introdução ao projeto de placas de circuito impresso

Introdução ao Projeto de Placas

de Circuito Impresso

• Apresentar algumas considerações iniciais para permitir ao

estudante se familiarizar com a placa de circuito impresso

(PCI), identificar os tipos básicos existentes, os cuidados no

desenho e utilizar um software para desenhar o layout da PCI.

Thiago Alencar Moreira de Bairros 224/11/2017

OBJETIVO

• Na sua forma básica uma placa de circuito impresso é

construída com um lado cobreado em cima de um substrato

isolante (fenolite ou fibra de vidro).

• As conexões entre os componentes são feitas do lado do

cobre através de caminhos condutores (traçado condutor) no

cobre conhecido como trilha.

• As conexões terminam nos pontos de conexão com os

componentes, os quais denominamos de ilhas (ou Pads), os

quais normalmente possuem furos onde são inseridos os

terminais dos componentes.

Figura 1- Exemplo de Placa de circuito Impresso

Fenolite

• Os materiais de base (laminado) mais comumente

encontrados são Fenolite e Fibra de Vidro.

Fibra de Vidro

• O Fenolite é constituído de papelão impregnado com uma

resina fenólica (de onde surgiu seu nome).

• Possui boa rigidez e isolação elétrica.

• Utilizado somente em placas do tipo face‐simples.

• • Possui boa estampabilidade, servindo como base para

fabricação de placas em larga escala e com baixo custo.

• A placa de fibra de vidro é composta de um laminado de fibra

de vidro, podendo ter uma ou ambas as faces com cobre.

• Possui boa rigidez e ótima isolação elétrica.

• Utilizado em circuitos impressos profissionais e para

fabricação de placas de face‐simples, dupla‐face e multilayer.

• Não possui boa estampabilidade.

• Consegue‐se produzir circuitos de alta densidade de trilhas,

devido as suas características.

• Quanto ao número de faces

• Face Simples: Possui cobre em apenas uma das faces.

• Dupla-Face: ambas as faces do material possui cobre.

• Multi-Camadas ou Multi-Layer: Possui mais de uma camada

de cobre, geralmente utilizado nas placas profissionais.

Classificação das Placas de Circuitos Impressos

Figura 1- Exemplo de Placa de circuito Impresso

• A função básica de uma PCI é a interligação elétrica e suporte

mecânico entre os componentes utilizados no circuito eletrônico.

• O projeto de uma PCI vai além simplesmente da interligação

entre os componentes, pois deve avaliar além do projeto elétrico

o projeto mecânico com maior ou menor intensidade,

dependendo da aplicação.

Projeto mecânico

• Deve levar em conta alguns aspectos

estéticos e funcionais, tais como:

– LEDs e displays que deverão aparecer externamente ao

gabinete;

– Posição de transformadores, chaves e fusíveis;

Projeto da PCI

– Localização de componentes críticos, como transistores e

resistores de potência, e a necessidade de ventilação e por onde

passa o fluxo de ar;

– Onde a placa ou caixa será instalada, volume disponível e

condições ambientais;

• Considerações relacionadas tanto ao projeto mecânico,

quanto ao projeto da PCI propriamente dita podem levar a ao

aparecimento de elementos que não estavam previstos no

projeto inicial, por exemplo, conectores na PCI.

• Projeto elétrico:

• Define as características técnicas e funcionais da placa de

circuito impresso.

• Como resultado obtém-se o desenho da placa, conhecido

como layout da PCI.

• Alguns dos aspectos relevantes no projeto de qualquer PCI

Disposição dos componentes na placa;

Desenhos das trilhas e ilhas;

Considerações gerais;

• O projetista deve seguir algumas considerações básicas

para elaboração do layout da PCI, para que não ocorram

problemas.

• Porém mas cabe ao projetista a utilização do bom senso

para avaliar a aplicação em maior ou menor intensidade das

questões apresentadas de acordo com o projeto.

Disposição dos Componentes na Placa.

• Procure posicionar os componentes que serão ligados

diretamente pertos uns dos outros. Tenha o circuito

eletrônico em mãos;

• Quando for posicionar os componentes procure rotacionar

quando for necessário para diminuir o comprimento das

trilhas e manter os componentes alinhados;

• Muitas vezes é mais fácil posicionar os componentes

maiores, como CIs, e depois dispor os menores como

resistores e capacitores ao redor deles;

• Atenção em não posicionar os componentes perto demais,

pois dificulta a montagem e com as ilhas muito próximas na

soldagem pode ocasionar curto‐circuito;

• Para dispor os componentes, bem como routear (traçar) as

ligações, utiliza‐se geralmente uma grade imaginária, também

chamada de raster.

• Esta grade normalmente é medida em uma unidade

denominada mils. (40 mils = 1,016mm);

• Os componentes são sempre dispostos utilizando‐se

múltiplos desta unidade (ex.: 100 mils);

• Para dispor os componentes, bem como routear (traçar) as

ligações, utiliza‐se geralmente uma grade imaginária, também

chamada de raster.

• Esta grade normalmente é medida em uma unidade

denominada mils. (40 mils = 1,016mm);

• Os componentes são sempre dispostos utilizando‐se

múltiplos desta unidade (ex.: 100 mils);

• Circuitos integrados que utilizam o encapsulamento DIP

(Dual Inline Package) têm seus pinos dispostos à uma

distância de 100 mils. (~2,5 mm);

• Normalmente resistores e diodos são dobrados utilizando‐se

uma grade de 400 mils (ou 10,16mm);

Ex.: Diodo 1N4007 Fab. Semikron

• RESISTORES: Apresentam‐se em diferentes tamanhos.

Ex. Tamanho dos resistores(~)

• CAPACITORES: Tem de diferentes formas, valores e

material de fabricação.

• É necessário uma atenção especial a este componente.

• CAPACITOR ELETROLÍTICO: O capacitor eletrolítico é

fornecido com terminais em modo:

Desenho das trilhas e ilhas

• As ligações elétricas existente entre os componentes numa

placa de circuito impresso denomina‐se traçado condutor, e

é comumente chamado de trilha.

• O local onde o terminal do componente é soldado na placa

de circuito é impresso denomina‐se ilha de soldagem, ou

simplesmente ilha.

• Também conhecido pela sua denominação em inglês: PAD.

Desenho das trilhas e ilhas

• As ligações elétricas existente entre os componentes numa

placa de circuito impresso denomina‐se traçado condutor, e

é comumente chamado de trilha.

• O local onde o terminal do componente é soldado na placa

de circuito é impresso denomina‐se ilha de soldagem, ou

simplesmente ilha.

• Também conhecido pela sua denominação em inglês: PAD.

• As ilhas podem ser de dois tipos: convencionais e de

superfície.

• As ilhas convencionais são utilizadas para soldagem de

componentes com terminais (chamados também de

componentes convencionais);

• • As ilhas de superfície são utilizadas em componentes SMD

e em contatos de bordas (também conhecidos como

conectores de borda).

• Na figura a seguir apresentam-se os tipos de ilhas

existentes.

Como podemos observar na

figura ao lado, as ilhas

convencionais possuem dois

parâmetros a serem

considerados no seu

dimensionamento: o diâmetro

do furo e a largura do anel

metálico.

A escolha do diâmetro do

furo leva em consideração

o diâmetro do terminal a ser

inserido (no caso de

terminais de seção

retangular deve-se

considerar a dimensão da

diagonal) e se o furo será

metalizado ou não (a

metalização só é possível

em placas do tipo dupla-

face).

• Na prática, recomenda-se que os furos devem ser 0,20 mm

maiores do que o diâmetro do terminal do componente. Isto

facilita a montagem do componente e a soldagem do terminal.

• Diâmetros de furo incorretos acarretam problemas de

soldagem, mesmo em placas com furos metalizados, pois

dificultam o efeito capilar da solda.

• O dimensionamento do anel metálico leva em consideração

a sustentação mecânica do componente, o tipo de material

base utilizado e até a corrente elétrica e/ou uma possível

dissipação térmica.

• Placas de circuito impresso fabricadas utilizando‐se

materiais como o fenolite requerem um anel metálico mais

reforçado se comparadas as mesmas placas utilizando fibra

de vidro, por exemplo.

• Isto se deve principalmente à aderência do cobre ao material

utilizado como base.

• O fenolite possui menor aderência ao cobre do que a fibra

de vidro.

• Para terminais de componentes cujos furos sejam maiores

do que 1 mm, aconselha‐se um alargamento do anel

metálico da ilha, de forma a garantir a sustentação mecânica

do componente.

• O fenolite possui menor aderência ao cobre do que a fibra

de vidro.

Considerações gerais

• Existem alguns critérios que devem ser seguidos no que diz

respeito a proximidade de componentes da borda da placa;

• Deve existir uma distância mínima entre qualquer ilha/trilha

e a borda de corte.

• Esta distância nunca pode ser inferior a 1mm, pois durante o

corte da placa pode‐se ter o rompimento do cobre nesta

região;

• Além disto, um furo deve estar distante no mínimo a um

espaçamento superior a espessura da própria placa em

relação a borda de corte (normalmente 1,6mm);

• Caso isto não seja respeitado, corre‐se o risco do

rompimento da parede do material base por insuficiência de

sustentação mecânica.

• Ex.: um diodo cujo encapsulamento seja o DO‐41

(ex:1N4007), com terminal de 1 mm de diâmetro, deve‐se

dimensionar o anel metálico da ilha para no mínimo 0,5mm

(20 mils).

• Desta forma, para compor a ilha utiliza‐se a seguinte regra:

• Terminal do Componente: 1mm de diâmetro.

• Diâmetro do Furo: 1,2mm ou 47 mils (0,2mm maior que o

tamanho do terminal).

• Anel Metâlico: 20 mils.

• Dimensão final da ilha: 20 + 47 + 20 = 87mils

• Ao desenhar as ilhas, procure sempre que possível garantir

o maior anel metálico possível, principalmente em se

tratando de componentes pesados ou de potência, ou ainda

aqueles que provoquem aquecimento durante o

funcionamento da placa.

• Você pode ( e deve) fazer o uso de formatos diferentes do

circular, como ilhas oblongas ou retangulares quando

necessário.

Etapas do projeto eletrônico

Dicas Finais na elaboração da PCI

• Definição do projeto após simulação e montagem. Para tentar

evitar componentes pendurados na placa.

• Cuidado com com fontes de ruído;

• Obter os componentes. É importante pois pode ser que

algum componente não esteja disponível no mercado local

nas especificações de projeto.

Ex. Tensão de capacitor eletrolítico ou terminal radial/axial;

• Dispor os componentes adequadamente no software. Não

esquecer os conectores. Procurar deixar os elementos

alinhados.

• Atentar para separar os sinais de comando dos de potência.

Atenção com calor gerado.

• Atenção com aterramento.Identificar os sinais dos

conectores;

• • Atenção com a limpeza da placa na impressão e soldagem;

• Dispor os componentes adequadamente no software. Não

esquecer os conectores. Procurar deixar os elementos

alinhados.

• Atentar para separar os sinais de comando dos de potência.

Atenção com calor gerado.

• Atenção com aterramento.Identificar os sinais dos

conectores;

• • Atenção com a limpeza da placa na impressão e soldagem;

• Após a impressão e corrosão temos a montagem final.

• Atenção com a limpeza dos terminais;

• Procure dobrar com cuidado os componentes e dobrar os

terminais conforme a figura abaixo;

• Após a impressão e corrosão a próxima etapa consiste da

montagem final.

• Atenção com a limpeza dos terminais;

• Procure dobrar com cuidado os componentes e dobrar os

terminais conforme a figura abaixo;

Soldagem

REFERÊNCIAS

• http://gedabr.projetos.etc.br/article/articleview/13/1/3/• http://www.eletrica.ufpr.br/mehl/• http://www.py2bbs.qsl.br/capacitores.php• Revista Eletrônica Saber• Notas de aula do Prof. Stefano disponível em http://joinville.ifsc.edu.br/~stefano/

introdução ao projeto de placas de circuito impresso

Documents

fabricaÇÃo de placa circuito impresso metodotermico

um modelo de otimizaÇÃo para programaÇÃo em … ·...

caracterização e separação física de placas de circuito...

elaboração de placas de circuito...

placas de circuito impresso: mercado atual e...

backplane placa de circuito impresso que contém soquetes,...

projeto de placas de circuito impresso - mauricio kugler ·...

sebenta circuito impresso

análise de falhas em placas de circuito impresso (failures...

recuperação do cobre contido em placas de circuito...

recuperação de metais de placas de circuito impresso por

desenvolvimento de hardware utilizando ferramentas...

ciência da limpeza deprecisão - multimedia.3m.com ·...

confecÇÃo de placas de circuito impresso

circuito impresso faça voce mesmo

reciclagem de placas de circuito impresso para obtenÇÃo de...

placa circuito impresso metodotermico

curso tÉcnico de eletrÔnica 2°...

circuito impresso de qualidade

concentraÇÃo de metais contidos em placas de circuito...