Placa de circuito impresso

História

As placas de circuito impresso vieram de sistemas de conexão elétrica que foram usados na década de 1850. Originalmente eram utilizadas tiras ou varetas metálicas para conectar grandes componentes elétricos montados sobre bases de madeira. Mais tarde, as tiras metálicas foram substituídas por fios conectados a terminais de parafuso, e as bases de madeira foram substituídas por armações metálicas. Isto permitiu que as coisas fossem menores, o que era necessário à medida que os circuitos se tornavam mais complexos com mais peças. Thomas Edison testou métodos de uso de metais em papel de linho. Arthur Berry, em 1913, patenteou um método de impressão e fixação na Grã-Bretanha. Em 1925, Charles Ducas, dos Estados Unidos, desenvolveu um método que usava a galvanoplastia. Ele criou um caminho elétrico diretamente sobre uma superfície isolada, imprimindo através de um stencil (uma forma cortada em um cartão ou papel) com tinta especial que poderia conduzir eletricidade, assim como os fios poderiam. Este método foi chamado de "fiação impressa" ou "circuito impresso".

Em 1943, o austríaco Paul Eisler, trabalhando no Reino Unido, patenteou um método de gravação do padrão condutivo, ou circuitos, em uma camada de folha de cobre presa a uma base dura que não conduzia eletricidade. A técnica de Eisler foi notada pelos militares americanos e eles começaram a usá-la em novas armas, incluindo espoletas de proximidade na Segunda Guerra Mundial. Sua idéia se tornou muito útil nos anos 50, quando o transistor foi introduzido. Até aquele momento, os tubos de vácuo e outros componentes eram tão grandes que os métodos tradicionais de montagem e fiação eram tudo o que era necessário. Com a introdução dos transistores, porém, os componentes tornaram-se muito pequenos, e os fabricantes precisavam utilizar placas de circuito impresso para que as conexões também pudessem ser pequenas.

A tecnologia de revestimento por furo e seu uso em PCBs multicamadas foram patenteados pela empresa americana Hazeltine em 1961. Isto permitiu placas muito mais complexas, com componentes colocados próximos uns dos outros. Os chips de circuitos integrados foram introduzidos nos anos 70, e esses componentes foram rapidamente incorporados ao projeto e às técnicas de fabricação de placas de circuito impresso. Hoje, a placa de circuito impresso pode ter até 50 camadas em algumas aplicações.

A tecnologia de montagem em superfície foi desenvolvida nos anos 60 e se tornou amplamente utilizada no final dos anos 80.

Uma placa de circuito feita à mão

Projeto

A principal tarefa no projeto de um PCB é descobrir para onde todos os componentes irão. Normalmente existe um projeto ou esquema que será transformado em um PCB. Não existe tal coisa como uma placa de circuito impresso padrão. Cada placa é projetada para seu próprio uso e deve ter o tamanho certo para caber no espaço necessário. Os projetistas de placas utilizam software de desenho assistido por computador para traçar os desenhos dos circuitos na placa. Os espaços entre os caminhos elétricos podem ser de 0,04 polegadas (1,0 mm) ou menores. A localização dos furos para os condutores de componentes ou pontos de contato também são dispostas. Uma vez que o padrão do circuito é disposto, uma imagem negativa é impressa no tamanho exato em uma folha plástica transparente. Com uma imagem negativa, as áreas que não fazem parte do padrão do circuito são mostradas em preto e o padrão do circuito é mostrado como claro. O metal é então removido das áreas claras, geralmente com produtos químicos. Este desenho é transformado em instruções para uma máquina de perfuração controlada por computador ou para a pasta de solda automática usada no processo de fabricação.

Fabricação

O cartão é feito com camadas externas de cobre. O cobre não desejado é removido, deixando fios de cobre que conectarão os componentes eletrônicos. Os componentes são colocados sobre a placa, fazendo contato com os fios.

Fotoresista

As placas de circuito são às vezes feitas com fotolitografia. Uma cobertura chamada fotoresist reage com luz, e então a placa de circuito e a cobertura são colocadas em um revelador. Este método é caro por placa, mas muito barato de se montar no início.

Silkscreen

Existem, no entanto, diferentes métodos de fabricação de uma placa de circuito. Algumas placas de circuitos fabricados profissionalmente usam um método diferente para remover cobre extra da placa de circuito. Um processo chamado serigrafia é usado. A serigrafia é quando um pano é puxado firmemente sobre uma moldura. Em seguida, uma imagem é impressa sobre o pano. Em seguida, a tinta é pressionada através do pano. A tinta não vai para onde a imagem foi impressa no pano. É chamada serigrafia porque o pano é normalmente de seda. O pano é normalmente de seda porque tem furos muito pequenos. A serigrafia é usada para imprimir uma tinta chamada resistência na tábua. Resistente é uma tinta que resiste ao etchant usado para fazer a placa de circuito impresso. O etchant dissolve o cobre sobre a placa. Isto é mais barato para cada placa do que a foto-resistência, mas é mais caro no início.

Moagem

Outra maneira de fazer uma placa de circuito é usar um moinho. Um moinho é uma furadeira que se move em várias direções. A broca remove uma pequena quantidade de cobre cada vez que ela se move através da placa. O moinho remove o cobre ao redor dos fios da placa. Isto deixa cobre extra na tábua. Outros métodos não deixam o cobre extra sobre a tábua. Este método é mais barato por tábua, mas o equipamento para torná-lo é caro. Este método não é usado com freqüência, porque os outros dois métodos são mais fáceis.