pci conceitosfundamentais

7/25/2019 PCI ConceitosFundamentais

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TE232 CAD para Eletrnica

Ewaldo Luiz de Mattos MehlDepartamento de Engenharia [email protected]

PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO CONCEITOS FUNDAMENTAIS


Histrico Materiais para Circuitos Impressos

PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO CONCEITOS FUNDAMENTAIS

Produo Industrial de Circuitos Impressos Componentes convencionais e SMD Nomenclatura -Layers & Vias

Padronizao dos Componentes EletrnicosSoftware para Projeto de PCI


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Equipamentos a vlvula no usavam circuitos impressos....

Histrico


1936 - Paul Eisler

Histrico

sobre um mtodo decorroso de folhas decobre sobre chapas

isolantes.

Rdio construdo em 1946 por Paul Eisl er,

usando circuito impresso


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Segunda Guerra

Histrico

rdio-comunicadormontados em placasisolantes.

Rdio Handie-Talkie produzido pela

MOTOROLA durante a II Guerra Mundial


1945: Montagem de circuitos transistorizados na

Histrico

equipamentos militares (msseis teleguiados)


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1950 Registro de uma

Histrico

montagem decomponentes eletrnicossobre placas isolantes,com interligao atravs

de trilhas de cobre.


Popularizao de circuitostransistorizados: amplo uso

e

PCI do ALTAIR 8800 da

MITS Technology, de

1975, o primeiro

microcomputador

vendido em kit para

ser montado


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Materiais para PCI

NBR 8188/83

FR-2: Resina fenlica com carga de papel

FR-3: Resina epxi com carga de papel no usado

FR-4: Resina epxi reforada com tecido de fibra de vidro

{FR = flame resistant = resistente ao fogo}

Outros Materiais

PTFE politetrafluoroetileno - TEFLON

Filme de poliimida KAPTON e polister - MYLAR

Placas cermicas de alumina (Al203)

Metal Core Printed Circuit Boards (MCPCB)


Fenolite

FR-2: Resina fenlica com

Baixo custo

Fcil de cortar e furar

Absoro de umidade isolamento ruim e empenamento


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Fibra de Vidro


-

Alta dureza

dificuldade de corte e furao

No empena

No absorve gua


Fibra de Vidro


,

1mm

1,2mm

1,6mm (tpico)

2mm

2,4mm


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PTFE

PTFE = politetrafluoroetileno TEFLON

Indicado para circuitos de alta freqncia > GHz


Materiais Isolantes

Filme de poliimida KAPTON e polister - MYLAR

Interligao flexvel entre placas


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Cermica

Placas cermicas de alumina (Al203)

Usadas em circuitos fabricados pela tcnica thick film

O coeficiente de dilatao trmico semelhante ao do

alumnio, permitindo aplicao direta sobre dissipadores


MCPCB Metal Clad Printed Circuit Boards

Placas metlicas recobertas dieltrico (0,05 mm a 0,2 mm)

Usadas em circuitos onde a dissipao de calor crtica:

LEDs, Conversores DC-DC, Injeo Eletrnica

Trilha condutora

Revestimento isolante

Base metlica


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MCPCB Metal Clad Printed Circuit Boards


Material Condutor: COBRE

o metal com a 2a mais elevada

elevada condutividade trmica

Aplicada sobre a superfcie isolante por galvanoplastia

Adeso por calandragem quente

Placa de ona: 14,17 g de Cu por p-quadrado

(30,48 cm X 30,48 cm) = espessura de 18 m

Placa de 1 ona: 28,54 g de Cu por p-quadrado

(30,48 cm X 30,48 cm) = espessura de 35 m


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Material Condutor: COBRENBR 8188/89

Espessura de cobre = 18 m Espressura de cobre = 35 m

Regra prtica: Corrente de 1 A tri lha com 1 mm de largura


Regra prtica:

Tenso de 100 V

entre trilhas adjacentes

NBR 8188/89


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Fabricao Industrial

1.FOTOLITO:Representao do circuitoem tamanho real sobre umfilme transparente.


Fabricao Industrial

2.FURAO:Executada com mquinacontrolada por computador

(CNC)


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Fabricao Industrial

3.METALIZAO:Revestimento com cobreda superfcie interna dosfuros, para posteriorformao das vias deinterligao entre camadas


Fabricao Industrial

4.PHOTORESIST:Revestimento com resinafoto-sensvel e exposio luz UV com o fotolito.As reas expostas luzUV se polimerizam e asreas protegidas soe m na as com umsolvente.O resultado o cobre

exposto apenas nas

regies da trilhas e dos

futuros pads de

soldagem.


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Fabricao Industrial

5.METALIZAO:Revestimento das partesexpostas de cobre comliga estanho / chumbo.Geralmente isso obtidoatravs de imerso daplaca em um cadinho coma liga estanho / chumboem estado de fuso, aaproximadamente 350 oC.O metal que se depositanos furos removido comjatos de ar quente.


Fabricao Industrial

6.CORROSO:O photoresist restante removido com um solvente

forte, expondo as regiesde cobre antes protegidas.A corroso feita comcido clordrico oupercloreto de ferro sobaquecimento.As regies protegidas pelaliga estanho / chumbo noso corrodas.


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Fabricao Industrial

7.MSCARA DESOLDAGEM: uma tinta, geralmente nacor verde, aplicada porserigrafia, deixandosomente as regies dospads de soldagemexpostas.


Fabricao Industrial

8.

COMPONENTES(silkscreen):Para facilitar a montageme posterior manuteno do

circuito, geralmente sousados desenhos doscom onentes e de suasreferncias, aplicados porserigrafia na cor branca.Nesta etapa tambm sorealizados acertos naforma final da placa,abertura de rasgos e furosespeciais.


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Mquinas para fabricao de prottipos




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Mostrar vdeo


SMD Surface Mounting Devices


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Mostrar vdeo



Mquinas pick-and-place Mostrar vdeo


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NomenclaturaLayers:Camadas de cobre onde so gravadas astrilhas.

Vias:Furos metalizados que fazem a interligaoeltrica entre as diferentes camadas de cobre.Muitas vezes as vias so usadas tambm parafixar componentes.

Blind Vias:

So as vias que interligam a camada inferiorou a camada superior com camadas internas daplaca. No podem ser usadas para fixarcomponentes.

Buried Vias:

So as vias que interligam camadas internasda placa.


Silkscreen

Pads

Mscara de Soldagem

Trilhas

Nomenclatura

Face superior da PCIFuros


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Solda: Estanho - Chumbo

Lquido

Slido

PastosoPastoso

63%Sn37%PB

183o

C


Solda: Estanho - Chumbo


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Soldas sem Chumbo

Europa desde julho de 2006:

WEEE (Waste of Electrical and Electronic Equip.)

p: www.ro s.gov.u ocs n s rec ve.p

RoHS (Restriction of Hazardous Substances)

http://www.rohs.gov.uk/Docs/Links/RoHS%20directive.pdf

Substncias proibidas:

RoHS (ro-has)

Mercrio (Interruptores, Rels e Baterias)

Cdmio (Interruptores e Rels)

Cromo Hexavalente (revestimentos metlicos)

Polybrominated biphenyls (PBBs)

Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs)


Soldas sem Chumbo

LigaTemperatura ou

faixa de fuso (C)Vantagens Desvantagens

SnCu 227C Baixo custo Temperatura de fusoelevada

SnAg 221C Boa soldabilidade Temperatura de fuso

elevada

SnAgCu ~217C

Desenvolvimento recente

Melhor soldabilidade e maiorconfiabilidade do que as ligasSnAg e SnCu

Temperatura de fusoelevada

SnAgBi 205C - 215C Temperatura de Fusorelativamente baixa

Boa soldabilidade

presena o smuto evaa descolamento das trilhas

Contaminao por Pb podeinutilizar a solda

SnZnBi 189C Temperatura de fuso prximada ligaEstanho-Chumbo 63/37

Tempo de armazenamentocurto (oxidao)

Necessita fluxo de ativao


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Padronizao das Dimenses dos Componentes

=

0.1

100 mils

0.3

300 mils

Espaamento-padroentre pinos de um CI Dual-in-line (DIL) = 100 mils

Lar ura de um CI Dual-in-line (DIL):300 mils400 mils500 mils600 mils



DIL16 = 300 mils


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DIL40 = 600 mils



Padro = 300 mils

Montagem manual:usar 400 mils ou 500 mils,

300 mils


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Terminais unilaterais / radiais /paralelos

Capacitor EletrolticoTerminais axiais



0,1 0,4

0,1

0,1

1,0


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Software para Projeto de PCI

TANGO PCB

DOS Menus interativos Biblioteca de componentes

Roteamento automtico


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Recomendaes gerais para Projeto de PCI

Dimenses da PCI + Restries de instalao.

mens es os componentes e etr n cos que ser outilizados. Obter amostras dos componentes medir as distncias entre os terminais com um paqumetro.

Condies eltricas especiais do circuito:- tenses elevadas-- frequncias elevadas

Fabricante ou potenciais fabricantes da futura PCI: obter asRegras de projeto (design rules) e limitaes da fabricao.

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