Ce este un cablaj imprimat ?
Fie c eti doar curios de electronic, fie c vrei s ajungi n faza
n care i propui s proiectezi/construieti montaje electronice, mai
devreme sau mai trziu sigur vei avea de a face cu cablaje imprimate
(sau cu Printed Circuit Boards PCB, aa cum sunt ele cunoscute n
limba englez). Din acest motiv, n acest articol mi propun s fac o
introducere n acest subiect i s aduc rspunsuri simple la urmtoarele
ntrebri: Ce este un cablaj imprimat ? Cum se proiecteaz un cablaj
imprimat ? Cum se face un cablaj imprimat ?Ce este un cablaj
imprimat ?Cablajul imprimat este pentru un montaj electronic ceea
ce este asiul pentru o main sau scheletul osos pentru corpul tu.
Aadar un cablaj imprimat este o component care pe de o parte susine
mecanic componentele electronice (care altfel s-ar mprtia haotic
prin aparatul respectiv), iar pe de cealalt parte realizeaz cea mai
mare parte din conexiunile electrice dintre componente.Cablajul
imprimat este construit dintr-o plac realizat dintr-un material bun
izolator electric, cum ar fi textolit, sticlo-textolit, ceramic,
materiale plastice etc. n funcie de tipul componentelor folosite
vei ntlni cablaje imprimatethrough hole, cucomponente
SMDimixte.Cablaje imprimate through hole.n acest caz, la fabricarea
unui montaj electronic (a unei plci cu componente ca cea dinfigura
1), n cablajul imprimat se fac guri prin care bornele componentelor
pot trece prin cablajul imprimat astfel nct corpurile componentelor
sunt plasate pe o fa a cablajului imprimat.
Figura 1. Cablaj imprimat cu componente through holeCapetele
bornelor acestor componente ajung pe cealalt fa a cablajului
imprimat, unde sunt lipite de nite foie metalice numitetrasee de
cablaj imprimat(vezifigura 2). Denumirea dethrough hole, aa cum
sugereaz i traducerea mot-a-mot din englez (adic prin gaur), arat
faptul c piesele sunt plasate pe o parte a cablajului imprimat iar
conectarea cu restul circuitului se face pe cealalt parte a
acestuia.
Figura 2. Trasee de cablaj imprimatCa regul general,
componentelethrough holesunt componente care pot disipa o cantitate
mai mare de cldur dect componentele SMD (de care voi vorbi mai
jos). n acelai timp, o componentthrough holepoate avea o greutate
considerabil, iar faptul c terminalele ei sunt trecute prin
cablajul imprimat le asigur o fixare mecanic foarte rigid i
solid.Cablaje imprimate cu componente SMD (surface mounted
devices). n caz c imaginea dinfigura 3nu este suficient de
explicit, un cablaj imprimat cu componete SMD conine componente
care au att conexiunile electrice ct i fixarea mecanic pe aceeai fa
a cablajului imprimat. Componentele SMD sunt componente foarte
fine, foarte uoare i care lucreaz cu puteri electrice foarte mici;
de aceea este sunt gndite pentru a fi lipite direct pe traseele de
cablaj imprimat, acestea asigurnd i funcia de fixare mecanica a
lor. Marele avantaj alcomponentelor SMDeste faptul c, fiind att de
mici, permit reducerea considerabil a dimensiunilor cablajului
imprimat.
Figura 3. Cablaj imprimat cu componente SMDCablaje imprimat
mixte. n cazul acestora se ntlnesc att componentethrough-holect
icomponente SMD. A putea spune c sunt cele mai frecvente, n
principal pentru c permit lucrul cu puteri mari (prin folosirea
componentelor through hole) dar i reducerea dimensiunilor
cablajului imprimat (pentru c unde nu este nevoie de componente
solide, se pot folosi fr probleme SMD-uri). Ca regul general, i n
acest caz componentele through hole se monteaz doar pe o singur fa,
n timp ce componentele SMD pot fi montate pe ambele fee.
Figura 4. Cablaj imprimat mixt (cu componente through hole i
SMD)Dup cum cred c ai dedus deja de mai sus, traseele de cablaj
imprimat pot fi trasate pe ambele fee ale unui cablaj imprimat, caz
n care spunem c avem un cablaj imprimatdouble layer(sau dublu
strat). Recent ns am aflat c, cei drept mai rar, exist i cablaje
imprimate cu mai mult de dou straturi (4, 6 sau chiar 8). Acestea
se realizeaz practic prin suprapunerea mai multor plci normale de
cablaj imprimat, plci care pe fiecare fa au trasee corespunztoare.
Legtura dintre trasee aflate pe layer-e (straturi) diferite se face
prin guri cu perei metalizai acestea strpung cablajul imprimat n
zonele n care traseele care le dorim unite se afl exact unul
deasupra celuilalt i realizeaz contactul electric dintre acestea
prin intermediul metalului depus pe pereii gurii.Cum se proiecteaz
un cablaj imprimat ?A proiecta un cablaj imprimat nseamn a
stabililayout-ul cablajului imprimatrespectiv, adic a stabili pe
unde vor trece traseele cablajului imprimat astfel nct acesta s
reueasc s conecteze componentele electronice exact ca n schema
electric. i se pare dificil ? Nu i se pare, chiar este vorba de o
munc delicat i migloas. De ce ? Pi pentru c un cablaj imprimat nu
trebuie doar s conecteze componentele electronice conform schemei,
ci trebuie s in seama de cteva lucruri n plus pentru a nu permite
apariia unor fenomene care pot afecta parial sau chiar total buna
funcionare a montajului electronic respectiv. M-am ntins deja
destul de mult, aa c despre acele lucruri voi vorbi pe larg ntr-un
alt articol.Acum cteva decenii, layout-ul cablajului se proiecta
manual, pe hrtie. i dai seama ct pr se smulgea cnd, dac vedeai c
(iar) trebuie s modifici un traseu, trebuia s le desenezi din nou
pe toate celelalte. Din fericire astzi exist calculatoare i
soft-uri bine fcute pentru acest scop. Dup prerea mea, cele mai
faine sunt:Orcad,EagleiDIP Trace. Acestea sunt pe bani dar cel puin
la unele poti gsi i variante trial sau shareware. Dac vrei unul
100% gratuit, i recomand cu clduraExpress PCB.Cum se face un cablaj
imprimat ?Un cablaj imprimat brut, pe care nc nu au fost create
traseele de cablaj, este o plac realizat dintr-un material izolator
care are lipit o foi de metal (n general cupru) pe una sau pe
ambele fee. Fie c este vorba de un cablaj imprimat single-layer sau
de unul multi-layer, metodele de fabricaie se mpart n dou mari
categorii:corodare chimicifrezare mecanic.Corodarea chimic,
presupune expunerea cablajului imprimat la aciunea unei substrane
corozive (de exemplu clorura feric, acid clorhidric, azotic etc.).
Substana coroziv reacioneaz chimic cu foia metalic lipit pe
cablajul imprimat, transformnd-o n oxid i lsnd n urm doar partea
bun izolatoare electric a cablajului imprimat. Pentru a nu pierde i
traseele de cablaj imprimat, acestea, nainte de etapa de corodare
sunt acoperite cu o substan protectoare care le apar de aciunea
substanei corozive. Cu alte cuvinte, n aceast metod de fabricaie:-
primul pas const n desenarea layout-ului viitorului cablaj imprimat
folosind ca tu o substan protectoare din punct de vedere chimic;- n
a doua etap, cablajul imprimat este scufundat ntr-un vas care
conine o substan coroziv, care va ndeprta doar zonele metalice
neprotejate;- ultima etap const n scoaterea cablajului imprimat din
substana coroziv, splarea i uscarea acestuia i ndeprtarea substanei
protectoare. Dup aceast faz, tot ce mai avem de fcut este
realizarea gurilor din cablaj i lipirea componentelor
electronice.Este destul de napa s stai s pictezi manual trasee de
cablaj imprimat i chiar de-a dreptul ngrozitor cnd trebuie s le
faci i subiri i foarte apropiate. De aceea, de-a lungul timpului
s-au cutat metode care au ncercat s fac transpunerea layout-ului pe
cablajul imprimat ct mai comod. Cele mai la mod n zilele noaste
suntmetoda fotochimicimetoda transpunerii tonerului.Frezare
mecanic.n acest caz ndeprtarea de pe cablajul imprimat a zonelor
metalice de care nu avem nevoie se face prin frezare mecanic
folosind maini cu comand numeric (CNC-uri). Este o metod foarte
rapid i precis ns utilajele necesare cam sperie buzunarul. Cu toate
acestea am auzit de oameni care ncercau s-i construiasc propriul
lor CNC. Oricum ar fi, metoda nu este rentabil dect dac ai de gnd s
produci un produs electronic n serie sau s-i deschizi o firm care
execut cablaje imprimate la comand.
