Circuitos Impresos

1. Circuitos Impresos Teoría, Diseño y Montaje Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

2. ¿Qué es un circuito impreso? Es un medio para sostener mecánicamente y conectar eléctricamente componentes electrónicos, a través de pistas de material conductor, grabados en hojas de cobre laminadas sobre un sustrato no conductor. Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

3. Un poco de historia… • 1906 – Thomas Edison comentó la posibilidad de sustituir el cableado tradicional por polvo metálico sobre material aislante. • 1927 – Una empresa alemana comercializa un amplificador de audio con un cableado diferente, sustituyendo los cables por tiras de chapa de latón. • 1942 – Paul Eisler presentó como parte de una radio el proyecto completo de un circuito impreso. • 1943 – Paul Eisler patentó el circuito impreso de doble cara. • 1950 – Se empiezan a fabricar industrialmente módulos normalizados de circuitos impresos y componentes adaptados a la nueva técnica. • 1961 – Se patenta en EE.UU. la primera estructura de placa multicapa. • 1965 – Se desarrollan los baños químicos de metalización. • 1971 – Una compañía holandesa desarrolla el primer circuito integrado para montaje en superficie (SMD). • 1993 – Aparece el circuito impreso tridimensional (MCB). • 1996 – Se comercializa el circuito impreso flexible de 20 capas. Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

4. Tipos de Circuitos Impresos • Monocapa o simple cara • Bicapa o doble cara • Multicapa o más de dos caras • Multicapa cableados o multiwire • Flexible • Flexible multicapa • Rígido-flexible multicapa • Tridimensional o MCD Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

5. Composición física Suelen tener entre 1 a 16 capas conductoras, separadas y soportadas por capas de material aislante (sustrato). Las capas pueden conectarse a través de orificios llamados vías. Se pueden encontrar vías ciegas, que son vistas desde una cara de la placa, y vías encerradas, que no pueden verse desde ninguna de las dos caras. Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

6. Tipos de Sustratos • Resina Fenólica y fibra de papel: Bajo costo, pobres características mecánicas y eléctricas. Orden de MHz. • Resina Epoxi y tela de vidrio: Costo razonable, muy buenas características mecánicas y eléctricas. Orden de Centenares de MHz. • Politretafluoroetileno (PTFE): Costo elevado, muy buenas características eléctricas y mecánicas pero requiere soporte mecánico adicional. Orden de GHz. • Alúmina: Material cerámico de costo elevado, muy buenas características eléctricas, no puede ser maquinado con facilidad. Orden de GHz. • Kapton: Polímero de altísima flexibilidad y duración ante reiteradas flexiones. Se emplea en la fabricación de circuitos flexibles. Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

7. Tipos de Montaje Through-HoleDevice (THD): Donde las patas de los componentes se insertan en los orificios y se fijan con soldaduras. SurfaceMountedDevice (SMD): Donde los componentes se sueldan a los pads en las capas exteriores de la placa. Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

8. Diseño Para realizar el diseño hoy en día se es asistido por softwares de computadoras. • Algunos Softwares: • OrCAD • Proteus • Altium • EDWinXP • Circuit Maker • FreePCB • PCB • gEDA • Kicad • EAGLE • ExpressPCB Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

9. Métodos de Transferencia del Diseño • Dibujo Directo: El traspaso del diseño a la placa se realiza en forma manual. Generalmente se usan marcadores indelebles. No se recomienda este método para circuitos impresos de doble cara ya que es complicado de hacer coincidir los puntos de conexión de ambas caras. • Tóner por Calor, Letra Set y Fibra: Se imprime el diseño del circuito sobre un papel fotográfico con una impresora láser o bien una fotocopiadora. Luego mediante calor el tóner de la impresión se transfiere a la placa. En este método la impresión tiene que ser de buena calidad y el calor debe ser aplicado de forma uniforme. Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

10. Métodos de Transferencia del Diseño • Fotográfico: En este método se utilizarán placas ya provistas de una película fotosensible. El diseño a traspasar previamente grabado en un fotolito se coloca con alta precisión sobre la placa, luego mediante insolación de rayos ultravioleta se polimeriza el fotosensible expuesto. El diseño en el fotolito puede ser positivo o negativo. Una vez realizada la insolación se pasa al revelado de las zonas que no fueron expuestas, quedando así al descubierto el cobre que luego será atacado. • Habiéndose retirado el cobre se debe • remover la parte de la película • fotosensible expuesta a los • rayos ultravioleta quedando • como resultado el circuito • impreso deseado. Rayos UV Transparencia Film Protector Fotosensible Cobre Sustrato Positivo Negativo Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

11. Métodos de Transferencia del Diseño • Serigrafía: En este método la tinta no imprime por reporte del cliché sobre el material, sino que lo atraviesa. Se coloca la tinta en la parte superior de la pantalla, y con ayuda de una rasqueta se presiona a través de las mallas que han quedado abiertas en la tela, desplazándola por toda la superficie del cliché, y quedando así aplicada la tinta en el soporte. Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

12. Métodos de Transferencia del Diseño • Transferencia automatizada de imagen: Tiene como objetivo la transferencia directa del diseño desde el monitor a la placa real, sin necesidad de utilizar ningún tipo de filmes. • Extracción del cobre mediante máquinas automatizadas: El cobre no deseado sobre el sustrato es • extraído de forma mecánica por una maquina • automatizada previamente configurada • desde una computadora. Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

13. Atacado Para extraer el cobre no deseado se corroe el cobre mediante un ataque químico. El atacado químico responde a las siguientes reacciones: Cobre a extraer de la placa Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

14. Tipos de Soldadura • Soldadura por fusión (soldering) o refusión (reflow) • Soldadura blanda • Soldadura dura • Soldadura eutéctica • Soldadura blanda • Por Conducción: • Soldador manual • Ola y doble ola • Inmersión o baño muerto • Placa caliente fija • Placa caliente móvil • Electrodos • Horno de túnel continuo • En fase vapor (VPR) • Por radiación: • Rayo láser con aporte • Rayos infrarrojos • Rayos uva • Por convección: • Chorro de aire caliente Soldadura por Ola Soldadura por Doble Ola Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

15. Tipos de Soldadura • Soldadura sin fusión (Welding) • Ultrasonidos • Termosónica • Termocomprensión • Rayo láser sin aporte • Collage Conductor: Unión Mediante Adhesivos Conductores • Colas epoxídicas • Colas de silicona Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

16. Protección de las pistas • Debido a que el cobre se oxida fácilmente con el aire ambiental es necesario protegerlo. Se suelen proteger las pistas con: • Barniz soldable (líquido o aerosol) • Aleación de estaño-plomo • Dorado del cobre con oro electrolítico • Goma Silicosa • Poliuretano • Acrílico • Resina epóxica Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com

17. ¡¡¡¡MUCHAS GRACIAS!!!! Matias Namiot matiasnamiot@gmail.com Julián Marchueta julianmarchu@gmail.com