento, limitar a presença de defeitos e produzir circuitos da mais alta qualidade.

Curadoria de Antonino Pagano

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