A espessura da placa de circuito impresso (PCB) costuma ser considerada uma simples especificação mecânica, mas pode ter um efeito direto no custo de fabricação.
Uma placa de circuito impresso (PCB) padrão pode ter uma espessura comum, como 1,6 mm, enquanto outras aplicações podem exigir espessuras de 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 2,0 mm ou até mesmo espessuras maiores.
Alterar a espessura não significa simplesmente adicionar ou remover material.
A espessura final é determinada pela combinação de:
- Camadas de cobre
- Materiais do núcleo
- Pré-impregnado
- Folha de cobre
- Estrutura de laminação
- Acabamento da superfície
- Tolerâncias de fabricação
Consequentemente, uma espessura incomum da placa pode afetar a seleção do material, o projeto da estrutura, a perfuração, a laminação, o controle de impedância, o desempenho mecânico e o rendimento da produção.
Para a otimização de custos de placas de circuito impresso (PCB), a questão importante não é se uma placa mais fina ou mais grossa é mais barata por si só.
A questão prática é se a espessura escolhida é necessária para o produto e se ele pode ser fabricado de forma eficiente.
Índice
O que significa a espessura de uma placa de circuito impresso (PCB)?
A espessura da placa de circuito impresso (PCB) normalmente se refere à espessura final da placa fabricada.
No caso de uma placa de circuito impresso multicamadas, isso não se resume simplesmente à espessura do laminado revestido de cobre.
A estrutura final pode incluir:
- Cobre externo
- Cobre interno
- Núcleo
- Pré-impregnado
- Camadas de ligação
- Acabamento da superfície
Por exemplo, uma placa de circuito impresso multicamadas com espessura nominal de 1,6 mm pode ser fabricada a partir de várias combinações de núcleo e pré-impregnado, em vez de uma única folha de 1,6 mm.
É por isso que a espessura final especificada e a espessura real da pilha devem ser consideradas em conjunto.
Opções comuns de espessura de placas de circuito impresso
As especificações típicas de espessura de placas de circuito impresso (PCB) incluem:
| Espessura final | Aplicações comuns |
|---|---|
| 0,4 mm | Componentes eletrônicos compactos, módulos pequenos |
| 0,6 mm | Produtos eletrônicos finos |
| 0,8 mm | Dispositivos compactos, designs leves |
| 1,0 mm | Eletrônicos de consumo e industriais |
| 1,2 mm | Placas compactas e de uso geral |
| 1,6 mm | PCB comum de uso geral |
| 2,0 mm | Resistência mecânica, aplicações industriais |
| 2,4 mm | Requisitos mecânicos especiais |
| 3,0 mm ou mais | Estruturas de PCB pesadas ou especializadas |
Essas não são regras rígidas de aplicação.
A espessura adequada depende dos requisitos mecânicos, elétricos, térmicos e de montagem do produto.
Por que a espessura da placa de circuito impresso afeta o custo
A espessura da placa de circuito impresso (PCB) pode influenciar várias etapas do processo de fabricação.
Os principais fatores de custo incluem:
- Material laminado
- Espessura do núcleo
- Seleção de pré-impregnados
- Estrutura de cobre
- Ciclo de laminação
- Perfuração
- Revestimento
- Processamento mecânico
- Controle de impedância
- Disponibilidade de materiais
- Rendimento de produção
Uma espessura padrão pode ser mais fácil de produzir, pois os materiais e os parâmetros de processo necessários estão amplamente disponíveis.
Uma espessura incomum pode exigir uma configuração de camadas menos comum ou trabalho adicional de engenharia.
Portanto, duas tábuas com exatamente o mesmo comprimento e largura podem ter preços diferentes, pois suas espessuras finais são diferentes.
A placa de circuito impresso de 1,6 mm é sempre a mais barata?
Não necessariamente.
1,6 mm é amplamente utilizado e costuma ser um padrão prático para muitas aplicações de placas de circuito impresso.
No entanto, a opção de menor custo depende de:
- Contagem de camadas
- Material
- Peso do cobre
- Quantidade
- Tamanho da prancha
- Empilhamento
- Acabamento da superfície
- Requisitos para o exercício
Para uma placa de circuito impresso de duas camadas, 1,6 mm pode ser uma espessura simples de se fabricar.
No caso de uma placa de circuito impresso (PCB) complexa de múltiplas camadas, atingir exatamente 1,6 mm pode exigir uma combinação específica de núcleos e pré-impregnados.
Em alguns casos, permitir uma tolerância razoável na espessura pode oferecer ao fabricante mais opções de empilhamento e, potencialmente, melhorar a eficiência da fabricação.
Como as placas de circuito impresso finas afetam o custo de fabricação
As placas de circuito impresso finas podem reduzir o uso de material, mas isso não as torna automaticamente mais baratas.
Placas muito finas trazem considerações adicionais em relação à fabricação.
Entre elas, podem estar:
- Dificuldade de manuseio
- Empenamento
- Deformação mecânica
- Estabilidade na perfuração
- Controle de laminação
- Manuseio de conjuntos
- Resistência à inserção do conector
Uma placa de circuito impresso (PCB) fina também pode exigir materiais especiais ou controles de processo.
Portanto, a redução da espessura final de 1,6 mm para 0,8 mm deve se basear em uma exigência real do produto.
Se o produto não se beneficiar da construção mais fina, a possível economia de material pode não compensar a complexidade adicional da fabricação.
Quando vale a pena investir em uma placa de circuito impresso fina?
As placas de circuito impresso finas podem ser úteis quando o produto apresenta restrições dimensionais rigorosas.
Entre os exemplos típicos estão:
- Dispositivos eletrônicos vestíveis
- Sensores compactos
- Pequenos aparelhos de consumo
- Conjuntos mecânicos flexíveis
- Módulos com restrições de espaço
- Produtos eletrônicos leves
O objetivo, em geral, não é simplesmente reduzir o custo das placas de circuito impresso.
Em vez disso, a redução da espessura pode fazer com que o produto final se torne:
- Menor
- Isqueiro
- Mais fácil de integrar
- Mais flexível do ponto de vista mecânico
Nesses casos, a placa de circuito impresso (PCB) pode justificar um processo de fabricação mais especializado.
Como a espessura das placas de circuito impresso (PCB) afeta o custo
O aumento da espessura da placa de circuito impresso (PCB) também pode elevar o custo de fabricação, embora essa relação não seja linear.
Uma placa mais espessa pode exigir:
- Material dielétrico adicional
- Seleção de núcleos diferentes
- Mais pré-impregnado
- Condições especiais de laminação
- Perfuração mais longa
- Processamento mecânico modificado
Por exemplo, uma placa de 2,0 mm não é necessariamente 25% mais cara do que uma placa de 1,6 mm.
O preço final depende da obra como um todo.
Esse é um ponto importante na avaliação de cotações de placas de circuito impresso.
Custo de placas de circuito impresso (PCB) espessas e de perfuração
A espessura da placa pode afetar a perfuração, pois a broca precisa atravessar uma quantidade maior de material.
Isso se torna ainda mais relevante quando a placa também contém:
- Brocas de pequeno diâmetro
- Orifícios com alta relação de aspecto
- Grande número de vias
- Perfuração reversa
- Cobre pesado
- Estruturas complexas de múltiplas camadas
A relação entre espessura e perfuração torna-se particularmente importante para placas com grande número de camadas.
Para uma avaliação mais completa dos preços dos protótipos, consulte Quanto custa a prototipagem de placas de circuito impresso?.
O mesmo princípio se aplica à produção: as especificações de perfuração devem ser avaliadas em conjunto com a espessura da placa, e não como um item de custo isolado.
Espessura e relação de aspecto da placa de circuito impresso
A relação entre o diâmetro do furo e a espessura da placa é importante.
Um conceito simplificado de proporção de tela é:
Aspect Ratio = PCB Thickness ÷ Finished Hole Diameter
Por exemplo, uma placa com 2,0 mm de espessura e um furo acabado de 0,2 mm apresenta uma relação de aspecto muito mais exigente do que uma placa de 1,0 mm com o mesmo diâmetro de furo.
Proporções mais altas podem aumentar a dificuldade de fabricação.
Portanto, se um projeto utilizar uma placa de circuito impresso (PCB) de espessura grande, o projetista deve verificar os orifícios menores antes de definir a espessura.
Às vezes, um pequeno aumento no diâmetro do orifício pode simplificar a fabricação de forma mais eficaz do que alterar toda a estrutura da placa.
Espessura da placa de circuito impresso e empilhamento multicamadas
A espessura se torna cada vez mais importante à medida que o número de camadas aumenta.
Uma placa de circuito impresso multicamadas requer uma combinação adequada de:
- Núcleo
- Pré-impregnado
- Folha de cobre
- Espaçamento entre camadas
A espessura final deve ser compatível com as características elétricas exigidas.
Por exemplo, uma placa de circuito impresso multicamadas de alta velocidade pode exigir espessuras dielétricas específicas para atingir a impedância desejada.
Nessa situação, forçar toda a pilha a atingir uma espessura final arbitrária pode tornar o projeto mais difícil.
O empilhamento deve, ao contrário, ser desenvolvido a partir dos requisitos elétricos e, em seguida, verificado em relação aos objetivos mecânicos.
Espessura da placa de circuito impresso e impedância controlada
A espessura da placa de circuito impresso (PCB) pode afetar a impedância controlada, pois a geometria do dielétrico faz parte do cálculo da impedância.
No caso de uma estrutura de microfita ou de linha de fita, a impedância depende de fatores que incluem:
- Largura da linha
- Espessura da linha
- Espessura dielétrica
- Constante dielétrica
- Distância em relação ao plano de referência
Alterar a espessura da placa não altera automaticamente a impedância, mas alterar a estrutura dielétrica interna geralmente sim.
Para projetos de alta velocidade, a abordagem correta é definir primeiro a impedância necessária e, em seguida, desenvolver a estrutura de camadas com base nesse requisito.
Tentar reduzir custos alterando arbitrariamente a espessura da placa pode, portanto, gerar trabalho adicional no projeto de impedância.
A espessura da placa de circuito impresso e o peso do cobre atuam em conjunto
A espessura da placa e o peso do cobre não devem ser avaliados separadamente.
Por exemplo, uma placa de circuito impresso (PCB) pode utilizar:
- Espessura final de 1,6 mm
- 2 oz de cobre externo
- 1 onça de cobre no interior
Outro projeto pode utilizar:
- Espessura final de 2,0 mm
- 1 onça de cobre em toda a peça
Embora a segunda placa seja fisicamente mais grossa, isso não significa necessariamente que custe mais.
A estrutura completa de materiais e fabricação determina o preço.
É por isso que Como o peso do cobre afeta o custo e a fabricação de placas de circuito impresso (PCB) devem ser considerados em conjunto com os requisitos de espessura da placa ao otimizar as especificações de uma PCB.
Espessura e acabamento da superfície da placa de circuito impresso
O acabamento da superfície geralmente tem uma relação direta menor com a espessura da placa do que os materiais ou a perfuração.
No entanto, as duas especificações podem aparecer juntas em projetos de maior complexidade.
Por exemplo:
- PCB de 2,0 mm
- 2 oz de cobre
- ENIG
- SMT de passo fino
- impedância controlada
geralmente terá um custo de fabricação diferente de:
- PCB de 1,6 mm
- 1 onça de cobre
- HASL
- SMT padrão
A cotação final reflete as especificações combinadas.
Por esse motivo, comparar um único item de custo sem levar em conta o restante da construção da placa de circuito impresso pode levar a uma conclusão incorreta.
A espessura da placa afeta a panelização de PCBs?
Sim, indiretamente.
A panelização, em si, diz respeito principalmente ao arranjo das placas, ao traçado das rotas, à utilização de materiais, aos trilhos de ferramentas e à eficiência da fabricação.
No entanto, placas de circuito impresso (PCB) mais grossas ou mais finas podem apresentar diferentes requisitos de manuseio mecânico.
Por exemplo, placas muito finas podem exigir suporte adicional durante a produção e a montagem.
Ao avaliar a utilização do painel, as características mecânicas da placa devem, portanto, ser consideradas juntamente com o número de placas por painel.
See Como a painelização de placas de circuito impresso afeta o custo de fabricação das placas de circuito impresso para a relação entre o projeto do painel e o custo da placa de circuito impresso.
Espessura padrão x espessura personalizada
Uma das maneiras mais fáceis de controlar o custo das placas de circuito impresso (PCB) é determinar se uma espessura personalizada é realmente necessária.
Uma espessura padrão pode proporcionar:
- Mais materiais disponíveis
- Mais opções de empilhamento
- Parâmetros de fabricação conhecidos
- Maior eficiência na produção
- Comparação mais fácil de cotações
Uma espessura personalizada ainda pode ser adequada quando o produto assim o exigir.
O problema não é usar uma espessura personalizada.
O problema é definir um sem uma justificativa técnica clara.
Como escolher a espessura da placa de circuito impresso sem aumentar desnecessariamente o custo
Etapa 1: Determinar os requisitos mecânicos
Comece pela embalagem do produto e pelo método de instalação.
Considere o seguinte:
- Espaço disponível
- Posição do conector
- Método de montagem
- Fixação com parafusos
- Extensão da placa
- Vibração mecânica
- Força de inserção
Se a placa de circuito impresso (PCB) for mecanicamente apoiada por um invólucro, talvez não seja necessário aumentá-la de espessura apenas para garantir rigidez.
Etapa 2: Verifique os requisitos elétricos
Para placas multicamadas, verifique:
- Impedância
- Espessura dielétrica
- Integridade do sinal
- Diafonia
- Distribuição de energia
Não se deve escolher uma placa mais fina ou mais grossa antes de compreender esses requisitos.
Etapa 3: Analisar os requisitos dos componentes e das montagens
Considere se a placa deve suportar:
- Refluxo SMT
- Soldagem por onda
- Inserção em orifícios passantes
- Inserção do conector
- Montagem mecânica
PCBs muito finas podem exigir cuidados adicionais durante o manuseio na montagem.
Etapa 4: Verifique a estrutura da perfuração
Resenha:
- Diâmetro mínimo do furo acabado
- Diâmetro da via
- Proporção da imagem
- Contagem de orifícios de passagem
- Furos mecânicos
Uma placa grossa, combinada com orifícios muito pequenos, pode aumentar a dificuldade de fabricação.
Etapa 5: Solicite uma configuração de camadas viável para fabricação
Em vez de especificar apenas:
Espessura final: 1,6 mm
forneça ao fabricante os requisitos elétricos completos e deixe que a equipe de fabricação verifique a disposição prática dos componentes.
Isso é particularmente útil para projetos multicamadas e de alta velocidade.
Passo 6: Compare as cotações completas
Ao comparar preços, verifique:
- Espessura final
- Tolerância de espessura
- Contagem de camadas
- Peso do cobre
- Material
- Acabamento da superfície
- Tamanho da broca
- Quantidade
- Testes
- Prazo de entrega
Um preço mais baixo pode simplesmente refletir uma construção diferente da placa de circuito impresso.
Como reduzir o custo das placas de circuito impresso (PCB) por meio da otimização da espessura
Use a espessura padrão sempre que possível
Se o produto não exigir uma espessura específica, uma estrutura comum pode simplificar a fabricação.
Não aumente a espessura da placa de circuito impresso sem um motivo mecânico
Uma espessura adicional pode aumentar as necessidades de material e de processamento sem necessariamente melhorar o desempenho elétrico.
Não reduza a espessura da placa de circuito impresso apenas para economizar material
Placas muito finas podem apresentar desafios mecânicos e de fabricação.
A espessura correta é aquela que atende a todos os requisitos do produto.
Estabeleça uma tolerância prática de espessura
Se o projeto mecânico permitir uma tolerância, em vez de uma exigência extremamente restrita quanto à espessura final, o fabricante poderá ter mais opções de empilhamento.
Isso pode ser particularmente útil para placas de circuito impresso (PCB) multicamadas.
Verifique a espessura juntamente com os requisitos de perfuração
Uma placa grossa com orifícios muito pequenos pode ser mais difícil de fabricar do que uma placa mais fina com orifícios do mesmo tamanho.
Se o projeto permitir, aumentar o tamanho mínimo do orifício pode, em alguns casos, ser uma medida de controle de custos mais eficaz do que alterar a espessura da placa.
Espessura da placa de circuito impresso e custo total de fabricação
A espessura da placa de circuito impresso deve ser considerada como parte da estrutura completa de custos:
Material
↓
Contagem de camadas
↓
Peso do cobre
↓
Espessura final
↓
Perfuração
↓
Laminação
↓
Acabamento da superfície
↓
Panelização
↓
Testes
↓
Quantidade produzida
Esses fatores interagem entre si.
Por exemplo, aumentar o número de camadas pode aumentar a espessura da placa, mas um número maior de camadas também pode permitir um traçado mais compacto e uma melhor integridade de sinal.
Da mesma forma, reduzir a espessura pode economizar material, mas criar condições mais difíceis de perfuração ou manuseio.
Portanto, a otimização de custos das placas de circuito impresso (PCB) deve se concentrar na estrutura completa de fabricação, e não em uma única especificação.
Como comparar cotações de placas de circuito impresso com diferentes espessuras
Quando duas cotações apresentarem preços diferentes, verifique primeiro se a espessura final é idêntica.
Por exemplo:
| Especificação | Citação A | Citação B |
|---|---|---|
| Contagem de camadas | 4L | 4L |
| Espessura final | 1,0 mm | 1,6 mm |
| Cobre | 1 oz | 1 oz |
| Material | FR-4 | FR-4 |
| Acabamento da superfície | ENIG | ENIG |
| Quantidade | 500 peças | 500 peças |
| Tamanho da prancha | O mesmo | O mesmo |
Essas especificações de placas de circuito impresso não são idênticas.
A diferença de preço pode se dever, em parte, à diferença na construção da prancha.
É por isso que uma comparação adequada de cotações deve normalizar as especificações técnicas antes de avaliar a diferença de preço.
Para uma abordagem mais abrangente, consulte Por que os orçamentos de placas de circuito impresso variam tanto?.
Lista de verificação de custos relacionada à espessura da placa de circuito impresso
Antes de enviar uma placa de circuito impresso (PCB) para cotação, verifique:
- A espessura final da placa é especificada
- A tolerância de espessura é definida
- Os requisitos mecânicos foram revisados
- Os requisitos de empilhamento foram compreendidos
- Os requisitos de impedância controlada são levados em consideração
- O peso do cobre é especificado
- O tamanho mínimo do orifício é verificado
- A relação de aspecto do orifício é aceitável
- Os requisitos de manuseio na montagem são levados em consideração
- Foi considerada a espessura padrão
- A espessura personalizada tem uma razão técnica bem clara
- Todas as cotações utilizam a mesma especificação de espessura
Perguntas frequentes
Pode ser, mas não necessariamente por uma porcentagem fixa. A escolha do material, a disposição das camadas, o número de camadas, a espessura do cobre, a perfuração, a quantidade e os requisitos de fabricação — tudo isso influencia o preço final.
1,6 mm é uma espessura padrão amplamente utilizada e pode ser econômica para muitas aplicações. No entanto, o custo real depende da construção completa da placa de circuito impresso e da quantidade produzida.
Não. Placas muito finas podem exigir controles adicionais de manuseio, laminação, perfuração ou montagem. Uma placa mais fina pode, portanto, ter um custo de fabricação mais alto em algumas aplicações.
Sim. A geometria dielétrica utilizada na empilhamento é um elemento importante no projeto de impedância. Alterar a estrutura de espessuras pode, portanto, exigir um novo cálculo da impedância.
Não existe uma espessura padrão para todas as placas multicamadas. A escolha deve levar em consideração os requisitos mecânicos, a disposição das camadas, a impedância, a espessura do cobre, a perfuração, a montagem e o invólucro do produto.
Conclusão
A espessura da placa de circuito impresso (PCB) é mais do que uma mera dimensão mecânica. Ela afeta a estrutura do material, a disposição das camadas, a perfuração, a laminação, a impedância, o manuseio e, em última instância, o custo de fabricação.
Uma espessura padrão muitas vezes pode simplificar a produção, mas há muitas situações em que uma placa mais fina ou mais grossa se justifica do ponto de vista técnico.
A estratégia de custo mais eficaz, portanto, não é escolher a placa mais fina ou mais grossa. Em vez disso, determine primeiro os requisitos mecânicos e elétricos e, em seguida, escolha uma espessura e uma configuração práticas que possam ser fabricadas de maneira consistente.
Para projetos complexos de placas de circuito impresso (PCB) multicamadas e de alta velocidade, a TOPFAST pode analisar a espessura final juntamente com a configuração das camadas, a estrutura de cobre, os requisitos de perfuração e as metas de impedância antes da produção. Isso ajuda a evitar situações em que um requisito de espessura nominal gere custos de fabricação desnecessários.
Solicite uma análise de custos de placas de circuito impresso
Ao solicitar um orçamento, forneça a espessura final, a tolerância de espessura, o número de camadas, o peso do cobre, o material, o diâmetro mínimo de furação, o acabamento superficial e a quantidade. Isso fornece ao fabricante informações suficientes para avaliar o custo real de fabricação.
Compare preços de placas de circuito impresso com especificações equivalentes
Se duas cotações de placas de circuito impresso (PCB) apresentarem preços diferentes, verifique a espessura da placa e a composição das camadas antes de comparar os preços unitários. Uma diferença na espessura final pode indicar uma diferença na estrutura de fabricação subjacente.
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