Compreendendo a Cotação de PCB e a Engenharia de Embalagem

Na era da miniaturização eletrônica, que todos necessitam, queremos fatores de forma menores, menor consumo de energia e maior desempenho. Um campo, o "encapsulamento", que também evolui à medida que as coisas encolhem. Nos primórdios, os eletrônicos eram enviados em grandes caixas sem necessidade de encapsulamento de alta qualidade, pois os componentes não eram tão delicados naquela época. Mas os componentes pequenos precisam de encapsulamento de qualidade. O campo do encapsulamento torna-se também um tipo de engenharia, que mantém intacto o conteúdo da embalagem. Dois aspetos-chave que muitas vezes são subvalorizados, mas são críticos para o lançamento bem-sucedido de um produto, são a cotação de PCB e a engenharia de encapsulamento. Neste artigo, vamos detalhar o que envolve uma cotação de PCB e o que implica a engenharia de encapsulamento. E veremos como ambos impactam o custo, a capacidade de fabrico e a eficiência da cadeia de abastecimento.

O que é uma Cotação de PCB?

Uma cotação de PCB é uma estimativa de custo detalhada fornecida por um fabricante de PCB com base nas especificações de um design de placa. Ajuda os engenheiros a avaliar preços, prazos de entrega e viabilidade técnica antes de se comprometerem com a produção. Existem algumas ferramentas online que calculam tudo isto para nós. Sim!Aqui estão os parâmetros-chave que influenciam a cotação de PCB:

Tipos de Cotação:

• Cotação de Fabrico de Placa Nua: Para fabricar apenas a PCB.
• Cotação de Montagem: Inclui a aquisição de componentes, colocação e soldadura.
• Cotação Chave-na-Mão: Solução completa desde o fabrico da PCB até à aquisição de componentes, montagem e teste.

O que é Engenharia de Encapsulamento em Eletrónica?

A engenharia de encapsulamento é o processo de projetar e otimizar a estrutura física. Basicamente, aloja a PCB montada e protege-a durante o transporte, armazenamento e operação. Inclui tanto o encapsulamento ao nível do componente (como encapsulamentos de CI) como o encapsulamento ao nível do sistema (como invólucros de produtos e caixas de envio). No contexto da entrega de PCB e sistemas, a engenharia de encapsulamento envolve:

• Garantir o trânsito seguro das PCBs sem danos.
• Cumprir as normas de proteção ESD.
• Facilitar processos eficientes de pick-and-place e SMT.
• Projetar para uma logística com boa relação custo-eficácia.

Papel da Engenharia de Encapsulamento no Fabrico de PCB

Encapsulamento ao Nível do Componente:

Isto refere-se à forma como os circuitos integrados (CIs), resistências, condensadores e outros dispositivos são encapsulados e montados na PCB. Quando encomendamos PCB montada, não há necessidade de nos preocuparmos mais com eles, mas se os enviarmos separadamente, os componentes tornam-se os mais delicados a cuidar e precisam de atenção extra, como plástico bolha e embalagem macia.

Encapsulamento de PCB:

Várias técnicas de encapsulamento são empregues dependendo da aplicação e das restrições de tamanho:

• Os métodos comuns incluem encapsulamento (potting), onde a PCB é revestida com epóxi para proteger contra humidade e choque mecânico.
• Revestimento conformal usando filmes finos de polímero como acrílico para proteger contra poeira e corrosão.
• Invólucros de metal ou plástico que alojam fisicamente a PCB para proteção robusta e blindagem EMI.

Tipos de Embalagem no Fabrico de PCB:

Para evitar danos físicos e eletrostáticos, as PCBs são embaladas usando:

• Sacos antiestáticos
• Selagem a vácuo
• Espuma de amortecimento ou plástico bolha
• Tabuleiros e bobinas seguros contra ESD
• Embalagens secas (para componentes sensíveis à humidade)

A embalagem adequada é crítica para evitar problemas como pinos dobrados, juntas de solda rachadas e danos latentes por ESD.

A Ligação Entre Cotação e Embalagem

No momento da cotação, os utilizadores têm opções como penalização, box build, totalmente personalizado e PCBA. De acordo com os requisitos da encomenda, o tipo de embalagem é escolhido. Por exemplo, se enviar apenas PCBs, então precisamos de uma simples embalagem selada a vácuo dentro de uma caixa. Por outro lado, se enviar um box build ou PCBA, então a ESD também entra em cena, para isso precisamos de plástico bolha antiestático e de vácuo. Para separar as PCBAs umas das outras, é necessário amortecimento entre cada placa e, finalmente, tudo é embalado dentro de uma caixa. Alguns métodos como a panelização podem reduzir o custo de montagem por placa, mas aumentam os custos de ferramentas. Os componentes eletrónicos são enviados com material absorvente de humidade. A embalagem personalizada acrescenta custo, mas garante uma entrega segura. Portanto, os projetistas devem fornecer BOMs precisas, informações sobre o encapsulamento dos componentes e desenhos de panelização para obter cotações precisas e justas.

Erros Comuns na Cotação e Embalagem de PCB

• Ficheiros Gerber Incompletos: A falta de ficheiros de camada ou de furação resulta em cotações imprecisas. Normalmente, ao importar um Gerber da ferramenta de design de PCB, todos os ficheiros são importados dentro de um GERBER, mas verifique sempre os ficheiros descomprimindo o ficheiro RAR do Gerber.
• Unidades ou Especificações Erradas: mm imprecisos contra mils ou tolerâncias omitidas. Ao projetar, isto ocorre do lado do utilizador. Uma unidade mais precisa e fina é o mil, e 1mm é igual a 39,3 mils.
• Sobre-especificação: Pedir materiais caros quando alternativas mais acessíveis servem. É possível criar uma placa sobrecarregada com mais camadas, mas se complicar o design alternando repetidamente entre camadas, a PCB não funcionará corretamente. Certifique-se de que os seus designs estão completamente otimizados antes de cotar.
• Negligenciar os Requisitos de Manuseamento: Proteção extra ou suportes rígidos podem ser necessários para PCBs frágeis. Podemos conseguir isto adicionando uma grelha de corte em V personalizada a cada um dos quatro lados de uma PCB. A panelização é tipicamente quando esta opção está acessível.
• Ignorar as Classificações MSL: Não ter em conta os componentes sensíveis à humidade.

Melhores Práticas para Engenheiros

Usar normas IPC como IPC-2221, IPC-7351 e IPC-A-600 ajuda a garantir a capacidade de fabrico e a qualidade. Envolve os fabricantes durante a fase de design para evitar revisões dispendiosas. Fornecer Documentação Detalhada:

• BOM com tipos de encapsulamento
• Desenhos de montagem
• Ficheiros STEP 3D para ajuste do invólucro
• Tolerâncias claras e stack-up de camadas

O Design para Capacidade de Fabrico (DFM) e o Design para Montagem (DFA) podem ser feitos para evitar obstáculos na produção.

Conclusão

Portanto, afinal, quando se trata de design e teste e cálculo, pode ser considerado engenharia. E a cotação/embalagem de PCB aqui é o melhor exemplo. Não basta apenas fazer e fabricar os ficheiros; quando se trata de operações da empresa, a cotação é a primeira coisa adicionada à experiência do utilizador e a embalagem e entrega tornam-se a última. A JLCPCB lida bem com tudo isto com o seu suporte de software de alta qualidade e força de trabalho de engenharia de qualidade.