O que é uma placa de circuito impresso com furos passantes?
O orifício passante é um orifício num material eletricamente condutor (como uma placa de circuito impresso (PCB)) através do qual os condutores são soldados, que é revestido com um metal. O metal é ocasionalmente escolhido para ser mais resistente à corrosão do que a solda, sendo ao mesmo tempo eletricamente mais condutor do que a solda. Os materiais utilizados incluem latão, cobre e aço inoxidável.
Onde são utilizadas placas de circuito impresso com furos passantes?
Em vez de fabricar uma versão de montagem superficial de uma PCB, os fabricantes podem usar componentes de furo passante para determinadas aplicações, nas quais faz sentido ter furos em vez de almofadas.
Uma PCB com furos passantes tem furos de montagem em um dos lados que são grandes o suficiente para uma broca padrão ou outras ferramentas para fixar componentes com parafusos ou porcas. O outro lado da placa geralmente tem almofadas de cobre para que os componentes possam ser facilmente soldados na parte de trás da placa.
tipos de orifícios em placas de circuito impresso
A placa de circuito impresso com furos passantes (TH PCB ou placa TH) é o tipo mais comum de placa de circuito impresso usado em eletrônica. As placas com furos passantes podem ser divididas em versões de extremidade única e extremidade dupla. Tradicionalmente, ela é dividida em 3 tipos em pcb:
- Furo metalizado (PTH)
Um orifício metalizado é um tipo de orifício passante (um orifício que atravessa toda a placa de circuito impresso) que é revestido em ambos os lados com uma camada metálica, normalmente cobre.
- Furo enterrado (BVH)
Um orifício via enterrado é um orifício via que foi revestido com cobre, tornando-o invisível. Em muitas placas de circuito, existem áreas revestidas com cobre que são projetadas para conexões de enrolamento de fios. Essas áreas revestidas com cobre podem ficar oxidadas ou danificadas. As vias enterradas fornecem uma maneira de reparar ou substituir essas conexões. Uma via enterrada pode ficar visível se um fio danificado for substituído ou se for feito um trabalho de reparo na placa.
- Furo cego (BVH)
Uma via cega é um orifício revestido de cobre que liga a camada superior ou inferior da placa de circuito impresso a uma ou mais camadas internas.
Vantagens de uma placa de circuito impresso com furos passantes
- Maior durabilidade
Os componentes com furos passantes podem durar décadas, enquanto os componentes montados na superfície duram apenas alguns anos. Isso ocorre porque uma parte maior do componente fica exposta ao ambiente e pode sofrer corrosão, enquanto os componentes montados na superfície têm apenas contatos na superfície.
- Mais fácil encontrar peças de reposição.
A menos que seu produto ainda esteja em produção e utilize placas de circuito com tecnologia de montagem em superfície (SMT), você poderá encontrar peças de reposição para projetos com furos passantes.
- Custo mais baixo
As placas com furos passantes são mais baratas de produzir e montar. Para montar um produto SMT, os trabalhadores devem usar robôs caros de coleta e colocação para colocar os componentes no lugar certo, o que é caro.
- Fácil de montar os fios
Você pode facilmente enrolar os fios em torno de uma placa com orifícios passantes para prendê-los, em vez de usar adesivos especiais e cola termofusível que são usados com placas de montagem em superfície.
Desvantagens de uma placa de circuito impresso com furos passantes
- Mais tempo para montar
As placas com furos passantes demoram mais tempo a montar do que as placas SMT, porque é necessária uma prensa pneumática ou mecânica especial para montar as placas e os trabalhadores têm de utilizar um ferro de soldar para concluir o trabalho.
- Risco de erros
O manuseio de placas com furos passantes é mais manual, portanto, há um risco maior de erros durante o processo de montagem.
- Peso mais pesado
As placas com furos passantes têm mais componentes e componentes maiores do que as placas SMT, o que as torna mais pesadas.
Como são fabricadas as placas de circuito impresso com furos passantes?
1. Criar diagrama esquemático
O primeiro passo do processo é criar um esquema de desenho assistido por computador (CAD).
2. Layout da placa de circuito impresso
Um diagrama de layout é uma representação visual do roteamento elétrico e físico dos componentes e suas interconexões. É aqui que você insere todos os dados, como dimensões, materiais, traços e assim por diante.
Dica Também
pode incluir anotações, como uma descrição dos materiais utilizados, quaisquer requisitos especiais de montagem ou uma nota sobre o tipo de construção utilizado.
3. Fotorresistência PCB e transferência de imagem
3.1 Fotorresistente para PCB
O próximo passo é criar um layout de PCB fotorresistente usado para criar a imagem da montagem da PCB.
Para fazer isso, você coloca o diagrama do layout em uma máquina de máscara fotográfica que projeta um padrão de luz sobre o diagrama. O padrão de luz atravessa o diagrama e incide sobre uma fina folha de papel tratado quimicamente (chamado fotorresistente). Depois que o fotorresistente é exposto, ele é revelado com um solvente.
3.2 Transferência de imagem PCB
Em geral, a transferência de imagem da camada interna do PCB não é necessária, pois a camada interna do PCB normalmente não fica exposta ao ambiente externo. No entanto, se você deseja tornar seu produto mais bonito ou protegê-lo contra danos, recomenda-se a transferência de imagem da camada interna do PCB.
4. Gravação da camada interna do PCB
A gravação da camada interna de uma placa de circuito impresso (PCB) é um processo de remoção do cobre (I) na camada abaixo da folha de cobre, que é imersa em uma solução ácida.
A razão para isso é que o cobre na superfície do PCB pode atuar como um isolante e impedir uma boa conexão com as partes eletrolíticas ou poliméricas sólidas.
Para remover essa camada, pode-se usar uma solução corrosiva (como ácido sulfúrico, ácido nítrico ou ácido sulfúrico concentrado). A solução pode ser colocada em um tanque e nela mergulhada uma placa de circuito impresso (com o cobre em sua superfície). Quando a solução atingir sua fase ativa, podemos remover a placa de circuito impresso dela.
Dica
Ao gravar a camada interna do PCB, lembre-se de que a transferência do fluxo não é possível e você deve tomar cuidado para transferi-lo na direção correta.
5. remoção da película seca interna
A remoção da película seca interna da placa de circuito impresso (PCB) envolve a remoção do revestimento da película da PCB, permitindo que os componentes individuais na superfície da PCB fiquem visíveis através de uma camada transparente.
A remoção da película seca interna da placa de circuito impresso pode ser feita manualmente, utilizando um raspador e/ou ejetando manualmente o revestimento com um dispositivo como o DesoxIT, ou automaticamente com um dispositivo como o DRI-RAD ou DRI-RAS.
Dicas
a) A remoção da película seca interna da placa de circuito impresso é uma maneira econômica e sem riscos de limpar e descartar placas de circuito impresso sem danificar a superfície da placa.
b) Envolve a imersão da placa de circuito impresso num banho de solvente durante algum tempo para remover o revestimento da superfície da placa.
c) Pode ser usado em placas de circuito impresso sem marcações e também em placas com marcações como blindagem EMI, blindagem RF, etc.
6. Perfuração de orifícios passantes em PCB
O próximo passo é perfurar o painel para criar orifícios para a montagem dos componentes na placa de circuito impresso. O painel é colocado sob uma máquina de perfuração, que utiliza ferramentas como brocas rotativas e brocas PTH para criar orifícios passantes nos substratos da placa de circuito impresso.
7. Revestimento de cobre PCB
Em seguida, cubra o painel de cobre exposto com uma fina camada de cobre. Você pode fazer isso por galvanoplastia ou revestimento não eletrolítico.
8. máscara de solda
A máscara de solda PCB é o revestimento que é colocado no PCB para reduzir a quantidade de incrustações que se formam na superfície das placas como resultado da exposição à umidade. A máscara de solda é feita de uma resina que adere à superfície das placas e possui um revestimento dielétrico em ambos os lados.
9. Camada externa de fotorresistente
A fotorresistência da camada externa da PCB é utilizada para criar estruturas fotorresistentes independentes numa PCB, de forma semelhante à impressão flexográfica.
O fotorresistente é aplicado ao PCB usando um revestidor giratório ou um revestidor de correia oscilante e curado com luz UV ou visível, seguindo qualquer processo específico fornecido pelo fabricante. As estruturas fotorresistentes independentes resultantes podem então ser acopladas ao padrão do circuito antes da gravação.
10. Transferência de imagem da camada externa
Para a transferência da camada externa, é possível realizar isso usando lenços umedecidos e papel de transferência. Transfira os lenços umedecidos e o papel para um material isolante, como PET ou PE laminado.
Ao utilizar o processo ENIG para a fabricação de PCB, é necessário seguir o processo abaixo:
1). Imersão em banho de níquel.
2). Secagem/dessensibilização da área.
3). Lavagem com água.
4). Lavagem com aqua dip.
5). Segunda imersão no banho.
6). Secagem final/unidade de cura.
12. Eletro-estanhagem
A eletroestanhagem é um processo em que uma película de polietileno de alta densidade (P.H.D.P) é galvanizada na superfície de uma placa de circuito impresso (PCB).
As PCBs são primeiro revestidas com silano para atuar como ânodo e o eletrólito como cátodo, e depois galvanizadas aplicando uma baixa tensão entre os contatos elétricos na PCB e o eletrólito.
13. Remoção da película úmida externa
A remoção da película úmida externa é realizada entre a placa e os componentes plásticos ou metálicos da carcaça circundante, para remover a tinta ou o revestimento das placas de circuito antes da montagem nos produtos acabados.
14. Gravação da camada externa
A camada externa da placa de circuito impresso é gravada para produzir as seguintes peças:
a) Uma abertura para a passagem dos fios para soldagem.
b) Um padrão definidor na placa de circuito impresso para roteamento.
c) Uma abertura para os componentes a serem soldados na placa de circuito impresso.
d) Um revestimento da superfície da placa de circuito impresso que permite que ela seja colada a uma placa de circuito impresso.
Dica
Ao gravar as camadas externas condutoras do PCB, é importante proteger os PCBs contra óxidos e partículas no ar, pois eles podem entrar nos chips e causar curto-circuito ou destruir o chip. Portanto, antes de gravar a camada externa do PCB, você deve coletar toda a poeira e descartá-la de maneira segura.
15. Remoção de estanho
A remoção do estanho é o processo de remoção do estanho e do cobre da placa de circuito impresso (PCB). Isso pode ser feito de várias maneiras, dependendo do tipo de produto, da disponibilidade de materiais e das habilidades e experiência do operador.
a). A forma mais comum de remover o estanho do PCB é utilizando solvente. A remoção com solvente é eficaz, mas demorada e pode resultar na formação de subprodutos tóxicos.
b). Outra opção é utilizar ácido ou ácido clorídrico. A remoção com ácido é mais rápida, mas resulta em estanho de menor qualidade.
c). Uma terceira opção é combinar os dois métodos, utilizando solvente para remover a tinta e, em seguida, ácido para remover o estanho restante.
Hasl é um processo de soldagem que remove o excesso de solda de uma placa de circuito impresso (PCB).
O processo HASL é simples: o excesso de solda é queimado da PCB aquecendo a placa acima do seu ponto de fusão com uma pistola de ar quente.
Dica
Embora este método funcione bem, ele tem limitações:
a). A pistola de ar quente só pode ser usada por alguns segundos de cada vez.
b). Além disso, devido às imperfeições da superfície das placas de circuito impresso, parte da solda inevitavelmente se soltará da placa e permanecerá na própria pistola.
c). Não há superfície plana disponível para sua placa, então você terá que lidar com isso.
d). Você precisa de duas placas para segurar uma à outra.
17. Montagem de PCB com furo passante
Existem várias maneiras de montar placas de circuito impresso com furos passantes:
- Coloque os componentes
A tecnologia de montagem em superfície (SMT) é a opção mais eficiente para a montagem de grandes quantidades de placas de circuito impresso com furos passantes. A SMT permite que os componentes sejam montados diretamente sobre a placa usando pinos, que se conectam a almofadas na superfície da placa.
- soldagem de PCB com furo passante
Depois que os componentes forem colocados na placa de circuito impresso, você poderá soldá-los com um equipamento de pick-and-place. Você também pode fazer conexões entre os componentes usando fios, adesivos condutores ou outros componentes para formar um circuito elétrico.
Dicas para soldagem de placas de circuito impresso:
9 dicas e truques essenciais de soldagem eletrônica para iniciantes
18. Teste de PCB com orifício passante
Depois que o processo de montagem é concluído, ele é testado para garantir que todos os componentes estejam funcionando como deveriam.
Ponto de teste T-Hole
O ponto de teste é um orifício discreto na placa de circuito impresso que permite acessar os sinais internos (pinos) de um componente ou conectar fios ou jumpers a esses pinos.
Além disso, eles também podem ser usados para conectar sinais entre dois componentes diferentes sem modificar a placa de circuito.
Tamanho da placa de circuito impresso com furos passantes
Não existe um padrão oficial para o tamanho das placas de circuito impresso com furos passantes. No entanto, aqui estão algumas orientações que podem ser seguidas para obter bons resultados:
1. O tipo de componente para o qual a PCB será utilizada.
2. As características do componente (tamanho, forma e peso).
3. O material de que o componente é feito.
4. A quantidade e o tamanho do componente em questão.
5. A capacidade da máquina de perfuração de PCB que está sendo utilizada para produzir o tamanho do orifício na PCB (se houver).
Tabela de tamanhos de orifícios de passagem de PCB
Dicas
Quanto menor o orifício, menos traços de chumbo serão necessários;
Quanto menor o orifício, maior será a perda de sinal;
Quanto menor o orifício, mais difícil será perfurar com precisão.
calculadora do tamanho do orifício de passagem da placa de circuito impresso
O Saturn PCB Toolkit é um excelente recurso gratuito para cálculos de PCB, especialmente para designers e engenheiros. Inclui inúmeras funcionalidades úteis, tais como o diâmetro do orifício de passagem, a capacidade de corrente de uma pista de circuito, a corrente, os pares diferenciais e muito mais.
