circuitos impresos
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resumen sobre la creación de circuitos impresos y reglamentaciones y tipos de entidades reguladoras en cargadas en el área de ingenierías relacionadas con componentes electrónicos.TRANSCRIPT
DISEÑO DE CIRCUITOS IMPRESOS
Msc. Jorge Saul Fandiño Pelayo
INSTITUTE FOR PRINTED CIRCUITS ( IPC -ASSOCIATION CONNECTING
ELECTRONICS INDUSTRIES)
La organización IPC (Institute for Printed Circuits),
ha generado un conjunto de estándares que regulan
el diseño, ensamblado y control de calidad de los
circuitos impresos, siendo la familia IPC-2220 una
de las de mayor reconocimiento en la industria.
DISEÑO DE CIRCUITOS IMPRESOS CON NORMAS IPC
El diseño y fabricación de circuitos impresos
está regido por una gran cantidad de normas
técnicas relativas a formas y tamaños de las
pistas, ubicación de los componentes, radiación
de señales electromagnéticas, cambios de la
temperatura, interferencias entre etapas de un
mismo circuito, etc.;
La IPC es la asociación de industrias relacionadas
con interconexión electrónica y la máxima autoridad
en lo que tiene que ver con el diseño de circuitos
impresos en el mundo.
¿DE QUÉ NOS SIRVEN LAS NORMAS IPC?
Tal como ocurre con todos los sistemas de estándares, al
seguirlos podemos obtener una serie de beneficios:
Por el simple hecho de que nos proporcionan
conocimiento y criterios técnicos validados ampliamente
por la experiencia (nos evitamos re-inventar la rueda).
Por facilitarnos la vida al mantenernos dentro de "lo
normal" y, por lo tanto, asegurando la compatibilidad con
un enorme universo de procesos y materiales.
Porque proporciona a todos los actores de la
industria electrónica un lenguaje común para
describir atributos de calidad en el diseño y
fabricación de circuitos electrónicos.
Es común que fabricantes y diseña-dores
electrónicos de todo el mundo indiquen a sus
clientes que trabajen de acuerdo a los
estándares IPC para que éstos sepan que
pueden exigir y contar con un nivel definido y
conocido de calidad en los circuitos recibidos.
ESTÁNDARES IPC: ALGUNOS EJEMPLOS QUE SALVAN VIDAS
El universo de conocimiento y criterios tanto de manufactura
como de diseño electrónico que proporcionan los estándares
IPC es enorme, pero es posible presentar algunos ejemplos
ilustrativos para vislumbrar su poder e importancia:
Ojo con el "ojímetro", que nos puede dejar tuertos
Lecciones de magia negra
Poniéndonos de acuerdo sobre "lo bueno" y "lo malo“
¿DÓNDE SE CONSIGUEN?
Probablemente, la mejor forma de obtener un
ejemplar impreso de cualquiera de estas normas sea
a través del sitio web del IPC (www.ipc.org). Algunos
estándares son gratuitos y pueden descargarse del
mismo sitio.
A MANERA DE RESUMEN
Las normas del IPC son una herramienta imprescindible para
adoptar rápidamente prácticas de diseño y fabricación de
electrónica de alta calidad sin tener que pasar por años de
pruebas y errores. Conocerlas nos otorga criterios relevantes a la
hora de evaluar la calidad de los circuitos electrónicos de
nuestros proveedores. Aplicarlas nos deja un paso más cerca de
alcanzar un nivel de calidad comparable al de los países líderes
de la industria electrónica, y lo mejor de todo, sin aumentar
nuestros costos.
Electronic Industries Alliance (EIA)
En español: Alianza de Industrias Electrónicas,
conocida como Electronic Industries Association hasta
1997, es una organización formada por la asociación de las
compañías electrónicas y de alta tecnología de los
Estados Unidos, cuya misión es promover el desarrollo de
mercado y la competitividad de la industria de alta
tecnología de los Estados Unidos con esfuerzos locales e
internacionales de la política.
La EIA tiene establecida su central en
Arlington, Virginia. Abarca a casi 1300
compañías del sector, y cuyos productos y
servicios abarcan desde los componentes
electrónicos más pequeños hasta los sistemas
más complejos usados para la defensa, el
sector espacial y la industria, incluyendo la
gama completa de los productos
electrónicos de consumo.
Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC)
Autodenominada como una “Solid State Technology
Association”, es la rama de la “Alianza de Industrias
Electrónicas” (Electronic Industries Alliance, EIA),
que representa a las áreas de la industria
electrónica en los Estados Unidos para la
estandarización de la ingeniería y desarrollo de
tecnologías basadas en semiconductores.
En 1960, crearon JEDEC como una iniciativa
conjunta de la EIA y la National Electrical
Manufacturers Association (NEMA), para cubrir la
creciente necesidad de estandarización de
dispositivos basados en semiconductores discretos.
En 1970 sus objetivos se extendieron al ámbito de
los, entonces modernos, circuitos integrados.
Está formada por aproximadamente
300 compañías asociadas, que
comprenden fabricantes, distribuidores
y usuarios de componentes basados en
semiconductores.
International Engineering Consortium (IEC)
Favor dirigirse a http://www.iec.org/
Military Standards
MIL-STD-1553 es el estándar militar publicado por el
Departamento de Defensa de Estados Unidos que define las
características mecánicas, eléctricas y funcionales de un
bus de datos en serie. Fue diseñado en principio para su
uso en aviación militar, pero ha terminado por utilizarse
habitualmente en subsistemas embarcados de manejo de
datos en vehículos espaciales, tanto militares como civiles.
Proporciona una interfaz física de línea balanceada dual,
una interfaz de red diferencial, multiplexación
por división en el tiempo, protocolo de comando/respuesta
half-duplex y hasta 31 terminales remotos. Una versión de
MIL-STD-1553, que utiliza cableado óptico en lugar de
eléctrico, es conocida como MIL-STD-1773.
MIL-STD-1553 fue publicado por primera vez en 1973 como
un estándar de la de la U.S. Air Force, y fue utilizado en el
avión de combate F-16 Fighting Falcon. Rápidamente le
sucedieron otros diseños de aviones, entre ellos el F-18 Hornet
y el F-20 Tigershark. Actualmente es ampliamente utilizado
por todas las ramas del ejército de Estados Unidos y ha sido
adoptado por la OTAN como STANAG 3838 AVS. MIL-STD-1553
está siendo reemplazado en nuevos diseños norteamericanos
por FireWire.
American National Standards Institute (ANSI)
El Instituto Nacional Estadounidense de
Estándares (ANSI, por sus siglas en
inglés: American National Standards Institute) es
una organización sin fines de lucro que supervisa el
desarrollo de estándares para productos, servicios,
procesos y sistemas en los Estados Unidos. ANSI es
miembro de la
Organización Internacional para la Estandarización
(ISO) y de la Comisión Electrotécnica Internacional
(International Electrotechnical Commission, IEC).
La organización también coordina estándares del país
estadounidense con estándares internacionales, de tal
modo que los productos de dicho país puedan usarse en
todo el mundo. Por ejemplo, los estándares aseguran que la
fabricación de objetos cotidianos, como pueden ser las
cámaras fotográficas, se realice de tal forma que dichos
objetos puedan usar complementos fabricados en cualquier
parte del mundo por empresas ajenas al fabricante original.
De éste modo, y siguiendo con el ejemplo de la cámara
fotográfica, la gente puede comprar carretes para la misma
independientemente del país donde se encuentre y el
proveedor del mismo.
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
El Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Es una asociación mundial de técnicos e ingenieros
dedicada a la estandarización y el desarrollo en
áreas técnicas.
Con cerca de 425 000 miembros y voluntarios en
160 países, es la mayor asociación internacional sin
ánimo de lucro formada por profesionales de las
nuevas tecnologías, como ingenieros eléctricos,
ingenieros en electrónica,
científicos de la computación,
ingenieros en computación, matemáticos aplicados,
ingenieros en biomedicina,
ingenieros en telecomunicación,
ingenieros en mecatrónica, etc.
Su creación se remonta al año 1884, contando
entre sus fundadores a personalidades de la talla de
Thomas Alva Edison,Alexander Graham Bell y
Franklin Leonard Pope. En 1963 adoptó el nombre
de IEEE al fusionarse asociaciones con el AIEE
(American Institute of Electrical Engineers) y el IRE
(Institute of Radio Engineers).
Según el mismo IEEE, su trabajo es promover la creatividad, el desarrollo y la
integración, compartir y aplicar los avances en las tecnologías de la información,
electrónica y ciencias en general para beneficio de la humanidad y de los mismos
profesionales. Algunos de sus estándares son:
VHDL
POSIX
IEEE 1394
IEEE 488
IEEE 802
IEEE 802.11
IEEE 754
Q U É E S U N C I R C U I T O I M P R E S O
Los Circuitos impresos o PCB (Printed Circuit
Board) consisten en unas placas de sustrato no
conductor que se emplean para el montaje e
interconexión de componentes electrónicos a
través de rutas o pistas de un material
conductor grabadas sobre el sustrato.
DISEÑO
A la hora de construir un circuito impreso, lo
primero que se debe hacer dibujar el diseño original
del circuito impreso tal como queremos que quede
terminado. Este proceso se puede hacer a mano -en
un papel con un lápiz y una regla- o utilizando un
programa de diseño de circuitos impresos.
Este tipo de herramientas recibe el
nombre de herramientas CAD
(Computer Aided Design o Diseño
Asistido por Computador) y, como es de
suponer, es la opción más
recomendable. Existen multitud de
programas que, de una forma u otra,
pueden satisfacer nuestras
necesidades.
Programas para el diseño de circuitos impresos y simulación de esquemáticos:
OrCAD.
FreePCB - Herramienta libre y gratuita para Windows, disponible bajo licencia GPL.
PCB – Herramienta libre para X11.
gEDA – Familia de herramientas EDA, disponibles bajo licencia GPL.
Kicad – GPL PCB suite. Herramienta libre disponible bajo licencia GPL.
EAGLE – Herramienta comercial, existe una versión gratis para amateurs (con limitaciones en el
tamaño de la tarjeta)
Cadstar – Completa herramienta comercial para el desarrollo de PCBs
Cadstar Express – Herramienta de diseño gratis.
Altium Designer – Sistema de desarrollo completo.
Zuken – Software de diseño.
[1]; New Wave Concepts.
Fresadora de pcb – para la realización de prototipos de circuito impreso.
http://www.diptrace.com - Software gratuito (versión freeware) y de muy fácil uso para la creación de
circuitos impresos.
CircuitPeople - visor para archivos Gerber, sin costo Diagrama o esquema electrónico.
FABRICACIÓN: PATRONES
Generalmente en la fabricación de las tarjetas para circuitos impresos se
utilizan circuitos impresos vírgenes. Estos circuitos son bases de sustrato
recubiertas completamente de cobre. A estos circuitos vírgenes se les
eliminará el cobre no deseado utilizando alguna de las siguientes técnicas:
Impresión serigráfica
Fotograbado
Fresado
Impresión en material termosensible
Existen circuitos impresos que tienen capas con
pistas en su interior, a estos circuitos se les
denomina multicapas. En estos circuitos se fabrican
las capas individualmente en laminas delgadas de
sustrato y se unen formando una única tarjeta.
ATACADO
Algunos de los procesos mencionados
anteriormente requieren atacado químico para
eliminar el cobre sobrante. Generalmente se utilizan
ácidos o corrosivos. Los productos químicos mas
utilizados son el Percloruro Férrico, el Sulfuro de
Amonio, el Acido Clorhídrico mezclado con Agua y el
Peroxido de Hidrogeno.
PERFORADO
Las perforaciones, o vías, del circuito impreso se
taladran con brocas hechas de carburo tungsteno,
teniendo especial cuidado en que los orificios
queden centrados en los pads (puntos de soldadura
de los componentes) y sean del tamaño correcto, ya
que si no la conexión no se realizaría correctamente
entre el componente y la vía.
La perforación también permite crear vías de
comunicación entre las distintas capas de un circuito
impreso multicapas.
SERIGRAFÍA
Los dibujos y texto se pueden imprimir en las
superficies exteriores de un circuito impreso a
través de la serigrafía o también por impresión
digital por chorro de tinta. Esto se utiliza
comúnmente para identificar algunos de los
componentes o conexiones o para incluir
información sobre las características de la
tarjeta (fabricante, modelo,…)
SOLDADURA Y MÁSCARA ANTISOLDANTE
Las zonas de montaje de componentes y los pads
suelen metalizarse para facilitar el soldado de los
componentes, debido a que el cobre no se puede soldar
fácilmente. Para evitar problemas de cortocircuitos
entre los distintos componentes, o entre las patas de un
mismo componente, las zonas que no se deben soldar
son recubiertas por un polímetro resistente a la
soldadura (mascara antisoldante).
Se utiliza una plantilla para esparcir
una pasta de soldadura en los lugares
de montaje de los componentes
electrónicos para que tras su montaje
queden firmemente fijados.
MONTAJE Y SOLDADO DE LOS COMPONENTES
Tras el montaje de los componentes electrónicos
se aplica un baño de una aleación soldante para
soldar las patas de los componentes a la tarjeta y
así establecer la conexión.
Pruebas y verificación
Protección y empaquetamiento
AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO
Verificar estas dos paginas y realizar dos
ensayos uno sobre cada pagina de mínimo una
hoja cada uno.
http://www.directindustry.es/prod/lpkf-laser-ele
ctronics/maquina-de-fabricacion-de-circuito-im
preso-9183-36375.html
http://www.madboxpc.com/15-pasos-para-hacer
-una-placa-madre-guia-en-imagenes/