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TE232 CAD para Eletrnica
Ewaldo Luiz de Mattos MehlDepartamento de Engenharia [email protected]
PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO CONCEITOS FUNDAMENTAIS
TE232 CAD para Eletrnica
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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TE232 CAD para Eletrnica
Equipamentos a vlvula no usavam circuitos impressos....
Histrico
TE232 CAD para Eletrnica
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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TE232 CAD para Eletrnica
Segunda Guerra
Histrico
rdio-comunicadormontados em placasisolantes.
Rdio Handie-Talkie produzido pela
MOTOROLA durante a II Guerra Mundial
TE232 CAD para Eletrnica
1945: Montagem de circuitos transistorizados na
Histrico
equipamentos militares (msseis teleguiados)
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TE232 CAD para Eletrnica
1950 Registro de uma
Histrico
montagem decomponentes eletrnicossobre placas isolantes,com interligao atravs
de trilhas de cobre.
TE232 CAD para Eletrnica
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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TE232 CAD para Eletrnica
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)
TE232 CAD para Eletrnica
Fenolite
FR-2: Resina fenlica com
Baixo custo
Fcil de cortar e furar
Absoro de umidade isolamento ruim e empenamento
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TE232 CAD para Eletrnica
Fibra de Vidro
FR-4: Resina epxi reforada com tecido de fibra de vidro
-
Alta dureza
dificuldade de corte e furao
No empena
No absorve gua
TE232 CAD para Eletrnica
Fibra de Vidro
FR-4: Resina epxi reforada com tecido de 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
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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
TE232 CAD para Eletrnica
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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TE232 CAD para Eletrnica
MCPCB Metal Clad Printed Circuit Boards
TE232 CAD para Eletrnica
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
TE232 CAD para Eletrnica
Regra prtica:
Tenso de 100 V
entre trilhas adjacentes
NBR 8188/89
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TE232 CAD para Eletrnica
Fabricao Industrial
1.FOTOLITO:Representao do circuitoem tamanho real sobre umfilme transparente.
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Fabricao Industrial
2.FURAO:Executada com mquinacontrolada por computador
(CNC)
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TE232 CAD para Eletrnica
Fabricao Industrial
3.METALIZAO:Revestimento com cobreda superfcie interna dosfuros, para posteriorformao das vias deinterligao entre camadas
TE232 CAD para Eletrnica
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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TE232 CAD para Eletrnica
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.
TE232 CAD para Eletrnica
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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TE232 CAD para Eletrnica
Fabricao Industrial
7.MSCARA DESOLDAGEM: uma tinta, geralmente nacor verde, aplicada porserigrafia, deixandosomente as regies dospads de soldagemexpostas.
TE232 CAD para Eletrnica
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
TE232 CAD para Eletrnica
Mquinas para fabricao de prottipos
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TE232 CAD para Eletrnica
Mquinas para fabricao de prottipos
Mostrar vdeo
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SMD Surface Mounting Devices
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SMD Surface Mounting Devices
Mostrar vdeo
TE232 CAD para Eletrnica
SMD Surface Mounting Devices
Mquinas pick-and-place Mostrar vdeo
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TE232 CAD para Eletrnica
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.
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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
TE232 CAD para Eletrnica
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)
TE232 CAD para Eletrnica
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
TE232 CAD para Eletrnica
Padronizao das Dimenses dos Componentes
DIL16 = 300 mils
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Padronizao das Dimenses dos Componentes
DIL40 = 600 mils
TE232 CAD para Eletrnica
Padronizao das Dimenses dos Componentes
Padro = 300 mils
Montagem manual:usar 400 mils ou 500 mils,
300 mils
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TE232 CAD para Eletrnica
Padronizao das Dimenses dos Componentes
Terminais unilaterais / radiais /paralelos
Capacitor EletrolticoTerminais axiais
TE232 CAD para Eletrnica
Padronizao das Dimenses dos Componentes
0,1 0,4
0,1
0,1
1,0
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TE232 CAD para Eletrnica
Padronizao das Dimenses dos Componentes
TE232 CAD para Eletrnica
Software para Projeto de PCI
TANGO PCB
DOS Menus interativos Biblioteca de componentes
Roteamento automtico
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TE232 CAD para Eletrnica
TE232 CAD para Eletrnica
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TE232 CAD para Eletrnica
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TE232 CAD para Eletrnica
TE232 CAD para Eletrnica
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.