Guia de terminologia de PCB mais completo de 2023: o conhecimento essencial que você está perdendo

Introdução

Você já olhou para uma placa de circuito impresso (PCB) e se perguntou sobre a intrincada rede de linhas, furos e componentes? O que significam todos esses termos como 'via', 'traço', 'máscara de solda'? Como eles contribuem para a complexa sinfonia que é um dispositivo eletrônico funcional? Compreender a terminologia usada no projeto e fabricação de PCBs pode parecer como aprender um novo idioma. Mas não se preocupe, nós ajudamos você.

Neste guia completo, mergulharemos no mundo da Terminologia PCB. Exploraremos tudo, desde termos básicos de design até jargões de fabricação avançados. Quer você seja um hobby que está começando ou um engenheiro experiente em busca de uma atualização, este artigo servirá como seu recurso de referência para todas as coisas relacionadas a PCB.

Portanto, aperte o cinto e prepare-se para um mergulho profundo no fascinante mundo da terminologia PCB. Você está prestes a se tornar fluente na linguagem da eletrônica!

Terminologia de design de PCB

Termos básicos de design

• Esquemático: Um esquema é um diagrama que representa os elementos de um sistema usando símbolos gráficos abstratos em vez de imagens realistas. Ele serve como um modelo do circuito, mostrando como os componentes estão conectados entre si, mas não necessariamente como eles serão fisicamente dispostos na PCB.
• Disposição: O layout de uma PCB refere-se à disposição dos componentes e ao roteamento das conexões elétricas entre eles na placa física. É uma etapa crucial no projeto de PCB, pois impacta diretamente o desempenho e a funcionalidade do produto final.
• Pegada: No projeto de PCB, uma pegada é a disposição e as dimensões das almofadas usadas para montar um componente na placa. É um aspecto crucial da seleção e posicionamento do componente, pois a área ocupada deve corresponder às dimensões físicas e à configuração dos pinos do componente. Pegadas incorretas podem levar a problemas de montagem e mau funcionamento do circuito.
• Através da: No projeto de PCB, uma via é um pequeno orifício perfurado na placa, permitindo a conexão elétrica entre as diferentes camadas da PCB. As vias desempenham um papel crucial em PCBs multicamadas, permitindo roteamento e conectividade complexos.
• Vestígio: Um traço é um caminho contínuo de cobre em uma PCB que conecta eletricamente diferentes componentes. A largura e o comprimento dos traços podem impactar significativamente o desempenho do circuito, afetando a integridade do sinal, o fornecimento de energia e o gerenciamento térmico.
• Almofada: Uma almofada é uma pequena área de cobre em uma placa de circuito impresso onde um pino de componente faz uma conexão elétrica.
• Tela de seda: A serigrafia em uma PCB contém texto e símbolos legíveis por humanos que fornecem informações sobre a placa e seus componentes.

Termos de design avançado

• Plano Terrestre: Um plano de aterramento é uma grande área de cobre em uma PCB conectada ao aterramento da fonte de alimentação.
• Avião de força: Semelhante a um plano de aterramento, um plano de potência é uma grande área de cobre em uma placa de circuito impresso conectada à tensão da fonte de alimentação.
• Integridade do Sinal: A integridade do sinal refere-se à qualidade de um sinal elétrico.
• Compatibilidade Eletromagnética (EMC): EMC é a capacidade de um sistema eletrônico funcionar corretamente em seu ambiente eletromagnético sem introduzir perturbações eletromagnéticas intoleráveis em nada nesse ambiente.
• Interferência Eletromagnética (EMI): EMI é um distúrbio que afeta um circuito elétrico devido à indução eletromagnética ou à radiação eletromagnética emitida por uma fonte externa.
• Impedância Controlada: Impedância controlada é a impedância característica de uma linha de transmissão formada por traços de PCB.
• Design de alta velocidade: O projeto de alta velocidade refere-se ao projeto de circuitos onde os efeitos de integridade do sinal devem ser considerados devido às altas frequências do sinal ou aos tempos de comutação rápidos envolvidos.
• Anel Anular: O anel anular é a área da almofada de cobre ao redor de um furo perfurado e acabado em uma placa de circuito impresso.
• Via Cega: Uma via cega é uma via que conecta uma camada externa a uma ou mais camadas internas, mas não atravessa toda a placa.
• Enterrado Via: Uma via enterrada é uma via que conecta duas ou mais camadas internas e não possui conexões com as camadas externas.
• Peso de cobre: O peso do cobre refere-se à espessura da camada de cobre no PCB.
• Conversa cruzada: Crosstalk é uma forma de interferência causada pelos campos elétricos ou magnéticos de um sinal que afeta um sinal próximo.
• Área de exclusão: Uma área de exclusão é uma área definida na PCB onde componentes e traços não são colocados.
• Lista de rede: Uma netlist é uma lista de todas as conexões elétricas em um circuito.
• Alívio Térmico: O alívio térmico é um padrão usado para conectar uma almofada a um vazamento de cobre de uma forma que restringe o fluxo de calor.
• Lápide: A marcação para exclusão é um defeito na montagem de montagem em superfície, onde um componente fica verticalmente.
• Torcer e curvar: Torção e arco referem-se à deformação de uma PCB, onde ela não é perfeitamente plana.
• Expansão do eixo Z: A expansão do eixo Z é a mudança na espessura de uma PCB devido às mudanças de temperatura.

Termos de software de design

• EDA (Automação de Projeto Eletrônico): EDA é uma categoria de ferramentas de software para projetar sistemas eletrônicos, como placas de circuito impresso e circuitos integrados.
• RDC (verificação de regras de design): DRC é um processo no qual uma ferramenta de software verifica um layout de PCB para garantir que ele atenda às regras de projeto para largura mínima de traço, espaçamento mínimo entre traços, etc.
• CAD (Design Assistido por Computador): CAD é o uso de computadores para auxiliar na criação, modificação, análise ou otimização de um projeto.
• DFM (Design para Manufaturabilidade): DFM é uma metodologia de design que se concentra na simplificação do processo de fabricação para reduzir custos de produção e aumentar a qualidade do produto.
• ERC (verificação de regras elétricas): ERC é um processo no qual uma ferramenta de software verifica um esquema em busca de erros, como pinos não conectados ou conexões de alimentação incorretas.
• Arquivos Gerber: Os arquivos Gerber são um formato de arquivo padrão usado na fabricação de PCBs. Eles contêm informações sobre as camadas de cobre, máscara de solda, serigrafia e furos.
• BOM (lista de materiais): Uma lista técnica é uma lista de todos os componentes usados em um projeto de PCB. Normalmente inclui informações como designadores de componentes, números de peças, quantidades e descrições.

Termos de Design para Fabricação (DFM)

• Máscara de solda: A máscara de solda é uma camada protetora aplicada à placa nua para evitar a formação de pontes de solda entre placas espaçadas e para proteger o cobre da corrosão.
• Pasta de solda: A pasta de solda é uma mistura de pequenas partículas de solda e fluxo que é usada no processo de montagem para soldar componentes de montagem em superfície ao PCB.
• Escolha e coloque o arquivo: Um arquivo pick and place é usado pela máquina de montagem para determinar a posição e orientação corretas de cada componente na placa.
• Panelização: Panelização é uma técnica usada na fabricação de PCB onde várias placas são fabricadas como uma única unidade para melhorar a eficiência da fabricação.
• Pontos de teste: Os pontos de teste são locais específicos em uma PCB que são facilmente acessíveis para fins de teste. Eles geralmente são marcados na serigrafia e conectados a sinais importantes ou trilhos de energia.

Terminologia de componentes PCB

Componentes básicos

• Resistência (R): Um resistor é um componente elétrico passivo de dois terminais que implementa a resistência elétrica como um elemento de circuito. É usado para limitar a corrente, dividir a tensão e, em alguns casos, gerar calor.
• Capacitor (C): Um capacitor é um componente eletrônico passivo de dois terminais que armazena energia elétrica em um campo elétrico. Ele pode ser usado para diversos fins, como suavização, filtragem e armazenamento de energia.
• Indutor (L): Um indutor, também chamado de bobina ou reator, é um componente elétrico passivo de dois terminais que armazena energia em um campo magnético quando a corrente elétrica flui através dele.
• Diodo (D): Um diodo é um componente eletrônico de dois terminais que conduz corrente principalmente em uma direção.
• Transistor (Q): Um transistor é um dispositivo semicondutor usado para amplificar ou comutar sinais eletrônicos e energia elétrica.

Componentes Avançados

• Circuito Integrado (CI): Um circuito integrado ou circuito integrado monolítico é um conjunto de circuitos eletrônicos em uma pequena peça plana de material semicondutor, geralmente silício.
• Microcontrolador (U): Um microcontrolador é um pequeno computador em um único circuito integrado contendo um núcleo de processador, memória e periféricos de entrada/saída programáveis.
• Amplificador Operacional (Op-Amp, U): Um amplificador operacional é um amplificador de tensão de alto ganho com uma entrada diferencial e, geralmente, uma saída de terminação única.
• Conversor digital para analógico (DAC, U): Um DAC é um sistema que converte um sinal digital em um sinal analógico.
• Conversor Analógico para Digital (ADC, U): Um ADC é um sistema que converte um sinal analógico, como um som captado por um microfone ou luz que entra em uma câmera digital, em um sinal digital.
• Oscilador de Cristal (Y): Um oscilador de cristal é um circuito oscilador eletrônico que usa a ressonância mecânica de um cristal vibratório de material piezoelétrico para criar um sinal elétrico com uma frequência precisa.
• Diodo emissor de luz (LED, D): Um LED é uma fonte de luz semicondutora que emite luz quando a corrente flui através dele.
• Fusível (F): Um fusível é um dispositivo de segurança que consiste em uma tira de fio que derrete e interrompe um circuito elétrico se a corrente exceder um nível seguro.
• Interruptor (S): Uma chave é um componente que pode “fazer” ou “interromper” um circuito elétrico, interrompendo a corrente ou desviando-a de um condutor para outro.
• Conector (J): Um conector é um dispositivo que permite o acoplamento de um condutor elétrico a uma porta para que os sinais elétricos possam fluir do condutor para o dispositivo.
• Relé (K): Um relé é uma chave operada eletricamente. Consiste em um conjunto de terminais de entrada para sinais de controle únicos ou múltiplos e um conjunto de terminais de contato operacional.
• Potenciômetro (P): Um potenciômetro é um resistor de três terminais com um contato deslizante ou giratório que forma um divisor de tensão ajustável.

Componentes Adicionais

• Bateria (BT): Uma bateria é um dispositivo que consiste em uma ou mais células eletroquímicas com conexões externas para alimentar dispositivos elétricos.
• Palestrante (SP): Um alto-falante é um transdutor eletroacústico que converte um sinal elétrico de áudio em um som correspondente.
• Microfone (M): Um microfone é um dispositivo que captura áudio convertendo ondas sonoras em um sinal elétrico.
• Motor (M): Um motor é uma máquina que converte energia elétrica em energia mecânica.
• Exibição (DS): Um display é um dispositivo de saída para apresentação de informações de forma visual ou tátil.
• Termistor (TH): Um termistor é um tipo de resistor cuja resistência depende da temperatura.
• Fotodiodo (PD):

Um fotodiodo é um dispositivo semicondutor que converte luz em corrente elétrica.

• Fototransistor (Q): Um fototransistor é um dispositivo semicondutor usado para detectar luz e convertê-la em um sinal elétrico.
• Regulador de Tensão (VR): Um regulador de tensão é um sistema projetado para manter automaticamente um nível de tensão constante.
• Módulo RF (RF): Um módulo RF é um pequeno dispositivo eletrônico usado para transmitir e/ou receber sinais de rádio entre dois dispositivos.
• Chip de memória (U): Um chip de memória é um meio eletrônico de armazenamento de dados que usa tecnologia de circuito integrado para armazenar informações.
• Gerador de relógio (CLK): Um gerador de clock é um circuito que produz um sinal de temporização para uso na sincronização da operação de um circuito.

Terminologia de layout de PCB

Termos básicos de layout

• Esboço do quadro: O contorno da placa define o tamanho físico e a forma do PCB. É a primeira coisa que se define ao iniciar um novo layout e determina o espaço disponível para colocação e roteamento dos componentes.
• Posicionamento de Componentes: A colocação de componentes refere-se ao posicionamento dos componentes no layout da PCB. O posicionamento adequado dos componentes pode ter um impacto significativo no desempenho do produto final, pois afeta a integridade do sinal, a distribuição de energia, o gerenciamento térmico e a capacidade de fabricação.
• Cobre derramado: O vazamento de cobre refere-se à prática de preencher o espaço não utilizado em uma PCB com cobre conectado a uma camada de fonte de alimentação, geralmente aterrada. Esta técnica é frequentemente usada para reduzir a interferência eletromagnética, fornecendo uma proteção contra fontes externas de ruído. Além disso, o vazamento de cobre pode ajudar a melhorar a dissipação de calor, pois o cobre é um excelente condutor de calor. Isto pode ser particularmente benéfico em projetos de alta potência, onde o gerenciamento de calor é uma preocupação crítica.
• Liberação: A folga refere-se à distância mínima necessária entre diferentes objetos elétricos na PCB para evitar curto-circuito e interferência elétrica.

Termos de layout avançado

• BGA (matriz de grade de bolas): BGA é um tipo de embalagem de montagem em superfície usada para circuitos integrados. Ele fornece mais pinos de interconexão do que pode ser colocado em um pacote duplo em linha ou plano.
• QFN (Quad Flat sem derivações): QFN é um pacote plástico de montagem em superfície plano, quadrado ou retangular com um grande número de terminais em todos os quatro lados.
• Par Diferencial: Um par diferencial é um par de traços que transportam um sinal diferencial. Eles são roteados juntos para manter a mesma impedância e qualidade de sinal.
• Através da costura: Via costura é a prática de usar múltiplas vias para conectar dois planos. Esta técnica pode ajudar a reduzir o ruído e melhorar o desempenho térmico.
• Correspondência de comprimento: A correspondência de comprimento é uma técnica usada em projetos de alta velocidade para garantir que os sinais críticos cheguem ao seu destino ao mesmo tempo.
• Desacoplamento de capacitores: Os capacitores de desacoplamento são usados em circuitos eletrônicos para evitar o acoplamento indesejado de uma parte de um circuito a outra.
• Avião de sinalização: Os planos de sinal são camadas de uma PCB multicamadas dedicadas a transportar traços de sinal.

Terminologia de fabricação de PCB

Termos Básicos de Fabricação

• Substrato: O substrato, muitas vezes feito de FR4, é o material isolante que fornece a rigidez mecânica do PCB. Serve como base sobre a qual todas as outras camadas (cobre, máscara de solda, serigrafia) são adicionadas.
• Revestido de cobre: O revestimento de cobre refere-se ao substrato que foi revestido com uma fina camada de cobre, que é então gravada para formar os traços e almofadas. O cobre fornece os caminhos condutores para o circuito.
• Gravura: A gravação é o processo de utilização de produtos químicos para remover o cobre indesejado do PCB, deixando apenas os vestígios e almofadas desejados.
• Perfuração: Perfuração é o processo de criação de furos na PCB para condutores ou vias de componentes.
• Chapeamento: O chapeamento é o processo de adicionar uma camada de cobre aos furos para criar conexões elétricas entre as camadas.

Termos avançados de fabricação

• Acabamento de superfície: O acabamento superficial é aplicado às almofadas de cobre expostas para evitar oxidação e fornecer uma superfície soldável para montagem de componentes.
• Máscara de solda: No processo de fabricação, uma máscara de solda é uma camada protetora aplicada à placa nua. Sua principal função é evitar a formação de pontes de solda entre almofadas pouco espaçadas durante o processo de soldagem, o que pode levar a curtos-circuitos. Também protege o cobre da oxidação e danos ambientais.
• Serigrafia: Na fabricação de PCB, a serigrafia é usada para imprimir indicadores de referência, como designadores de componentes, configurações de chaves, pontos de teste e outras indicações úteis na montagem, teste e manutenção da placa de circuito.
• Laminação: Laminação é o processo de união de múltiplas camadas de material usando calor e pressão.
• PCB multicamadas: Um PCB multicamadas é um PCB que possui mais de duas camadas de traços de cobre.
• Panelização: Panelização é uma técnica usada na fabricação de PCB onde várias placas são fabricadas como uma única unidade para melhorar a eficiência da fabricação.
• PTH (Orifício Passante Banhado): PTH é um orifício em uma PCB que foi revestido com cobre para criar uma conexão elétrica entre as diferentes camadas da placa.
• NPTH (orifício passante não revestido): NPTH é um furo em uma PCB que não é revestida com cobre. Esses furos são normalmente usados para montagem ou alinhamento mecânico.
• HASL (nivelamento de solda por ar quente): HASL é um tipo de acabamento superficial que envolve revestir a PCB com solda derretida e depois usar ar quente para nivelar e suavizar a solda.
• ENIG (ouro de imersão em níquel eletroless): ENIG é um tipo de acabamento superficial que envolve a deposição de uma fina camada de níquel na PCB, seguida por uma fina camada de ouro.
• OSP (Preservativos Orgânicos de Soldabilidade): OSP é um tipo de acabamento superficial que envolve a aplicação de uma fina camada de material orgânico sobre o cobre exposto para evitar oxidação.
• FCT (Teste Funcional): FCT é um tipo de teste de PCB que verifica o correto funcionamento do PCB.
• FPT (teste de sonda voadora): FPT é um tipo de teste de PCB que usa sondas móveis para testar o desempenho elétrico do PCB.
• AXI (inspeção automatizada de raios X): AXI é uma tecnologia usada para inspecionar as características ocultas de objetos ou produtos alvo com raios X.
• TIC (teste em circuito): ICT é um tipo de teste que verifica a funcionalidade do PCB aplicando sinais à placa e medindo sua resposta.
• AOI (Inspeção Óptica Automatizada): AOI é um processo de inspeção visual que usa uma câmera para escanear o PCB em busca de defeitos de fabricação.

Terminologia de materiais PCB

Materiais de substrato

• FR4 (retardador de chama 4): FR4 é o material de substrato padrão usado em PCBs. É um tipo de material laminado epóxi reforçado com vidro, conhecido por seu baixo custo, boas propriedades elétricas e excelente resistência mecânica.
• CEM (Material Epóxi Composto): CEM é um tipo de material PCB comumente usado devido ao seu baixo custo. CEM1 e CEM3 são os tipos mais comuns.
• Materiais de alta frequência: Materiais de alta frequência são substratos de PCB especializados projetados para funcionar bem em altas frequências e em projetos de alta velocidade. Eles oferecem menor perda de sinal e melhor desempenho em ambientes de RF/microondas em comparação com materiais padrão como FR4.
• Materiais Flexíveis (FPC, Circuitos Impressos Flexíveis): Materiais flexíveis, como a poliimida, são usados para fabricar PCBs flexíveis que podem dobrar sem quebrar.
• Alumínio (MCPCB, PCB com núcleo de metal): O alumínio é frequentemente usado como substrato para luzes LED de alta potência ou eletrônicos de potência, onde a dissipação de calor é uma preocupação significativa.

Materiais Condutivos

• Cobre: O cobre é o principal material usado para criar traços, almofadas e planos em uma PCB devido à sua excelente condutividade elétrica.
• Tinta condutora: A tinta condutora é um tipo de tinta que pode conduzir eletricidade e é usada em diversas aplicações, incluindo PCBs.
• Solda sem chumbo: A solda sem chumbo é um tipo de solda que não contém chumbo, o que a torna mais ecológica do que a solda tradicional.

Materiais de proteção e isolamento

• Máscara de solda: Como material, a máscara de solda é uma camada de polímero isolante geralmente aplicada às camadas externas do PCB. Ele fornece isolamento, protege os componentes e vestígios da placa e evita que o estanho se espalhe e entre em curto durante a soldagem.
• Serigrafia: Silkscreen, em termos de materiais, refere-se à camada de traços de tinta usada para identificar componentes, pontos de teste, partes da placa, símbolos de advertência, logotipos e marcas relevantes para a placa.
• Materiais de Interface Térmica (TIMs): TIMs são materiais usados para melhorar a transferência de calor de componentes eletrônicos para dissipadores de calor.

Materiais Especializados

• Pré-impregnado: Prepreg é um tipo de material utilizado na fabricação de PCBs multicamadas. É uma fibra de vidro impregnada com resina parcialmente curada.
• Essencial: No contexto de PCBs multicamadas, um núcleo é uma camada de material rígido, geralmente FR4, que é totalmente curado e laminado com cobre.
• Material Rogers: O material Rogers é um tipo de material de alta frequência conhecido por sua baixa perda dielétrica, tornando-o adequado para projetos de alta velocidade.
• PTFE (politetrafluoretileno): PTFE é um material de alta frequência conhecido por sua baixa constante dielétrica e baixa perda de sinal.

Conclusão

Concluindo, compreender a terminologia do PCB é crucial para qualquer pessoa envolvida com eletrônica, seja você um hobby, um engenheiro profissional ou até mesmo um entusiasta. Com este guia completo, esperamos ter esclarecido os termos e conceitos mais importantes da área. Do projeto à fabricação, cada termo tem seu peso e contribui para a dança intrincada que é um PCB funcional.

FAQs

1. Qual é a diferença entre via e trace no design de PCB? Uma via é um pequeno orifício perfurado na placa, permitindo a conexão elétrica entre as diferentes camadas da placa de circuito impresso. Um traço, por outro lado, é um caminho contínuo de cobre em uma PCB que conecta eletricamente diferentes componentes.
2. Qual é o papel da máscara de solda na fabricação de PCB? A máscara de solda é uma camada protetora aplicada à placa nua para evitar a formação de pontes de solda entre placas espaçadas e para proteger o cobre da corrosão.
3. O que significa 'panelização' no contexto da fabricação de PCB? Panelização é uma técnica usada na fabricação de PCB onde várias placas são fabricadas como uma única unidade para melhorar a eficiência da fabricação.
4. Qual é o significado do 'peso do cobre' no design de PCB? O peso do cobre refere-se à espessura da camada de cobre no PCB. É um fator importante na determinação da capacidade de condução de corrente e das características térmicas da placa.
5. O que é uma 'netlist' no design de PCB? Uma netlist é uma lista de todas as conexões elétricas em um circuito. É uma parte crucial do processo de design, garantindo que todos os componentes estejam conectados corretamente.