Tipos de circuito impreso

Transcripción

1 Circuitos Impresos

2 Tipos de circuito impreso Simple capa Doble capa Multicapa Circuitos Impresos 2

3 Tipos de circuito impreso Montaje superficial SMD Con taladro (true hole) Flexibles Circuitos Impresos 3

4 Importancia del diseño Circuitos Impresos 4

8 Retardos en líneas frecuencias de trabajo en chips año f (MHz) T (s) Distancia recorrida por la luz en T (m) 300 3,3E-9 1,0E ,3E ,0E ,0E-12 75,0E ,4E-12 21,4E-3 Circuitos Impresos 8

9 Retardos en líneas Circuitos Impresos 9

12 Constitución Base aislante 2 mm Lámina de cobre 18 ó 35 μm Agujeros sin metalizar con nudos Agujeros metalizados con nudos Agujeros metalizados sin nudos Nudos sin agujeros (montaje superficial) Circuitos Impresos 12

13 Tamaño de nudos y taladros Agujeros sin metalizar (UNE /3 ) Agujeros metalizados (UNE /3 ) nominal del agujero (mm) 0,4 0,5 0,6 0,8 0,9 1,0 1,3 1,6 2,0 Tolerancia (mm) ±0,05 ±0,1 nominal (mm) 0,4 0,5 0,6 0,8 0,9 1,0 1,3 1,6 2,0 mínimo (mm) 0,35 0,45 0,55 0,75 0,85 0,9 1,2 1,5 1,9 Tamaño del nodo (UNE ) nominal del agujero (mm) 0,6 0,8 1,0 1,3 1,6 2,0 mínimo del nodo (mm) 1,8 2,3 2,5 2,8 3,1 3,5 Por lo general se usa como diámetro el doble de la anchura del conductor que llega al nodo Circuitos Impresos 13

14 Tamaño de conductores Cálculo de la resistencia de los conductores Circuitos Impresos 14

15 Tamaño de conductores Relación entre incremento de Tª y corriente Circuitos Impresos 15

16 Tamaño de conductores En general, se tendrá en cuenta que 0,8 mm puede soportar, dependiendo del espesor de la pista, alrededor de 2 amperios; 2 mm, unos 5 amperios; y 4,5 mm, unos 10 amperios Aunque es una buena solución 1 mm/a (mínimo) Las pistas de alimentación deberán ser de 2 mm mínimo Por lo general, la separación entre conductores es la misma que su anchura Circuitos Impresos 16

17 Clases de circuito impreso Mínimo diámetro de taladro Corona mínima para capas externas Corona mínima para capas internas de señal Aislamiento mínimo para capas internas de masa Márgen mínimo de la máscara respecto al pad Anchura mínima del conductor Espacio mínimo entre conductores Clase 3 (Simple cara) 0,7 mm. 0,028 inch. 0,3 mm. 0,012 inch. N/A N/A 0,25 mm. 0,010 inch. 0,3 mm. 0,012 inch. 0, 3 mm. 0,012 inch. Clase 4 0,5 mm. 0,020 inch. 0,25 mm. 0,010 inch. 0,30 mm. 0,012 inch. 0,35 mm. 0,014 inch. 0,2 mm. 0,008 inch. 0,2 mm. 0,008 inch. 0,2 mm. 0,008 inch. Clase 5 0,3 mm. 0,012 inch. 0,2 mm. 0,008 inch. 0,25 mm. 0,010 inch. 0,3 mm. 0,012 inch. 0,15 mm. 0,006 inch. 0,15 mm. 0,006 inch. 0,15 mm. 0,006 inch. Circuitos Impresos 17

18 Normas básicas de diseño Se diseñará sobre una hoja cuadriculada en décimas de pulgada o en un programa de diseño de circuitos impresos con la rejilla en décimas de pulgada, de modo que se hagan coincidir las pistas con las líneas de la cuadrícula o formando un ángulo de 45º con éstas, y los puntos de soldadura con las intersecciones de las líneas Circuitos Impresos 18

19 Normas básicas de diseño Se tratará de realizar un diseño lo más sencillo posible; cuanto más cortas sean las pistas y más simple la distribución de componentes, mejor resultará el diseño. No se realizarán pistas con ángulos de 90º; cuando sea preciso efectuar un giro en una pista, se hará con dos ángulos de 135º; si es necesario ejecutar una bifurcación en una pista, se hará suavizando los ángulos con sendos triángulos a cada lado. Circuitos Impresos 19

20 Normas básicas de diseño Los puntos de soldadura consistirán en círculos cuyo diámetro será, al menos, el doble del ancho de la pista que en él termina. El ancho de las pistas dependerá de la intensidad que vaya a circular por ellas. Se tendrá en cuenta que 0,8 mm puede soportar, dependiendo del espesor de la pista, alrededor de 2 amperios; 2 mm, unos 5 amperios; y 4,5 mm, unos 10 amperios. Entre pistas próximas y entre pistas y puntos de soldadura, se observará una distancia que dependerá de la tensión eléctrica que se prevea existirá entre ellas; como norma general, se dejará una distancia mínima de unos 0,8 mm.; en casos de diseños complejos, se podrá disminuir los 0,8 mm hasta 0,4 mm. En algunas ocasiones será preciso cortar una porción de ciertos puntos de soldadura para que se cumpla esta norma. Circuitos Impresos 20

21 Normas básicas de diseño La distancia mínima entre pistas y los bordes de la placa será de dos décimas de pulgada, aproximadamente unos 5 mm. Todos los componentes se colocarán paralelos a los bordes de la placa. No se podrán colocar pistas entre los bordes de la placa y los puntos de soldadura de terminales de entrada, salida o alimentación, exceptuando la pista de masa. Circuitos Impresos 21

22 Normas básicas de diseño No se pasarán pistas entre dos terminales de componentes activos (transistores, tiristores, etc.). Se debe prever la sujeción de la placa a un chasis o caja; para ello se dispondrá un taladro de 3,5 mm en cada esquina de la placa. Como norma general, se debe dejar, una o dos décimas de pulgada de patilla entre el cuerpo de los componentes y el punto de soldadura correspondiente Circuitos Impresos 22

23 Normas básicas de diseño La pista debe disponerse sobre el nodo perpendicularmente, y no de forma tangencial Con el fin de facilitar una buena soldadura hay que evitar áreas excesivas de cobre, ya que, en caso contrario, la soldadura se extiende y se pueden producir cortocircuitos entre contactos próximos durante el proceso de soldadura En los casos de pistas de masa, blindajes, etc... en los que se requieren grandes superficies de cobre, se debe diseñar una rejilla de tipo rayado, con el fin de que el soporte aislante no se deforme Circuitos Impresos 23

24 Normas básicas de diseño Cuando se tengan que unir dos nodos próximos, siempre deberá trazarse un mínimo de tramo de pista entre ambos, para evitar que al soldar una patilla se desuelde la otra. Al trazar las pistas de unión entre varios nodos se debe evitar la formación de ángulos agudos entre nodos comunes que pueden producir puentes de soldadura. Circuitos Impresos 24

25 Normas básicas de diseño En algunos circuitos se pueden utilizar módulos SMT que son pequeñas tarjetas de circuito impreso que se inserta sobre otra tarjeta mayor. Existen cuatro tipos de módulos SMT y cada uno de ellos utiliza diferente sistema de pines de conexión Circuitos Impresos 25

26 Disposición de componentes Componentes de inserción THD (Trough-Hole Device). En estos componentes las patillas se insertan a través de los agujeros (nodos) para su posterior soldadura. Componentes de montaje en superficie SMD (Surface Mounted Device). Con esta tecnología se logran tarjetas de muy alta densidad de componentes Circuitos Impresos 26

27 Distribución de componentes De acuerdo a una rejilla uniforme (100 mil). El tamaño de la rejilla varía en función de la complejidad del circuito Con una orientación definida. Con regularidad, funcionalidad y cierta lógica, ya que de este modo se facilita la fabricación y soldadura de los componentes Circuitos Impresos 27

28 Distribución de componentes Debe darse una separación mínima (pitch) entre componentes, limitada por el proceso de fabricación (DFM, Design for Manufacturability, Diseño para la Fabricabilidad). Separando circuitos digitales, digitales/mixtos y analógicos. No hay que pasar más de un terminal o patilla de conexión por taladro de la placa. En el trazado de las pistas no deben quedar componentes aislados. Circuitos Impresos 28

29 Distribución de componentes Se deben utilizar clips de fijación para componentes de gran tamaño con posibilidad de vibrar y entrar en resonancia. Cuando sea imprescindible, se pueden solucionar los cruces mediante puentes de hilo conductor realizados en la cara de componentes. La disposición de componentes debe ser paralela a los ejes X e Y, debiendo permitir la identificación de su código, valor, nomenclatura, etc. Los componentes que pertenezcan a un determinado grupo (resistencias, condensadores, diodos, transistores, circuitos integrados, etc.) deben montarse todos en el mismo sentido. Circuitos Impresos 29

30 Diseño de pistas de alimentación En todos los circuitos de alimentación existe una R-L-C parásita, tensiones de rizado, tensiones diferenciales entre dos puntos de masa, interferencias electromagnéticas, variaciones de la impedancia de salida de la fuente, etc., que tienden a desestabilizar la alimentación. Tanto el positivo como el negativo o masa deben tener una gran estabilidad y su distribución debe reducir los posibles bucles de corriente generados en el circuito. Los bucles de corriente se suelen generar por un circuito de señal y su retorno, por esto es muy importante que el camino o trazado de retorno sea directo. Circuitos Impresos 30

31 Diseño de pistas de alimentación Las placas que contengan una mezcla de circuitos analógicos y digitales deben tener dos pistas de masa totalmente independientes para cada tipo de circuito. Se debe desacoplar las patillas de alimentación de todos los circuitos integrados y de todos los chips VLSI con condensadores cerámicos, situándolos lo más cerca posible de cada integrado. Circuitos Impresos 31

32 Diseño de pistas de alimentación Se debe tratar de que el plano o pista general de masa cubra aproximadamente un 50% de la superficie total de la placa como mínimo. El ancho mínimo de una pista de alimentación debe ser de 2 mm. Para evitar que se generen zonas de bucles de corriente se puede trazar la alimentación de tres formas posibles: Con una distribución en forma de malla muy tupida. Con un plano de positivo y otro de masa. Con la utilización de barras-bus de alimentación que pueden pasar al lado o por debajo de los integrados. Circuitos Impresos 32

33 Transferencia del diseño a la placa Circuitos Impresos 33

34 Transferencia de lámina protectora Dibujo directo Método fotográfico Revelado (NaOH) Circuitos Impresos 34

35 Atacado El atacado químico se puede producir mediante cloruro férrico (Cl3Fe) o ácido clorhídrico (ClH) y agua oxigenada (H2O2). Este atacado responde a las siguientes reacciones: Cl 3 Fe + Cu Cl 2 Cu + Fe 2ClH + H 2 O 2 + 2Cu 2ClCu + 2H 2 O El cloruro férrico se puede adquirir en el mercado especializado en componentes electrónicos, se presenta ya diluido o en forma de sólido granulado. El ácido clorhídrico y el agua oxigenada se pueden adquirir en diversos comercios y la proporción para la mezcla que realizaremos cada vez que lo vayamos a utilizar (no es reutilizable como el cloruro férrico) es la siguiente: Una parte de ácido clorhídrico al 30% en volumen. Una parte de agua oxigenada al 99% en volumen. Una parte de agua. Circuitos Impresos 35