En articles previs ja hem comentat sobre el PCB (placa de circuit imprès), o placa de circuit imprès, però, aquí us mostrem una sèrie de productes que pots comprar per començar a treballar amb aquests circuits, així com els components electrònics de muntatge superficial, etc.
Arma't amb tot el que necessites i comença a crear projectes realment professionals, sense fer servir la protoboards, ni res semblant…
Què és un PCB?
Un PCB (placa de circuit imprès), o placa de circuit imprès, és una placa plana que s'utilitza a l'electrònica per proporcionar una base mecànica i elèctrica per a la connexió i muntatge de components electrònics. Són essencials com a base per connectar i sostenir components com resistències, transistors, condensadors, díodes, microxips i altres dispositius electrònics.
Un PCB es compon de:
- substrat: és generalment una capa prima i plana de material aïllant, com a fibra de vidre o resina epoxi, etc. Aquest material proporciona el suport estructural per als components i aïlla elèctricament les pistes conductores.
- Pistes conductores: es tracta de patrons metàl·lics, generalment de coure, que s'imprimeixen o graven a la superfície del substrat del PCB. Aquestes pistes permeten la conducció del corrent elèctric entre els components connectats.
- Forats metal·litzats: els orificis metal·litzats són forats perforats al substrat que estan revestits amb coure, la qual cosa permet la connexió elèctrica entre diferents capes del PCB o entre components en diferents parts del tauler.
- Components de muntatge superficial: ens referim als components electrònics, com resistències, condensadors, transistors, xips i altres dispositius, es munten a la superfície del PCB i es connecten a les pistes conductores per formar circuits elèctrics mitjançant soldadura.
- Màscara de soldadura i serigrafia: és una capa que s'aplica sobre el PCB per evitar que la soldadura flueixi fora de les àrees desitjades durant el procés de soldadura. La serigrafia s'utilitza per etiquetar components i pistes al PCB amb identificadors visuals.
Els PCB poden ser de una sola cara (amb pistes conductores en un costat), de doble cara (amb pistes conductores a banda i banda) o multicapa (amb múltiples capes de pistes conductores separades per substrats dielèctrics), sent aquests últims els de més complexitat, com és el cas de les plaques base d'un ordinador…
Com es fabrica un PCB
La fabricació dels complexos PCBs que veiem en equips com ordinadors, Smart TVs, dispositius mòbils, etc., és força complexa. Consta d'una sèrie de passos que enumeraré aquí, però també cal dir que fabricar un PCB senzill és força fàcil, i es pot fer a casa amb els productes que en aquest article et presentem.
Els Passos empleats per fabricar un PCB són:
- Disseny
- Disseny del PCB utilitzant programari de disseny específic, com ara els entorns EDA.
- Exportació del disseny en format Gerber.
- Verificació del disseny, simulació per comprovar-ne el funcionament.
- Enviament de larxiu amb el layout del PCB a la fàbrica.
- De l'arxiu layout a la pel·lícula o màscara
- Creació de pel·lícules o màscares de PCB a partir dels fitxers de disseny.
- Ús d'un plotter per imprimir pel·lícules d'alta precisió.
- Les pel·lícules es revelen i s'emmagatzemen per al seu ús posterior en els processos de gravat.
- Impressió de les capes internes
- Impressió del disseny del PCB en làmines de coure usant fotoresina per transferir el disseny.
- Exposició a llum ultraviolada per endurir el material fotoresistent amb el patró de les màscares o pel·lícules.
- Neteja i verificació del PCB.
- Eliminació del coure no desitjat (gravat)
- Eliminació química del coure no desitjat mitjançant un procés de bany en àcid. La fotoresina protegirà les parts que no es volen eliminar del coure.
- Rentat del PCB per eliminar l'àcid i aturar el gravat.
- Alineació de capes i inspecció òptica
- Alineació de totes les capes utilitzant forats de registre.
- Inspecció òptica automàtica per detectar defectes.
- Unió de capes
- Alineació i unió de les capes utilitzant preimpregnats (prepreg).
- Procés de pressió i calor per unir les capes.
- perforació
- Perforació de forats precisos a la placa mitjançant una màquina de perforació CNC d'alta precisió.
- Identificació dels punts de perforació mitjançant raigs X.
- Plating i dipòsit de coure
- Dipòsit químic d'una fina capa de coure a la placa.
- El coure es diposita als forats perforats per interconnectar les capes entre si.
- Imatge de les capes externes
- Aplicació de fotoresistència a les capes exteriors mitjançant la màscara corresponent.
- Exposició a llum ultraviolada i eliminació del material no endurit.
- Enchapado
- Electroxapat de coure a les àrees exposades de les capes exteriors.
- Etching final o gravat final
- Eliminació del coure no desitjat mitjançant una solució química.
- L'estany protegeix el coure desitjat durant aquest procés.
- Aplicació de màscara de soldadura
- Aplicació d'una màscara de soldadura d'epoxy a banda i banda de la placa.
- Curat de la màscara en un forn.
- Acabat superficial
- Electroxapat amb or o plata per millorar la soldabilitat, i fins i tot algunes PCB reben coixinets per a la soldadura.
- serigrafia
- Impressió d'informació important a la superfície de la PCB mitjançant làser o altre tipus d'impressió.
- Prova o test
- Prova automàtica de la funcionalitat de la PCB i de conformitat amb el disseny.
Aquests passos són essencials en la fabricació de PCB i asseguren la creació de plaques de circuit imprès d'alta qualitat per utilitzar en una varietat d'aplicacions electròniques.
Els millors productes per treballar amb PCBs
Ara que ja saps què és un PCB, veurem alguns productes que pots comprar per començar a dissenyar-los i fabricar-los a casa teva:
PCB laminada
Al mercat pots trobar PCBs laminades amb una capa de coure per una sola cara o per les dues, perquè hi puguis gravar el circuit que necessitis.
Suport per a PCB
Un altre producte interessant és aquest suport per a PCB que t'ajudarà a sostenir la placa mentre fas tasques com la soldadura, etc.
Broques per a PCB
Per perforar els orificis de la PCB per al muntatge d'alguns components, podeu utilitzar aquestes broques especials per al teu trepant o per a una màquina CNC.
Vernís protector per a circuits impresos
Un altre producte recomanable és aquest vernís que podràs aplicar en forma de spray un cop has finalitzat el PCB. D'aquesta manera es protegirà la superfície.
plaques perforades
També són molt útils les plaques perforades. Amb elles, si no vols enregistrar la placa laminada, pots començar a soldar els teus projectes de circuit o practicar soldadures.
Tinta de soldadura (màscara)
Serveix per aplicar com a màscara de soldadura, per protegir la superfície del PCB, com he descrit en el procés de fabricació. Pots aplicar-la fàcilment i després exposar-la a llum UV pel seu enduriment.
Llum de curat UV
També en pots comprar una llum de curat amb llum UV. Aquests llums serveixen per endurir la tinta o màscara de soldadura, per exemple, o per revelar.
Flux o fundent
Ja parlem de què és el fundent o flux en una altra ocasió, així que crec que no necessita presentacions…
Pel·lícula fotosensible
Per al gravat necessitaràs aquest tipus de pel·lícules fotosensibles per, mitjançant una màscara, exposar les zones que desitges eliminar…
Àcids per al gravat
Per eliminar el coure exposat de la PCB laminada, necessitaràs uns banys d'àcid persulfat de sodi o clorur fèrric com aquests. Això sí, recorda prendre les precaucions necessàries per treballar amb aquests elements químics.
I no oblidis també fer servir aigua destil·lada i desionitzada per als aclarits, per eliminar l'àcid del PCB submergint la placa en un bany d'aquesta aigua després del gravat…
Cinta tèrmica
Un altre producte que et pot ajudar és aquests rotllos de cinta tèrmica, que es pot utilitzar per protegir algunes parts del circuit. Pot servir tant per aïllar alguns components o protegir-los de fonts de calor com per fer-los servir durant el soldat per protegir altres parts de la calor generada en el procés…
Plat per al gravat
Segurament també necessitis aquests plats per submergir el PCB a l'àcid durant el gravat, i un altre d'aquests per utilitzar aigua destil·lada per rentar el PCB un cop fet el gravat.
Pinces resistents a l'àcid
I, per finalitzar, també et recomanem unes pinces per poder treure el PCB de l'àcid sense fer servir els dits, ja que implicaria risc…