Noções básicas de pcb

O que é PCB?

PCB é uma Placa de Circuito Impresso laminada de cobre não condutora, na qual todos os componentes elétricos e eletrônicos são conectados em uma placa comum com suporte físico para todos os componentes com base de placa. Quando o PCB não é desenvolvido, todos os componentes são conectados com um fio que aumenta a complexidade e diminui a confiabilidade do circuito, desta forma não podemos fazer um circuito muito grande como a placa-mãe. No PCB, todos os componentes são conectados sem fios, todos os componentes são conectados internamente, portanto, reduzirá a complexidade do projeto geral do circuito. O PCB é usado para fornecer eletricidade e conectividade entre os componentes, pelos quais funciona da maneira como foi projetado. Os PCBs podem ser personalizados de acordo com as especificações dos requisitos do usuário. Ele pode ser encontrado em muitos dispositivos eletrônicos como; TV, celular, câmera digital, peças de computadores como; Placas gráficas, placa-mãe, etc. Também é usado em muitos campos como; dispositivos médicos, máquinas industriais, indústrias automotivas, iluminação, etc.

Tipos de PCB:

Existem vários tipos de PCB disponíveis para o circuito. Dentre esses tipos de PCB, temos que escolher o tipo apropriado de PCB de acordo com nossa aplicação.

PCB de camada única
PCB de camada dupla
PCB multicamadas
PCB flexível
PCB com suporte de alumínio
PCB rígido flexível

1) PCB de camada única:

Um PCB de camada única também é conhecido como PCB de lado único. Este tipo de PCB é simples e mais usado porque esses PCBs são fáceis de projetar e fabricar. Um lado deste PCB é revestido com uma camada de qualquer material condutor. Geralmente, o cobre é usado como material condutor para PCB, porque o cobre tem características condutoras muito boas. Uma camada de máscara de solda é usada para proteger o PCB contra a oxidação, seguido por serigrafia para marcar todos os componentes do PCB. Neste tipo de PCB, apenas um lado do PCB é usado para conectar diferentes tipos de componentes elétricos ou eletrônicos, como resistor, capacitor, indutor, etc. Esses componentes são soldados. Esses PCBs são usados em aplicações de fabricação em massa e de baixo custo, como calculadoras, rádio, impressoras e unidades de estado sólido.

2) PCB de camada dupla:

O PCB de camada dupla também é conhecido como PCB de dupla face. Como o nome sugere, neste tipo de PCB, uma fina camada de material condutor, como cobre, é aplicada nas laterais superior e inferior da placa. No PCB, em diferentes camadas de placa, consiste em via, que possui duas almofadas em posição correspondente em diferentes camadas. Eles são conectados eletricamente por um orifício através da placa, que é mostrado na figura 2b. Mais flexível, custo relativamente mais baixo e a vantagem mais importante deste tipo de placa PCB é seu tamanho reduzido, o que torna o circuito compacto. Este tipo de PCB é usado principalmente em controles industriais, conversor, sistema UPS, aplicativo HVAC, telefone, amplificador e sistemas de monitoramento de energia.

3) PCB multicamada:

Multilayer PCB tem mais de duas camadas. Isso significa que, este tipo de PCB tem pelo menos três camadas condutoras de cobre. Para fixar a placa, a cola é colocada entre a camada de isolamento, o que garante que o excesso de calor não danifique nenhum componente do circuito. Este tipo de projeto de PCB é muito complexo e usado em tarefas elétricas muito complicadas e grandes em espaço muito pequeno e circuito compacto. Este tipo de PCB é usado em grandes aplicações como tecnologia GPS, sistema de satélite, equipamento médico, servidor de arquivos e armazenamento de dados.

4) PCB flexível:

O PCB flexível também é conhecido como circuito Flex. Este tipo de PCB usava material plástico flexível como polimida, PEEK (poliéter éter cetona) ou filme transparente de poliéster condutor. A placa de circuito geralmente é colocada dobrada ou torcida. Este é um tipo muito complexo de PCB e também contém diferentes faixas de camadas, como circuito flexível de lado único, circuito flexível de lado duplo e circuito flexível de lado múltiplo. O circuito flexível é usado em diodos emissores de luz orgânica, fabricação de LCD, célula solar flex, indústrias automotivas, telefones celulares, câmeras e dispositivos eletrônicos complexos, como laptops.

5) PCB rígido:

Os PCBs rígidos são feitos de material sólido que não permite a torção do PCB. Da mesma forma que o PCB flexível, o PCB rígido também tem configurações de camadas diferentes, como PCB rígido de camada única, dupla e multicamadas. A forma deste PCB não muda após a instalação. Este PCB não pode ser dobrado de acordo com o formato da base, por isso é conhecido como PCB RÍGIDO. A vida útil desse tipo de PCB é muito alta, então ela é usada em muitas partes do computador, como RAM, GPU e CPU. Simples em design, e mais usado e mais fabricado, o PCB é um PCB rígido de um lado. O PCB rígido multicamada pode ser mais compacto, contendo de 9 a 10 camadas.

6) PCB rígido flexível:

A combinação de circuito flexível e circuito rígido é a placa mais importante. Placas rígidas flex consistem em várias camadas de PCB flexível conectadas a uma série de camadas de PCB rígidas. A placa rígida flexível é mostrada na figura. É usado em telefones celulares, câmeras digitais e automóveis, etc.

Tipos de PCBs de acordo com o sistema de montagem

PCB através do orifício
PCB montado em superfície

1) PCB através do orifício:

Neste tipo de PCB, temos que fazer o furo usando uma broca na PCB. Nesses orifícios, as pontas dos componentes são montadas e soldadas a almofadas situadas no lado oposto do PCB. Essa tecnologia é mais útil porque dá mais suporte mecânico aos componentes elétricos e uma tecnologia muito confiável para a montagem de componentes, mas a perfuração em PCB a torna mais cara. Em PCB de camada única, esta tecnologia de montagem é fácil de implementar, mas no caso de PCB de camada dupla e multi-camada, fazer orifícios é mais difícil.

2) PCB montado em superfície:

Neste tipo de PCB, os componentes são pequenos em tamanho porque esses componentes têm um cabo muito pequeno ou nenhum cabo é necessário para montagem na placa. Aqui, nesta tecnologia, os componentes SMD são montados diretamente na superfície da placa e não precisam fazer furo na placa.

Partes diferentes do PCB:

Pad: Pad nada mais é que um pedaço de cobre no qual o chumbo dos componentes é montado e na qual a soldagem é feita. Pad fornece suporte mecânico para os componentes.

Trace: No PCB, os componentes não são conectados com a ajuda de fios. Todos os componentes são conectados com um material condutor como o cobre. Esta parte de cobre do PCB que é usada para conectar todos os componentes é conhecida como rastreio. O rastreamento é semelhante à figura abaixo.

Camadas: De acordo com a aplicação, custo e espaço disponível do circuito, o usuário pode escolher a camada do PCB. Mais simples na construção, fácil de projetar e mais útil na vida cotidiana é o PCB de camada única. Mas para circuitos muito grandes e complexos, PCB de camada dupla ou PCB de multicamada é mais preferido em comparação com PCB de camada única. Agora, um dia, em PCB multicamadas, 10-12 camadas podem ser conectadas e a coisa mais crítica é a comunicação entre os componentes em camadas diferentes.

Camada de seda: a camada de seda é usada para imprimir linhas, textos ou qualquer arte na superfície do PCB. Normalmente, para a impressão da tela é usada tinta epóxi. A camada de seda pode ser usada na camada superior e / ou inferior do PCB de acordo com a necessidade do usuário, o que é conhecido como serigrafia SUPERIOR e serigrafia INFERIOR.

Camada superior e inferior: Na camada superior do PCB, todos os componentes são montados nesta camada do PCB. Geralmente, essa camada é verde. Na camada inferior do PCB, todos os componentes são soldados através do orifício e o chumbo dos componentes é conhecido como camada inferior do PCB. Às vezes, na camada superior e / ou inferior, o PCB é revestido com uma camada de cor verde, que é conhecida como máscara de solda.

Máscara de solda: há uma camada adicional no topo da camada de cobre chamada de máscara de solda. Essa camada geralmente tem cor verde, mas pode ser de qualquer cor. Esta camada isolante é usada para evitar o contato acidental das almofadas com outro material condutor no PCB.

Materiais PCB:

O elemento principal é o substrato dielétrico que é rígido ou flexível. Este substrato dielétrico é usado com material condutor como cobre. Como material dielétrico, são utilizados laminados de epóxi de vidro ou materiais compostos.

1) FR4:

FR é a sigla para FIRE RETARDENT. Para todos os tipos de fabricação de PCB, o material laminado de vidro mais comum é o FR4. Com base em compostos de epóxi de vidro tecido, o FR4 é um material composto que é mais útil porque fornece uma resistência mecânica muito boa.

FR4	Temp. De transição do vidro
Padrão	130	Mais comum e amplamente utilizado Mais barato
Com maior temperatura de transição de vidro.	170-180	Compatível com a tecnologia de refluxo sem chumbo
Livre de halogênio	-	Compatível com a tecnologia de refluxo sem chumbo

2) FR-1 e FR-2:

Este material é feito de papel e compostos de fenol e é usado apenas para PCB de camada única. FR1 e FR2 têm características semelhantes, a única diferença é a temperatura de transição vítrea. FR1 tem temperatura de transição de vidro mais alta em comparação com FR2. Esses materiais também são subdivididos em padrão, sem halogênio e não hidrofóbico.

3) CEM-1:

Este material é feito de papel e duas camadas de compostos de epóxi e fenol de vidro tecido e este material é usado apenas para PCB de um lado. O CEM-1 pode ser usado no lugar do FR4, mas o preço do CEM1 é maior do que o FR4.

4) CEM-3:

este material é composto de epóxi de vidro de cor branca, que é usado principalmente em PCB de camada dupla. O CEM-3 tem menor resistência mecânica em comparação ao FR4, mas é mais barato do que o FR4. Portanto, esta é uma boa alternativa ao FR4.

5) Poliimida:

Este material é usado em PCB flexível. Este material é feito de kepton, rogers, dupont. Este material possui boas propriedades elétricas, felicidade, ampla faixa de temperatura e alta resistência química. A temperatura de trabalho deste material é de -200 ͦC a 300 ͦC.

6) Pré-impregnado:

Prepreg significa pré-impregnado. É uma fibra de vidro impregnada com resina. Essas resinas são pré-secas, de forma que, ao serem aquecidas, escorra, grude e fique totalmente imerso. Prepreg possui camada adesiva que confere resistência semelhante à do FR4. Existem muitas versões deste material de acordo com o conteúdo de resina, SR- resina padrão, MR- resina média e HR- resina alta. Isso é escolhido de acordo com a espessura necessária, estrutura da camada e impedância. Este material também está disponível em alta temperatura de transição vítrea e livre de halogênio.

Software de design de PCB:

Abaixo estão alguns dos softwares de design de PCB mais populares. Você pode saber mais sobre esse software de design de PCB aqui.

Águia:

EAGLE é a maneira mais popular e fácil de projetar PCB. EAGLE significa Editor de Layout Gráfico Facilmente Aplicável, anteriormente desenvolvido pela CadSoft Computer e, atualmente, a Autodesk é o desenvolvedor deste software. Para projetar o diagrama de circuito, EAGLE tem um editor de esquemático. A extensão do arquivo EAGLE é.SCH e diferentes partes e componentes são definidos na extensão.LBR. A extensão do arquivo da placa é.BRD.

Multisim:

O Multisim também é um software de aprendizado muito poderoso e fácil. Que foi originalmente desenvolvido pela Electronics Workbench e agora é uma divisão da National Instruments (NI). Inclui simulação de microcontrolador (MultiMCU) e recursos integrados de importação e exportação para o software de layout de PCB. Este software é amplamente utilizado na área acadêmica e também na indústria para educação em circuito.

EasyEDA:

EasyEDA é um software utilizado para projetar e simular circuitos. Este software é uma ferramenta integrada para captura esquemática, simulação de circuitos SPICE, baseada em Ngspice e layout de PCB. A vantagem mais importante deste software é que ele é um software baseado na web e usado na janela do navegador. Portanto, este software é independente do SO.

Altium Designer:

Este software foi desenvolvido pela empresa de software australiana Altium Limited. A principal característica deste software é a captura esquemática, design 3D PCB, desenvolvimento FPGA e gerenciamento de liberação / dados. Este é o primeiro software que oferece visualização 3D e verificação de liberação de PCB diretamente do editor de PCB.

KiCad: este software foi desenvolvido por jean-pierre charras. Este software possui ferramentas que podem criar BoM (Bill of Material), arte e visualização 3D do PCB, bem como todos os componentes usados no circuito. Muitos componentes estão disponíveis na biblioteca deste software e há um recurso que o usuário pode adicionar seus componentes personalizados. Este software é compatível com muitos idiomas humanos.

CircuitMaker: Este software também é desenvolvido pela Altium. O editor esquemático deste software inclui o posicionamento básico de componentes e este software é usado para projetar esquemas hierárquicos e multicanais avançados. Todo o esquema é carregado no servidor e esses arquivos estão disponíveis para visualização por qualquer pessoa, desde que você precise de uma conta CircuitMaker.