INTRODUCCIÓN. Desarrollo y Construcción de Prototipos Electrónicos. Tema Introducción y normas básicas de diseño

Transcripción

1 Desarrollo y Construcción de Prototipos Electrónicos Fabricación de Circuitos Impresos Tema Introducción y normas básicas de diseño INTRODUCCIÓN Los equipos electrónicos apoyan su realización, sobre un circuito impreso y, tal vez, sea difícil concebir la utilización de componentes, como transistores y circuitos integrados. sin el auxilio de las placas de circuito impreso. Nuestro objetivo es dar a conocer algunos aspectos sobre las características y utilización de circuitos impresos como: Selección Diseño Realización del circuito impreso. 1

2 Para realizar una placa de circuito impreso o PCB (Printed Circuit Board) existen un gran número de técnicas, como por ejemplo: Realizar el dibujo de las pistas con rotulador indeleble tipo Eddign 3000 Utilizar láminas transferibles (parecido a las letras adhesivas) pudiendo realizar la transferencia por presión o térmicamente. Eliminación de cobre mediante máquinas CRC o microfresadoras. Añadir cobre. Técnica de insolación utilizando placas fotosensibles, que será el medio que vamos a utilizar y por tanto explicar detenidamente. El material utilizado para realizar circuitos impresos, se compone fundamentalmente del soporte y el conductor. Como soporte, se utiliza un aislante, tal como papel, fibra de vidrio, teflón, etc., a los cuales se les da consistencia con un aglutinante del tipo fenólico, époxy, poliéster u otro. El conductor es cobre electrolítico, el cual es adherido al soporte, prensándolo fuertemente con un pegamento bajo acción de calor, o bien depositándolo por procesos electroquímicos. Los distintos tipos de placas de circuito impreso se distinguen por el material del soporte, aglutinante, número de capas cobreadas y también por el espesor del cobre; dando lugar a diferentes propiedades mecánicas y eléctricas. Para llevar a cabo el proceso de construcción de PCB mediante elementos fotosensibles necesitamos disponer de los siguientes medios: Diseño impreso de la placa o fotolito Placa fotosensible Insoladora de luz actínica Revelador Atacador Elementos auxiliares para limpieza y acabado Describiremos en detalle solamente los que nosotros disponemos como medios de fabricación. 2

3 La norma UNE /3 establece que el material para placas de circuito impresos podrá ser: b) Plancha de aglomerado con resina sintética o película de polímero recubiertos de resina de cobre. Los hilos conductores se obtienen por eliminación selectiva de las partes no deseadas de lámina conductora. c) Plancha de aglomerado con resinas sintéticas o películas de polímero desnudas. Los hilos conductores se obtienen por deposito selectivo de material conductor sobre el material base desnudo. La norma nos describe los materiales de fabricación y sus principales propiedades, que resumimos seguidamente. Propiedades mecánicas Propiedades eléctricas Comportamiento con la Tª de funcionamiento Comportamiento con la Tª de soldadura Papel con resina fenólica Regular Regular Buena Bueno Bueno Placas rígidas de circuito impreso Papel con resina epoxi Regular Buena Buena Regular Bueno Bueno Fibra de vidrio con resina de poliester Buena Excelente Bueno Bueno Tejido de vidrio con resina epoxi Muy buena Muy buena Muy bueno Muy bueno El comportamiento regular nos indica que en la mayoría de aplicaciones no dará problemas 3

4 NORMAS BÁSICAS DE DISEÑO 4

5 Normalización de las distancias entre contactos Los fabricantes de componentes electrónicos para circuitos impresos la han establecido de la siguiente forma: Normas DIN: múltiplos de 2,5 mm. Normas americanas: múltiplos de 2,54 mm o 100 mils (milésimas de pulgada). La diferencia en pocos múltiplos es muy pequeña y por lo tanto, hace intercambiable generalmente, a los componentes de ambas normas. Plantilla de diseño de un circuito integrado de encapsulado DIL de 16 pines según la norma americana 5

6 Ejemplos 1. Si necesitamos conectar un circuito integrado de 14 pines, sabemos que la distancia entre pines es de 100 mils ó 2 54 mm y que la distancia entre hileras de pines es de 300 mils o 7 62 mm. El tener a mano una hoja de diseño como la descrita nos ahorra medir con regla y sólo necesitamos contar cuadros de separación. 2. En un transistor de potencia con encapsulado tipo TO-3 los pines están situados según los múltiplos que vemos en la figura adjunta. 6

7 NORMAS BASICAS PARA EL DIBUJO DEL DISEÑO Es conveniente tener en cuenta alguno criterios como los siguientes: 1. Grosor de las líneas 2. Grosor de los terminales 3. Diámetro de las perforaciones 4. Ubicación de las tierras 5. Tipos de unión 6. Ubicación de los componentes ANCHURA DE LAS LINEAS QUE DEFINEN LAS PISTAS El criterio de anchura depende directamente de la cantidad de corriente que va a circular por las pistas del circuito impreso, espesor de la capa de cobre (18x10-3, 35x10-3, 70x10-3 ó 105x10-3 mm), temperatura de sobre elevación aceptada, temperatura ambiente de trabajo y aspectos de rigidez según el componente correspondiente. Las figuras siguientes nos determinan el máximo de corriente admisible por ancho de pista según lo establecido en la norma UNE /3. 7

8 Espesor de la pista conductora: 18 um 8

9 Espesor de la pista conductora: 35 um 9

10 Espesor de la pista conductora: 70 um 10

11 Espesor de la pista conductora: 105 um 11

12 GROSOR DE LOS TERMINALES Este depende, a su vez, de la corriente que entra o sale, lo cual determina el hilo o cable a usar. También se debe considerar el esfuerzo mecánico a que está sujeto el terminal para evitar su desprendimiento. Es frecuente usar entre 2 y 4 mm como diámetro del cobre para taladros entre 1 y 2 mm. DIÁMETRO DE LAS PERFORACIONES Los taladros en los circuitos impresos dependen, lógicamente, del componente a utilizar, aunque de forma general, se hacen de 0 8 a 1,2 mm. La norma UNE /3 recomienda los siguientes diámetros nominales y tolerancias: Ø nominal del taladro (mm) Tolerancia (mm) ± 0 05 ±

13 DISTRIBUCIÓN DE COMPONENTES La parte más difícil en el diseño de una placa de circuito impreso es la ubicación adecuada de los componentes. Algunas reglas de criterio eléctrico ayudarán bastante. a) Evitaremos colocar elementos de potencia directamente sobre la PCB, tales como resistencias de alta potencia, transistores de potencia, etc., que deben ir colocados en un chasis o bien térmicamente aislado de la placa. b) La distribución de los componentes deberá facilitar el reconocimiento de los mismos, lo que se consigue, generalmente, con una distribución estética de los mismos. No siempre el circuito impreso implica solución para el montaje; deben descartarse los componentes que por volumen, peso o requisitos eléctricos, hagan peligrar la estabilidad mecánica, térmica o eléctrica de la placa de circuito impreso. 13

14 Recomendaciones para el trazado de pistas 14

15 RESISTENCIA DE LAS PISTAS CONDUCTORAS El gráfico muestra la relación entre la anchura, el espesor, la temperatura y la resistencia por cada 10 mm de longitud de pista de cobre con resistividad 1 8 x 10-6 cm, según la norma UNE /3 15

16 Fin de la presentación 16