Este artigo útil é para qualquer pessoa que tenha encontrado os termos placas nuas ou zero PCBs. Aprenda seus significados e como eles podem ser úteis para seus protótipos e designs.
Conheça
Geralmente, você precisará de muitos testes antes de chegar a um produto eletrônico acabado. Ao longo do caminho, você pode precisar de muitas ferramentas de prototipagem e teste. Com isso, você pode se deparar com os termos zero e PCBs vazios. Essas placas geralmente são indispensáveis durante o processo de design.
A princípio, você pode descobrir que uma placa de ensaio se adapta à maioria dos seus protótipos iniciais. No entanto, uma placa de ensaio sempre terá suas deficiências. As conexões da placa de ensaio são temporárias, fáceis de desmontar e não consideram restrições de layout de circuito. No máximo, as protoboards ajudam a verificar seus circuitos em um nível funcional.
Onde os Zero PCBs entram em jogo?
Zero PCBs são placas preenchidas com orifícios de rosca de cobre que não possuem um layout de circuito predefinido. O designer cria os trilhos para conectar esses furos. Como você pode imaginar, zero PCBs funcionam como uma placa de ensaio; apenas você precisará soldar e unir os componentes através dos orifícios roscados na placa.
Zero PCBs vêm em diferentes formatos, tamanhos, cores e composições. A maioria dos usuários os encontra vendidos em lojas de eletrônicos.
Abaixo está um exemplo de PCB zero com componentes soldados. Observe que alguns furos de rosca são soldados entre si para criar trilhas de circuito.
Diferentes tipos de PCBs zero
Normalmente você verá duas variantes de zero PCBs: marrom e verde. A variante verde parece um pouco mais elegante de trabalhar do que a variante marrom, pelos motivos que você verá abaixo.
FR1 Zero PCB
Se quiser economizar custos, você pode usar a variante marrom, que a maioria das pessoas também chama de PCBs FR1 (ou comumente chamados de papel). FR1 significa Retardador de Chama 1. FR1 compreende Laminado de Papel Fenólico (daí o nome PCB de papel). Você normalmente encontrará FR1 usado em PCBs de um lado em produtos eletrônicos baratos, como carregadores ou placas adaptadoras.
Muitos projetos escolares usam PCBs de placa zero FR1 para suas placas principais durante seus cursos eletrônicos introdutórios.
FR4 Zero PCB
Um dos materiais mais comuns e resistentes usados na fabricação de PCB é o PCB FR4 padrão. Os PCBs FR4 possuem material FR4 (Flame Retardant 4) como dielétrico e são compostos de tecido de fibra de vidro e resina epóxi. Os FR4s são mais duráveis e têm temperaturas de trabalho mais altas do que os FR1.
Com as características mencionadas acima, os PCBs zero FR4 são perfeitos como materiais de prototipagem para diversas aplicações, incluindo lógica, energia, RF, telecomunicações e muito mais.
Onde os Bare PCBs entram em ação?
Você sempre terá lotes de PCBs com layout de circuito durante o processo de design. Inicialmente, esses PCBs não possuem componentes, por isso são chamados de PCBs simples. Os PCBs simples possuem todas as camadas de detalhes necessárias para preencher sua placa com componentes. Essas camadas de detalhes compreendem as camadas de máscara de solda, serigrafia e padrão de folha metálica. Os usuários podem achar mais fácil montar a placa com componentes e informações sobre essas camadas de detalhes.
Um usuário deve projetar um PCB simples antes de fabricá-lo. Um designer geralmente usa um programa CAD para criar o quadro. Esses programas incluem KiCAD, Cadence, OrCAD, EasyEDA e Fusion. Depois disso, o usuário gera arquivos de fabricação. Esses arquivos de fabricação (saídas de fabricação) geralmente estão no formato Gerber. Uma fábrica de PCB normalmente requer arquivos Gerber para fabricar zero PCBs.
Uma PCB montada é uma PCB na qual os componentes são preenchidos, colocados e soldados. As pessoas podem fazer o processo de montagem manualmente ou deixar que uma máquina pick-and-place faça isso por elas. Faria sentido ter seus PCBs montados por uma máquina, especialmente se houver muitos PCBs envolvidos.
Testando placas nuas
Após a fabricação, os usuários devem testar minuciosamente as placas nuas para garantir que estejam livres de defeitos. Os testes devem incluir verificações de continuidade e curto-circuito. Felizmente, processos automatizados fazem as verificações após a fabricação das placas. Abaixo, você encontrará os diferentes processos de teste.
Teste de fixação (teste em circuito)
O teste de fixação ou teste no circuito (também chamado de TIC) é um processo comumente usado para testar placas de circuito. O processo envolve uma fixação mecânica com uma cama de pregos. Essas camas de pregos são gabaritos de teste (compostos de pinos pogo eletricamente condutores) que entram em contato com o layout real do circuito do PCB. Uma vez em contato, são feitas verificações elétricas para determinar se há curtos, aberturas ou conexões indesejadas nas placas.
É melhor preparar seus projetos de PCB simples antes de passar por um teste de fixação. Para fazer isso, você deve incluir pontos de teste físicos em suas placas. Esses pontos devem corresponder ao pino pogo correspondente que pousará neles. Às vezes, as vias podem ser usadas como pontos de teste se forem compatíveis com os pinos Pogo.
Teste de sonda voadora
Quando os testes de fixação não funcionam ou você precisa de mais velocidade e precisão, você pode fazer um teste de sonda voadora. Os testes de sonda voadora são mais flexíveis porque um braço mecânico passa pelos pontos de teste para verificações elétricas. Você pode fazer esse teste mesmo quando os componentes estiverem no caminho. Além disso, as fábricas podem achar caro e demorado fabricar gabaritos de teste que não são necessários para um teste de sonda voadora.
Um teste de sonda voadora consiste em um braço mecânico robótico (estilo CNC). A precisão e a velocidade do braço determinam a economia de custos em comparação com um teste de TIC. Um teste de sonda voadora é como um teste de ponto sem contato e geralmente é mais seguro em comparação com o impacto ou estresse que um dispositivo de TIC pode aplicar às suas placas de circuito.
Conclusão
Você aprendeu sobre PCBs simples e zero. Basicamente, as placas nuas não possuem componentes montados e vêm recém-fabricadas. Zero PCBs são placas de prototipagem que testam seus circuitos, que são mais confiáveis e duráveis do que os circuitos de placa de ensaio. Você também aprendeu sobre diferentes metodologias de teste para testar placas fabricadas.