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PCB de cerâmica: tudo o que você precisa saber

VISÃO GERAL

Item PCB flexível PCB rígido-flexível PCB rígida
Camada máxima 8L 36L 60L
Traço/espaço mínimo da camada interna 3/3mil 3/3mil 3/3mil
Rastreamento/espaço mínimo da camada externa 3,5/4mil 3,5/4mil 3/3mil
Camada interna Max Copper 2 onças 6 onças 6 onças
Camada externa de cobre máximo 2 onças 3 onças 6 onças
Perfuração Mecânica Mínima 0,1 mm 0,15mm 0,15mm
Perfuração mínima a laser 0,1 mm 0,1 mm 0,1 mm
Proporção de aspecto (perfuração mecânica) 10:1 12:1 20:1
Proporção de aspecto (perfuração a laser) / 1:1 1:1
Tolerância do furo de ajuste de pressão ±0,05mm ±0,05mm ±0,05mm
Tolerância ao PTH ±0,075 mm ±0,075 mm ±0,075 mm
Tolerância NPTH ±0,05mm ±0,05mm ±0,05mm
Tolerância de escareamento ±0,15 mm ±0,15 mm ±0,15 mm
Espessura da placa 0,1-0,5 mm ±0,1 mm 0,4-8mm
Tolerância de espessura da placa (<1,0 mm) ±0,05mm ±0,1 mm ±0,1 mm
Tolerância de espessura da placa (≥1,0 mm) / ±10% ±10%
Tolerância de Impedância Single-Ended:±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω) Single-Ended:±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω) Single-Ended:±5Ω(≤50Ω),±7%(>50Ω)
Diferencial:±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω) Diferencial:±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω) Diferencial:±5Ω(≤50Ω),±7%(>50Ω)
Tamanho mínimo da placa 5*10mm 10*10mm 10*10mm
Tamanho máximo da placa 9*14 polegadas 22,5*30 polegadas 22,5*30 polegadas
Tolerância de contorno ±0,05mm ±0,1 mm ±0,1 mm
BGA mínimo 7mil 7mil 7mil
SMT mínimo 7*10mil 7*10mil 7*10mil
Tratamento da superfície ENIG, dedo de ouro, prata de imersão, estanho de imersão, HASL (LF), OSP, ENEPIG, ouro flash; chapeamento de ouro duro ENIG, dedo de ouro, prata de imersão, estanho de imersão, HASL (LF), OSP, ENEPIG, ouro flash; chapeamento de ouro duro ENIG, dedo de ouro, prata de imersão, estanho de imersão, HASL (LF), OSP, ENEPIG, ouro flash; chapeamento de ouro duro
Máscara de solda Máscara de solda verde/PI preto/PI amarelo Máscara de solda verde/PI preto/PI amarelo Verde, preto, azul, vermelho, verde mate
Folga mínima da máscara de solda 3mil 1,5 mil 1,5 mil
Barragem mínima de máscara de solda 8mil 3mil 3mil
Lenda Branco, preto, vermelho, amarelo Branco, preto, vermelho, amarelo Branco, preto, vermelho, amarelo
Largura/altura mínima da legenda 4/23mil 4/23mil 4/23mil
Largura do filé de tensão 1,5±0,5mm 1,5±0,5mm /
Arco e torção / 0.05% 0.3%

Diferentes tipos de PCB cerâmico fornecidos pela GlobalWellPCBA

Selecione sua PCB cerâmica abaixo para acessar o guia.

Introdução

No cenário dinâmico do design e da fabricação de eletrônicos, a evolução das placas de circuito impresso (PCBs) é fundamental para impulsionar a inovação e a eficiência.

Entre esses avanços, os PCBs especiais se destacam como a base para aplicações que exigem desempenho, durabilidade e funcionalidade aprimorados além do que os PCBs padrão oferecem.

O que é um PCB especial?

PCBs especiais são projetados para atender a requisitos exclusivos e exigentes em dispositivos eletrônicos, diferenciando-se dos PCBs padrão por meio de materiais, configurações e processos de fabricação personalizados.

Essas placas são adaptadas para operar sob condições ambientais extremas, gerenciar níveis de potência mais elevados ou alcançar precisão e confiabilidade superiores, atendendo às necessidades específicas de aplicações avançadas.

Tipos de PCBs especiais e aplicações

PCBs especiais abrangem uma ampla variedade de tipos, cada um adequado para aplicações específicas:

  • Placas RF de alta frequência: Utilizadas em sistemas de telecomunicações e radar, essas placas são projetadas para desempenho ideal em altas frequências, normalmente usando materiais como Rogers e Taconic.
  • PCBs de cobre pesado: Ideais para aplicações de alta potência, como sistemas automotivos e controles industriais, esses PCBs apresentam camadas de cobre mais espessas para maior capacidade de transporte de corrente.
  • PCBs HDI (interconexão de alta densidade): Usados em dispositivos eletrônicos compactos como smartphones e tablets, os PCBs HDI permitem uma maior densidade de componentes através do uso de vias enterradas e cegas.
  • PCBs flexíveis e rígidos-flexíveis: Oferecendo versatilidade em design, esses PCBs são cruciais para tecnologia vestível moderna, dispositivos médicos e aplicações aeroespaciais.
  • PCBs cerâmicos: Conhecidos pela sua excepcional condutividade térmica, são utilizados em iluminação LED e ambientes de alta temperatura.

Vantagens de PCBs especiais

Placas de circuito impresso especiais (PCBs) oferecem muitas vantagens em relação aos PCBs padrão, atendendo às necessidades cada vez mais complexas e específicas dos dispositivos eletrônicos modernos. 

  1. Desempenho aprimorado em ambientes adversos: PCBs especiais são projetados para suportar condições extremas, como altas temperaturas, pressões e ambientes corrosivos, tornando-os adequados para aplicações aeroespaciais, automotivas e industriais.
  2. Desempenho elétrico aprimorado: Esses PCBs utilizam materiais com baixa perda dielétrica, garantindo integridade de sinal superior para aplicações de alta frequência em sistemas de telecomunicações, radar e RF.
  3. Maior durabilidade e confiabilidade: PCBs especiais, construídos com materiais e processos robustos, oferecem maior durabilidade e confiabilidade, especialmente em eletrônica de potência e aplicações automotivas. Isto leva a menores custos de manutenção e maior vida útil.
  4. Maior flexibilidade de design: PCBs flexíveis e rígidos permitem designs de produtos inovadores, cabendo em espaços apertados, o que é ideal para tecnologia vestível e dispositivos médicos onde a compacidade é crucial.
  5. Gerenciamento térmico aprimorado: PCBs especiais com núcleos metálicos ou substratos cerâmicos dissipam o calor com eficiência, evitando o superaquecimento em aplicações eletrônicas de alta potência e iluminação LED.
  6. Maior densidade de componentes: PCBs de interconexão de alta densidade (HDI) suportam uma montagem mais compacta com maior densidade de componentes, essencial para a miniaturização de eletrônicos de consumo, como smartphones.
  7. Custo-benefício no longo prazo: Embora PCBs especiais possam ter um custo inicial potencialmente mais alto, sua maior durabilidade, confiabilidade e desempenho podem levar à economia de custos ao longo do tempo, tornando-os uma escolha econômica para muitas aplicações.

Compreendendo materiais especiais de PCB

A escolha do material influencia fortemente o desempenho de PCBs especiais. As opções incluem:

  • Laminados de alta frequência: Esses materiais são selecionados por sua baixa perda dielétrica, tornando-os adequados para aplicações de RF e micro-ondas.
  • Núcleos metálicos e dissipadores de calor: Eles são usados em PCBs que exigem dissipação de calor eficiente, como placas de iluminação LED.
  • Cerâmica: Oferece excelente condutividade térmica e isolamento elétrico para aplicações de alta temperatura.
  • Substratos de alta Tg: Esses materiais permanecem estáveis em temperaturas mais altas, o que é ideal para dispositivos submetidos a calor intenso.

Considerações de projeto para PCBs especiais

O projeto de PCBs especiais envolve uma série de considerações críticas para garantir que atendam aos requisitos específicos de aplicações avançadas:

  • Seleção de materiais: Escolha materiais com base nas necessidades da aplicação, como condutividade térmica para gerenciamento de calor ou flexibilidade para dispositivos vestíveis.
  • Gerenciamento termal: Para dissipar o calor com eficácia e evitar o superaquecimento, implemente dissipadores de calor, vias térmicas e posicionamento cuidadoso dos componentes.
  • Integridade do Sinal: Para minimizar a interferência em aplicações de alta frequência, a integridade do sinal é mantida através de um layout de rastreamento cuidadoso, linhas de impedância controlada e blindagem.
  • Integridade de energia: Projete redes de distribuição de energia que forneçam energia estável e limpa para todos os componentes, o que é crucial para aplicações analógicas sensíveis e de alta potência.
  • Posicionamento e roteamento de componentes: Otimize o posicionamento e o roteamento dos componentes para melhorar o desempenho, facilitar a montagem e garantir a capacidade de fabricação.
  • Força mecânica: Considere a resistência mecânica do PCB, especialmente para aplicações sujeitas a esforços físicos, escolhendo materiais e espessuras de placa adequados.
  • Compatibilidade de fabricação: Garanta que o projeto seja compatível com os processos de fabricação, considerando aspectos como tamanhos de brocas e larguras de traços para evitar problemas de produção.
  • Conformidade e Padrões: Para garantir a conformidade e evitar reprojetos, siga os padrões e regulamentos específicos do setor relevantes para a área de aplicação do PCB.
  • Teste e prototipagem: Testes e prototipagem completos são cruciais para validar suposições de design e escolhas de materiais e identificar e resolver possíveis problemas antes da produção em massa.

Técnicas de fabricação para PCBs especiais

Placas de circuito impresso especiais (PCBs) exigem técnicas de fabricação sofisticadas para acomodar suas características e requisitos distintos.

  • Perfuração a Laser

A perfuração a laser é uma técnica fundamental na fabricação de PCBs de interconexão de alta densidade (HDI), onde as microvias são essenciais. Microvias são pequenos orifícios perfurados na PCB para criar conexões elétricas entre as diferentes camadas da placa.

Os métodos tradicionais de perfuração mecânica precisam de mais precisão e capacidade de produzir os pequenos diâmetros necessários para essas vias. 

A perfuração a laser, entretanto, utiliza um feixe de luz focado para vaporizar o material, criando furos muito pequenos e posicionados com precisão. Este método oferece diversas vantagens:

  • Precisão: A perfuração a laser pode produzir furos com diâmetros tão pequenos quanto 50 micrômetros, permitindo designs mais compactos e maior densidade de conexões.
  • Flexibilidade: Permite perfurar vias cegas e enterradas, que não são acessíveis de ambos os lados da PCB, facilitando estruturas multicamadas mais complexas.
  • Velocidade: A perfuração a laser é mais rápida que a perfuração mecânica para criar microvias, reduzindo significativamente os tempos de produção.
  • Chapeamento Direto

O revestimento direto, também conhecido como deposição de cobre sem eletrólito, é crucial para estabelecer conexões elétricas sólidas dentro do PCB, especialmente nas microvias criadas pela perfuração a laser. Este processo envolve a deposição química de uma fina camada de cobre nas paredes das vias e na superfície da placa. 

Ao contrário da galvanoplastia tradicional, a galvanização direta não exige que o substrato seja eletricamente condutor, tornando-a ideal para galvanização de materiais isolantes. Esta técnica garante:

  • Cobertura Uniforme: O revestimento direto atinge uma camada uniforme de cobre dentro das vias e na superfície da placa, o que é essencial para conexões elétricas confiáveis.
  • Adesão: O processo aumenta a adesão das camadas de cobre subsequentes, melhorando a integridade e durabilidade geral do PCB.
  • Estruturas Complexas: Ele suporta a fabricação de PCBs complexos com múltiplas camadas e densidades por meio de estruturas, o que é crucial para dispositivos eletrônicos avançados.
  • Gravura Especializada

Processos de gravação especializados controlam com precisão a espessura do cobre e as larguras dos traços na PCB, o que é fundamental para garantir que a placa atenda às especificações do projeto. 

A gravação envolve a remoção de cobre indesejado da placa para definir o padrão do circuito. Técnicas avançadas de gravação, como gravação fotoquímica e gravação por plasma, oferecem vários benefícios:

  • Precisão: Esses métodos permitem a remoção precisa do cobre, criando traços limpos e precisos que atendem aos requisitos do projeto.
  • Linhas finas: A gravação especializada pode produzir linhas e espaços excelentes, essenciais para projetos de alta densidade onde o espaço é escasso.
  • Integridade dos Materiais: Técnicas avançadas de gravação minimizam o impacto no material base, preservando sua integridade e o desempenho do PCB final.

Processos de fabricação

O processo de fabricação de PCBs especiais envolve várias etapas detalhadas, cada uma crítica para o desempenho e confiabilidade final da placa:

  1. Seleção de materiais: Isso envolve a escolha do substrato e da espessura do cobre apropriados com base na aplicação pretendida do PCB, o que afeta suas propriedades elétricas, térmicas e mecânicas.
  2. Transferência de padrão: O projeto do circuito é transferido para a placa por meio de fotolitografia, criando um modelo para o processo de gravação.
  3. Gravura: O excesso de cobre é removido quimicamente da placa, deixando para trás o padrão de circuito desejado, o que é crucial para a funcionalidade da placa de circuito impresso.
  4. Perfuração: A perfuração de precisão cria vias e furos para colocação de componentes e conexões entre camadas, que são essenciais para a integridade elétrica da placa.
  5. Chapeamento: O cobre é adicionado aos furos para estabelecer caminhos condutores entre as camadas da PCB, reforçando a conectividade estrutural e elétrica da placa.
  6. Máscara de solda: Uma camada protetora é aplicada para isolar vestígios de cobre e evitar curtos-circuitos, deixando aberturas para a soldagem dos componentes.
  7. Acabamento de superfície: As áreas de cobre expostas recebem um acabamento superficial para melhorar a soldabilidade e fornecer resistência à corrosão, garantindo confiabilidade a longo prazo.

Áreas de aplicação

  • Aeroespacial e Defesa: Utilizados por sua confiabilidade em condições extremas, essenciais para aviônica, comunicações via satélite e hardware militar.
  • Automotivo: Empregado em controles de motor, sistemas de segurança e infoentretenimento, exigindo durabilidade e manuseio de alta potência.
  • Dispositivos médicos: Crítico para monitores de saúde vestíveis e diagnóstico por imagem, exigindo precisão, confiabilidade e, muitas vezes, biocompatibilidade.
  • Telecomunicações: Isso é necessário para a transmissão de dados em alta velocidade em roteadores e estações base, apoiando a infraestrutura das modernas redes de comunicação.
  • Eletrônicos de consumo: Usado em smartphones, tablets e wearables, onde designs compactos, multifuncionais e de alta densidade são cruciais.
  • Eletrônica Industrial e de Potência: Eles são usados em máquinas e sistemas de energia e requerem PCBs que possam gerenciar altas correntes, tensões e cargas térmicas.
  • Iluminação LED: Os PCBs com núcleo metálico são escolhidos por seu gerenciamento eficaz de calor, que é vital para a eficiência e longevidade dos componentes LED.
  • Computação e armazenamento: Este produto suporta processamento de dados em alta velocidade e gerenciamento térmico em servidores, data centers e sistemas de computação.
  • Dispositivos IoT: Eles são essenciais para a conectividade, compactação e eficiência energética de produtos domésticos inteligentes, sensores e wearables.

Conclusão

PCBs especiais estão na vanguarda do design e fabricação de eletrônicos, permitindo a criação de dispositivos que ultrapassam os limites do que é tecnologicamente possível. Engenheiros e projetistas podem aproveitar todo o potencial desses componentes avançados por meio de um profundo conhecimento de PCBs especiais. 

À medida que a procura por dispositivos eletrónicos mais sofisticados continua a crescer, o papel dos PCB especiais na promoção da inovação e da eficiência tornar-se-á, sem dúvida, ainda mais significativo.

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