Placas PCB rígidas

O que é uma PCB Rígida?

PCB Rígido é uma placa de circuito impresso feita com substratos isolantes rígidos, como substrato de tecido de vidro com resina epóxi FR-4, substrato de papel fenólico ou substrato cerâmico como núcleo. Possui forma fixa, alta dureza e não pode ser dobrado ou flexionado. Atualmente, é o tipo de PCB mais amplamente utilizado. Suas propriedades físicas são estáveis e não possui flexibilidade à temperatura ambiente. Pode fornecer um suporte sólido para componentes. O substrato principal é o FR-4, que possui um processo maduro e custo controlável. Em cenários de alta performance, são utilizados substratos rígidos cerâmicos ou modificados com poliimida para atender aos requisitos de alta condutividade térmica e alta frequência. A estrutura abrange placas de um lado, placas de dois lados e placas multicamadas, e a interconexão entre camadas pode ser realizada por meio de furos metalizados. É compatível com projetos de circuitos complexos, possui um processo de produção padronizado e suporta técnicas convencionais de montagem com uma alta taxa de rendimento.

Os tipos de placa de circuito rígida podem ser classificados com base em dimensões como o número de camadas estruturais, material do substrato e características de aplicação. As classificações principais são as seguintes:

Classificação pelo número de camadas estruturais

· Placa simples

Possui apenas um lado com circuitos de folha de cobre condutora e o outro lado com material de base. Tem uma estrutura simples e o menor custo, sendo adequado para dispositivos de baixa potência com circuitos simples (como controles remotos, brinquedos e circuitos impressos de adaptadores de energia).

· Placa de circuito de dois lados

Ambos os lados possuem circuitos de folha de cobre, e a interconexão entre camadas é feita por furos metalizados. A complexidade do circuito é maior do que a das placas de um lado, mas o custo é moderado. É amplamente utilizado em eletrônicos de consumo (bases de carregamento para telefones celulares), sensores de controle industrial e outros cenários.

· Placa multicamadas

Contém 3 ou mais camadas condutoras (comumente 4, 6, 8 camadas, e até 40 camadas em modelos de alta performance), com as camadas unidas por substratos isolantes. Os furos são divididos em furos passantes, furos cegos e furos enterrados, o que permite um roteamento de alta densidade e é adequado para circuitos complexos (placas-mãe de computadores, ECUs automotivas, placas de controle principal de equipamentos médicos).

Classificado pelo material da base

· Placa de circuito impresso FR-4

O material da base é resina epóxi com fibra de vidro (FR-4), que apresenta excelente isolamento, resistência térmica e resistência mecânica, com custos controláveis. Representa mais de 90% do mercado de placas rígidas e é adequado para aplicações convencionais como eletrônicos de consumo, controle industrial e automotivo.

· PCB de papel fenólico (FR-1/FR-2)

O material da base é resina fenólica e fibra de papel. Tem baixo custo, mas possui fraca resistência térmica e resistência mecânica, sendo utilizada apenas em equipamentos de baixa performance (rádios antigos, placas de controle de eletrodomésticos simples).

· Placa de circuito impresso cerâmica

O material da base é cerâmica de óxido de alumínio e nitreto de alumínio, que possuem excelente condutividade térmica, alto isolamento e resistência a altas temperaturas. É adequado para aplicações de alta potência e alta frequência (como estações de carregamento para veículos elétricos e equipamentos aeroespaciais).

· PCB com base metálica (base de alumínio/base de cobre)

O material de base é uma placa metálica (alumínio/cobre) + camada isolante + folha de cobre. Seu desempenho de dissipação de calor supera em muito o do FR-4 comum, sendo também conhecido como "PCB de dissipação de calor". É utilizado em iluminação LED, amplificadores de potência amplificadores e conversores de frequência para controle industrial.

Classificado pela espessura do cobre/características de desempenho

· PCB de espessura padrão de cobre

A espessura da folha de cobre é ≤1oz (35μm), adequada para circuitos convencionais de baixa corrente (eletrônicos de consumo, módulos de baixa potência).

· PCB de cobre grosso (pesado)

A espessura da folha de cobre é ≥2oz (70μm), com alta capacidade de condução de corrente e boa dissipação de calor, sendo usado em equipamentos de alta potência (módulos de potência, sistemas de controle eletrônico de veículos novos de energia).

· PCB de alta frequência

O material de base é politetrafluoretileno (PTFE) e material Rogers, com constante dielétrica estável e baixa perda de sinal. É adequado para comunicação 5G, radares e equipamentos de radiofrequência.

Classificado pelo processo de tratamento superficial

· PCB com estanho pulverizado

A superfície é coberta com uma camada de estanho, que possui boa soldabilidade e baixo custo, sendo adequada para equipamentos convencionais.

· PCB com banho de ouro

A superfície é composta por uma camada de níquel-ouro, resistente à oxidação e com baixa resistência de contato. É adequada para conectores de alta precisão e placas-chave (como placas-mãe de telefones celulares e equipamentos médicos).

· PCB com OSP

A superfície é revestida com uma película protetora orgânica, sendo ambientalmente amigável e de custo moderado. É amplamente utilizada na tecnologia de montagem superficial SMT em eletrônicos de consumo.

A diferença principal em relação à PCB flexível

Placas de circuito rígidas, com sua forma estável, alta resistência mecânica e tecnologia madura, são amplamente utilizadas em diversos dispositivos que exigem estabilidade do circuito e fixação na instalação.

No campo da eletrônica de consumo

É utilizada em placas-mãe/placas de vídeo de computadores, placas-mãe de telefones celulares, placas de alimentação de TVs, placas de circuito de roteadores/decodificadores e placas de controle de máquinas de lavar/geladeiras, etc. Contando com o baixo custo e a tecnologia madura do processo do substrato FR-4, é adequado para circuitos de média e baixa potência e atende aos requisitos de estabilidade de produtos de nível doméstico.

Campo do controle industrial:

É aplicado em módulos PLC, placas-mãe de computadores industriais, placas de circuito de inversores de frequência, placas de controle de drivers servo e placas de sinal de sensores. Com as características de anti-vibração e boa resistência térmica, o design multicamadas pode alcançar a integração de circuitos complexos e é adequado para condições industriais severas.

No campo da eletrônica automotiva

É compatível com unidades de controle do motor (ECUs), placas de controle central embarcadas, placas-mãe de postes de carregamento, sistemas de gerenciamento de baterias (BMS) e placas controladoras de faróis veiculares. Possui alta confiabilidade (resistente a altas e baixas temperaturas e choques), e o tipo com cobre espesso pode conduzir grandes correntes, atendendo aos padrões de segurança veiculares.

Campo de equipamentos médicos:

É utilizado em placas de controle de máquinas de tomografia computadorizada / ressonância magnética, placas de circuito de monitores, módulos de energia médicos e placas-mãe de glicosímetros. Possui excelente isolamento e transmissão estável de sinais, atendendo aos rigorosos requisitos de segurança e confiabilidade da indústria médica.

Campo aeroespacial

PCBs rígidas de alta gama feitas de cerâmica ou substratos de alta frequência são aplicadas em placas-mãe de equipamentos satelitais, placas de controle de radares aéreos, placas de distribuição de energia de foguetes e placas de controle de voo de veículos aéreos não tripulados. Elas podem suportar ambientes extremos, como altas e baixas temperaturas e radiação, e possuem alta resistência mecânica.

Área de equipamentos de nova energia

Placas rígidas de cobre espesso são usadas em placas de circuito de inversores fotovoltaicos, placas de controle de baterias de armazenamento de energia e placas-mãe de conversores de energia eólica. Elas têm alta capacidade de condução de corrente e boa dissipação de calor, e são adequadas para os requisitos de transmissão e conversão de energia de alta potência.

Área de equipamentos de comunicação:

Placas rígidas de alta frequência feitas de substrato PTFE ou Rogers são aplicadas em placas RF de estações-base 5G, placas-mãe de switches e placas de circuito de módulos ópticos. Elas apresentam baixa perda de sinal e suportam transmissão de dados em alta velocidade.