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Placas de circuito impresso grandes: Tamanho, Planicidade e Manuseio

Uma placa grande é tanto uma estrutura mecânica quanto um circuito. A planicidade e o manuseio, e não o roteamento, definem os limites.

Redação técnica da Hitech Circuits

Shenzhen, China · Fabricação e montagem de PCB

3 min de leitura

Publicado:

Última atualização:

Revisão técnica: Números de processo verificados com a nossa ficha de capacidades publicada.

O que muda com o tamanho

A área afeta o custo linearmente; a extensão afeta todo o resto de forma não linear.

  • Material e processo: mais laminado, mais cobre, tanques maiores, equipamentos de exposição e gravação maiores.

  • Planicidade: o mesmo limite de 0,7% permite uma deflexão absoluta muito maior em 1,9 m do que em 200 mm.

  • Manuseio: um painel grande é pesado e flexível no meio, portanto, precisa de suporte em mais pontos.

  • Montagem: a impressora, o posicionador e o forno devem aceitar o painel, e o dispositivo de fixação deve mantê-lo plano.

A planicidade é o principal desafio

Duas placas com a mesma estrutura podem apresentar planicidade completamente diferente se a distribuição do cobre for diferente. Em uma placa grande, o efeito é visível antes mesmo de ser medido.

Controles eficazes:

  • Laminação simétrica. O cobre em apenas um lado curva a placa durante a laminação; espelhar as áreas mais espessas ao redor da linha central é a solução mais eficaz.

  • Distribuição equilibrada de cobre no plano. Uma grande área vazia em um canto é propensa a empenamentos; o preenchimento com terra ou uma camada de aterramento nivela a área.

  • Margem de espessura. Uma placa mais espessa resiste ao empenamento, ao custo de peso e furação.

  • Controle de resfriamento durante a laminação. Os ciclos de resfriamento da prensa são mais importantes em painéis grandes; um resfriamento apressado gera tensão.

Regras de projeto para placas longas

Placas grandes geralmente são backplanes ou painéis com muitos conectores, e isso altera as prioridades de roteamento:

  • Correspondência de comprimento em grandes extensões é mais fácil de controlar, mas a distorção da laminação é mais importante: a constante dielétrica do pré-impregnado varia ao longo de um painel grande.

  • Os caminhos de retorno devem ser contínuos em todo o comprimento; um plano dividido a dois terços do caminho em um backplane é um problema de integridade de sinal que nenhum ajuste de comprimento resolve.

  • O posicionamento dos conectores geralmente é definido pelo projeto mecânico, o que desloca o problema de roteamento para o centro da placa, onde há mais espaço.

  • Impedância é mantida em ±10 %, mas o cupom deve representar a pista longa, não apenas a estrutura de teste curta.

Montagem e transporte

A linha de montagem precisa que o painel se encaixe na esteira, na impressora e no forno, e que seja suportado para evitar que ceda. Quando o painel máximo é muito grande para a linha, a placa é construída como um conjunto menor e montada em um dispositivo de fixação ou em seções.

O transporte também faz parte do projeto: um painel de 1,9 m precisa de um suporte rígido e de uma embalagem que não aplique cargas pontuais.

Quando dividir a placa

Uma única placa grande nem sempre é a solução ideal. Dividir o painel em duas placas unidas por um conector, uma extensão flexível ou uma seção rígido-flexível pode:

  • reduzir o tamanho do painel para algo que a linha de montagem possa manusear facilmente,
  • localizar a expansão térmica e a deformação,
  • permitir um laminado mais barato para a metade não crítica,
  • viabilizar a manutenção e a substituição.

A contrapartida é o custo do conector e a integridade do sinal na junção — que, para um backplane, é exatamente onde o esforço de engenharia se concentra.

Os limites publicados se aplicam a página de recursos; as regras do painel estão no nota de painelização e a sequência de fabricação no nota de processo.

Especificações técnicas

Tamanho máximo da prancha
580 × 1900 mm
Espessura da placa
0,1–6,0 mm
Curvar-se e torcer
máximo 0,7%
Contagem de camadas
1–38 camadas
Linha/espaço mínimo
0,06 mm

Perguntas frequentes

  • Qual é o maior tabuleiro que pode ser construído aqui?

    580 × 1900 mm é o limite do painel, portanto, uma placa finalizada é delimitada por essa dimensão e pela matriz na qual está inserida. Uma única placa grande precisa de seu próprio painel; várias placas pequenas podem compartilhar um. Além do painel, os fatores limitantes são o transporte, o manuseio durante a montagem e a planicidade, e não a fabricação.

  • Por que as tábuas grandes empenam mais?

    A deformação é uma curvatura, portanto, a mesma porcentagem de curvatura representa uma deflexão absoluta muito maior ao longo de um vão extenso. O desequilíbrio de cobre entre os dois lados da pilha, o fluxo irregular do pré-impregnado e a variação de espessura contribuem para curvar uma placa grande mais do que uma pequena, e o limite de 0,7% é medido em todo o comprimento.

  • Como é que uma placa grande passa pelo processo de montagem?

    Na máquina, o painel precisa de suporte, não apenas de fixação: um painel longo cede entre os suportes, e uma placa que cede resulta em impressão e posicionamento incorretos. O tamanho do painel, a largura da esteira, o suporte a vácuo e o projeto do dispositivo de fixação são definidos em conjunto com a linha de montagem antes da fixação da matriz, e frequentemente a placa é produzida como um painel menor com um dispositivo de fixação, em vez de no tamanho máximo.

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