Introdução ao desempenho e vantagens do PTH PCB

As placas de circuito impresso Plated Through Hole (PTH PCBs) são usadas em muitas aplicações porque são fáceis de fabricar, confiáveis e duráveis. O principal processo de fabricação é o mesmo das outras placas de circuito, mas com algumas diferenças.

Neste artigo, explicaremos o que são os PCBs PTH e como eles funcionam. Também discutiremos algumas das vantagens de usá-los em seus produtos.

PCB de furo passante chapeado

O que é PTH em uma PCB?

PTH significa “chapeado através do orifício” e é um tipo de placa de circuito impresso (PCB) que possui orifícios no meio da placa que se conectam a traços de cobre no lado inferior. As placas PTH são usadas em aplicações onde você precisa fazer conexões entre dois pontos do mesmo lado do PCB.

É composto por um isolante substrato, que geralmente é reforçado com fibra de vidro epóxi laminado de vidro, com uma camada de metal depositada no topo. A camada de metal tem orifícios perfurados para que componentes pode ser montado no à superfície dos talhos,. Este tipo de PCB também é conhecido como “thru-hole” ou "através do orifício."

Esse tipo de PCB é ótimo para iniciantes porque facilita a montagem do seu primeiro circuito - você só precisa de um ferro de solda e fluxo, duas ferramentas que podem ser compradas na maioria das lojas de ferragens. Mas mesmo usuários avançados irão preferir este tipo de placa porque é mais rápido do que outros métodos quando você tem muitas conexões para fazer ou precisa soldar componentes grandes na parte de trás de uma placa.

PTH em um PCB

Como o PTH funciona em um PCB?

Se você já viu uma placa de circuito impresso, provavelmente já viu os buracos nela. Esses orifícios são chamados de orifícios revestidos (PTH). Às vezes, eles também são chamados de "vias".

Esses orifícios permitem fácil interconectividade entre diferentes camadas do PCB e aumentar sua flexibilidade. Eles também são usados para montar componentes e fazer conexões entre esses componentes e outras partes da placa.

Os tipos mais comuns de placas PTH são de um lado, dupla facee multicamada. PCBs de um lado use apenas uma camada de cobre para os traços que conectam os componentes, enquanto os PCBs de dupla face possuem uma camada de cobre em ambos os lados. Os PCBs multicamadas têm várias camadas de cobre, o que significa que podem lidar com altas frequências melhor do que os circuitos de face única ou dupla.

PTH e NPTH

Comparação de PTH e NPTH

Você pode estar se perguntando: “Qual é a diferença entre um furo passante revestido e um furo passante não revestido? Um é melhor que o outro?"

Os furos passantes PTH e NPTH são dois tipos diferentes de componentes passantes. Ambos têm suas próprias vantagens e desvantagens, e escolher um em detrimento do outro dependerá das necessidades do seu projeto.

PTH

Buraco Plated Through

Plated Through Hole (PTH) é um processo de fabricação no qual um orifício de passagem é perfurado na placa e o cobre é galvanizado por dentro para que o cobre conecte os pinos em lados opostos da placa. Isso permite um processo de soldagem muito mais fácil do que furos passantes não revestidos.

PTH envolve perfuração um orifício na placa, que é então revestida com cobre e preenchida com resina epóxi. Este método cria uma conexão forte e estável entre a solda e os traços de cobre na placa, mas é mais caro do que uma conexão NPTH por causa de todas as etapas extras envolvidas.

NPTH

Furo Passante Não Chapeado

Em contraste, uma conexão NPTH envolve a colocação de epóxi condutivo em torno de um orifício perfurado e o preenchimento desse espaço com solda fundida. Isso fornece uma conexão menos estável entre os componentes do que o PTH, mas é muito mais barato e também garante que não haja material extra no design da sua placa.

NPTH é um tipo de furo passante que não possui uma camada de chapeamento. Isso significa que furos NPTH podem ser feitos em materiais não condutores, como alumínio, cerâmico, ou plásticos. Furos NPTH são frequentemente usados para amortecimento de vibração, transferência de calor e componentes de moldagem.

Etapas no processo PTH PCB

A fim de fazer um PCB de furo passante chapeado de seu Layout PCB, você deve passar pelas etapas a seguir.

Passo 1 – Desengorduramento Alcalino

O desengorduramento alcalino é o primeiro passo em qualquer processo de PCB. Este processo usa uma solução de hidróxido de sódio e água para remover óleos, graxas e outros contaminantes da superfície de uma placa de circuito impresso.

O processo de limpeza envolve submergir a placa na solução alcalina por cerca de três minutos, depois removê-la e enxaguá-la com água deionizada. Após esta etapa, o PCB é seco com ar comprimido ou gás nitrogênio.

Passo 2 – Microgravação

Na segunda etapa, iniciamos o processo de criação de um micro gravura na sua PCB. É aqui que criamos um padrão que será usado como uma máscara de gravação durante a próxima etapa.

Para fazer isso, usamos um laser para queimar áreas do seu PCB que você não deseja remover. O laser pode ser controlado de forma que queime apenas através do cobre e deixe outras partes da placa intactas. Isso lhe dá um controle muito refinado sobre onde sua máscara de corrosão será criada, o que é essencial para garantir que você obtenha um produto final limpo, sem curtos ou outros problemas.

Passo 3 – Pré-impregnação

Nesta etapa, o cobre é coberto com uma camada protetora de resina e depois aquecido para curar a resina e torná-la insolúvel em água ou outros solventes. O objetivo da pré-impregnação é evitar a corrosão do cobre durante as etapas de processamento subsequentes e proporcionar uma boa adesão entre o cobre e as camadas dielétricas.

O processo de pré-impregnação usa uma lâmpada UV para expor todo o PCB em um forno à temperatura ambiente, criando uma camada uniforme de resina em todas as superfícies da placa.

Passo 4 – Ativação

Este processo é feito lixando a camada de cobre com uma lixa de grão fino, seguido de uma limpeza completa da placa. A ativação é feita para remover quaisquer óxidos na superfície do cobre e prepará-lo para a soldagem.

Passo 5 – Peptização

Este processo é a quinta etapa no processo de fabricação de placas de circuito impresso com furo passante. Este processo usa uma mistura de produtos químicos para remover qualquer fotorresistente restante da placa. A solução química resultante é então lavada com água pura, que é então seca por meio de um soprador.

O objetivo desta etapa é remover todos os vestígios de fotorresistente da placa, para que ela possa ser processada posteriormente e ficar pronta para galvanização.

Etapa 6 - Revestimento de cobre não eletrolítico

Após o processo de fabricação da placa de circuito impresso passante revestida, a placa está pronta para ser revestida com cobre eletrolítico. Este processo cria uma camada condutora que permitirá a soldagem de componentes e interconexões.

No revestimento de cobre sem eletrodos, o PCB é imerso em uma solução de sulfato de cobre e outros produtos químicos. Esta é uma reação química que resulta na deposição de cobre na superfície da placa.

Esse processo também ajuda a melhorar a resistência à corrosão, o que é especialmente importante para eletrônicos que serão expostos à umidade ou a ambientes de alta umidade.

Coisas a considerar ao perfurar PTH

Perfurar um orifício revestido em uma placa de circuito impresso pode ser uma tarefa assustadora, especialmente quando você não tem certeza do procedimento. Neste artigo, discutirei algumas das considerações que você deve ter em mente ao perfurar furos revestidos em placas de circuito impresso.

Folga de Borda

Folga da borda - 0.009″

Ao perfurar um orifício revestido em uma placa de circuito impresso, este deve ser de 0.009” para garantir que a broca não fique presa no revestimento. Isso é especialmente importante ao usar uma furadeira, pois a força da furadeira pode facilmente fazer com que um cavaco se quebre e cause um curto-circuito na placa.

Tamanho do furo

Tamanho do furo - 0.006"

Ao perfurar um orifício revestido em uma placa de circuito impresso, este deve ser de 0.006″. Isso ocorre porque é o tamanho mais comum para placas e componentes em uso hoje, mas também porque oferece espaço suficiente para acomodar peças com uma ampla gama de diâmetros.

Tamanho do Anel Anular

Tamanho do anel anular - 0.004"

Esta é a área livre ao redor do furo e é importante levar isso em consideração ao perfurar furos passantes em uma placa de circuito impresso. O tamanho do anel anular deve ser pelo menos 0.004” maior que o diâmetro da broca para permitir um corte adequado e evitar o lascamento da borda do chapeamento durante a perfuração.

Tipo de inserção do componente em um PTH PCB

capacitores

Radial

O tipo de inserção radial é usado para anexar componentes a uma placa de circuito impresso, inserindo o terminal do componente em um orifício passante revestido.

O tipo de inserção radial é o mais comum em placas de circuito impresso. Ele permite a quantidade máxima de contato entre o componente e suas almofadas. Isso o torna ideal para componentes com um alta corrente densidade ou que gerem calor.

Conduzir

axial

Um componente de inserção axial é colocado em uma placa de circuito impresso de orifício passante, inserindo o componente com seus fios condutores na mesma direção que os traços do circuito na placa de circuito impresso. O terminal é inserido na direção do eixo, que é perpendicular à superfície do PCB.

Os componentes axiais incluem LEDs, capacitores, fusíveis e resistores. Esses componentes têm condutores que se estendem de uma extremidade de seus corpos e terminam em pinos ou terminais nas outras extremidades. Esses condutores são inseridos em orifícios em uma placa de circuito impresso ao longo do mesmo eixo de seus corpos. Os componentes axiais podem ser montados na superfície ou montados em soquetes.

Componentes de Forma Ímpar

Forma ímpar

Esses componentes são projetados para serem inseridos em uma placa de circuito impresso (PCB) passante revestida. Eles apresentam uma forma quadrada ou retangular com um lado plano e podem ter um ou mais cantos no lado oposto. Os componentes Odd Form são usados em aplicações onde o espaço é limitado e não há espaço para o componente ser colocado de lado.

manual

Nesse tipo de inserção, você empurra manualmente o componente pela placa até que ele fique apoiado em seu lugar correto. Esse é um processo lento e pode ser difícil de fazer em placas de circuito impresso lotadas de outros componentes.

Vantagens do PTH PCB

Quando você está procurando uma maneira de tornar suas placas de circuito mais eficientes, pode encontrar muitas opções. Mas quais são as vantagens da placa de circuito impresso passante banhada?

Anéis Anulares Maiores

Esta é a principal vantagem de uma placa de circuito impresso passante chapeada. Os anéis anulares, que são a circunferência externa de todos os furos, são maiores em uma placa de circuito impresso com furo passante chapeado do que em uma placa de circuito impresso com furo passante não chapeado. Isso facilita a soldagem de componentes na placa e cria uma conexão mais forte.

PCB com um anel anular é que pode proteger melhor a placa de circuito contra danos mecânicos. Como o anel anular é mais espesso que a placa circundante, ele possui uma resistência mecânica mais forte, portanto pode resistir melhor a forças e pressões externas.

Densidade inferior do furo por metro quadrado

Em uma placa de circuito impresso, os orifícios são os caminhos que permitem que a corrente elétrica flua de um lado da placa para o outro. Quanto mais furos por metro quadrado, maior sua condutividade e mais facilmente ele pode transmitir dados.

Quanto menor a densidade de furos por metro quadrado, melhor será a condutividade da sua placa de circuito impresso. Isso ocorre porque há menos lacunas entre os orifícios e, portanto, menos resistência para a corrente fluir.

Buracos Maiores

As placas de circuito impresso com orifícios passantes são mais duráveis do que as PCBs não revestidas. Os orifícios são maiores e o revestimento é mais espesso do que em outras placas, por isso é mais resistente a danos.

Forma do furo

Os componentes through-hole são normalmente usados para projetos eletrônicos. Eles são soldados em furos e as peças podem ser colocadas em cima deles. Os orifícios passantes podem ser redondos, quadrados, retangulares ou de qualquer outra forma.

A forma dos orifícios determina quanto material é removido da placa durante a perfuração e o revestimento, o que afeta a resistência do produto acabado.

Conclusão

PCBs de PTH são mais comumente usados na produção em massa de industrial produtos, pois são bastante acessíveis, fáceis de fabricar e podem ser produzidos em grandes lotes. Os PCBs PTH também podem ser fabricados com equipamentos de grande porte e um volume alto de rendimento.

Se você pesquisar e comprar, poderá obter uma placa de circuito impresso de alta qualidade. Sem a pesquisa adequada, porém, você pode acabar com um produto abaixo da média, e é isso que esperávamos evitar com este artigo. Se você precisa de placas feitas profissionalmente para o seu próximo projeto, experimente algumas dessas empresas. Eles podem produzir um PCB PTH de alta qualidade - algo que as empresas grandes e pequenas exigem.