Circuito ImpressoPTC2527 EPUSPGuido Stolfi2005

Circuito ImpressoFunes Essenciais:Suporte Mecnico dos ComponentesPropriedades do Substrato

Conectividade Eltrica do CircuitoTrilhas (cobre)Ilhas (soldagem)Furos de Transpasse (Ligao entre faces opostas)

Circuito ImpressoFunes Secundrias:Dissipao de calorBlindagem EletrostticaElementos de Circuito IndutoresMicrolinhasContatosIdentificao de ComponentesSerigrafia

Processos de FabricaoSubtrativo:Corroso Seletiva de substrato previamente metalizadoAditivo:Deposio seletiva de condutor no substratoFuro metalizado: Interligao (aditiva) entre 2 ou mais camadas condutoras

Materiais para Substratos Fenolite = Papel prensado, impregnado com resina fenlicaVantagens:Baixo custoFacilidade de usinagem (puncionamento)Desvantagens:Baixa resistncia mecnicaBaixa resistncia trmicaBaixa resistncia umidadeDilatao durante processamentoPropriedades dieltricas inferiores

Materiais para Substratos Fibra de Vidro/Epxi (FR-4) = Manta de fibra de vidro tranada, impregnada com Resina Epxi Vantagens:Boa estabilidade mecnicaBoa resistncia umidade Boa resistncia trmica Caractersticas dieltricas satisfatrias Permite fabricao de circuitos multi-camadas Desvantagens:Material abrasivo prejudica usinagem Custo mais elevado que a Fenolite

Materiais para Substratos Fibra de Vidro/Teflon (Duroid) = Manta de fibra de vidro tranada, impregnada com PTFE (Teflon )Vantagens:Propriedades dieltricas excelentes em alta freqncia Desvantagens:Custo elevado Baixa aderncia ao cobre dificulta soldagem

Materiais para Substratos Polister (Polietileno Tereftalato - PET; Mylar ) = Utilizado para circuitos impressos flexveisVantagens:Baixo custoBoa resistncia mecnica e qumica Boas propriedades dieltricas Desvantagens:Baixa resistncia trmica (soldagem difcil)

Materiais para Substratos Poliimida (Kapton ) = Utilizado para circuitos impressos flexveisVantagens:Boa resistncia trmica Boas propriedades dieltricas Desvantagens:Custo mais elevado

Fabricao do Circuito ImpressoProcesso SerigrficoFace simples

Processo FotogrficoFace DuplaMulticamadas

Processo SerigrficoRDOTINTATELASUBSTRATOCOBRE

Processo FotogrficoSUBSTRATOCOBREPHOTO-RESISTFOTOLITO (DIAZO)U.V.Exposio

Processo FotogrficoCOBREAps revelaoAps corroso

Face Dupla com Furo Metalizado

Circuito Impresso Multicamadas

Fabricao: Dupla Face, Furo MetalizadoCOBRE17 a 70 umSUBSTRATO~ 1.6 mmSUBSTRATOMaterial BaseAps Furao

Dupla Face, Furo MetalizadoAplicao de Pelcula Foto-Sensvel(Riston)

Dupla Face, Furo MetalizadoDIAZOP.RESIST,RISTONPHOTO-RESISTExposioFotogrficaAps Revelao

Dupla Face, Furo MetalizadoCOBRE~ 25 umCHUMBO~ 12 umMetalizao comCobre Qumico eEletrolticoGalvanoplastiaCom chumbo e Remoo do Riston

Processos para CorrosoPercloreto de Ferro (FeCl3)Soluo aquosa, concentrao 28% a 42% por pesoBarato, compatvel com photo-resistIncompatvel com mscara de chumbo/estanhoProblemas ecolgicos

Processos para CorrosoPersulfato de Amnia ((NH4)2S2O8)Soluo aquosa, concentrao 20% Relativamente barato, compatvel com photo-resist e mscara de chumbo/estanhoMais lento que percloretoProblemas ecolgicos

Processos para CorrosoHidrxido de Amnia ( NH4 OH )Soluo aquosa, pH 8,0 a 8,8 Compatvel com photo-resist e mscara de chumbo/estanhoPermite operao contnuaBaixa produo de resduos na placaProblemas ecolgicos menores

Dupla Face, Furo MetalizadoSOLDAAps Corroso e Refuso com Solda Chumbo/Estanho

Aplicao de Mscara de SoldaReduzir curtos no processo de soldagemReduzir volume utilizado de soldaReduzir contaminao da solda por CuProteger circuito de contaminao posteriorProteger contra umidadeImpedir dendritos por eletromigraoIsolao eltrica entre trilhas e componentes

Dendritos por EletromigraoCrescimento cristalino entre dois condutores com cargas opostas, pode ocasionar curto-circuito. d = 0,5 mmV = 10 VT = 85 oCRH = 85%

Filamentos Metlicos (Whiskers) Filamentos formados especialmente em superfcies de estanho puro, mesmo na ausncia de campo eltrico ou umidade

Aplicao de Mscara de SoldaAplicao: Serigrafia (tinta epxi), lquido ou filme seco foto-sensvel0.05 a0,15 mm0,1 a 0,15 mm

Circuito Impresso 4 CamadasCOBRE17 a 35 umSUBSTRATO Tip. 0.8 mmMaterial Base(Faces Internas)Aps Exposio,Corroso e Remoo de Riston

Circuito Impresso 4 CamadasCOBRE17 a 35 umCOBRESUBSTRATOSEMI-POLIMERIZADOPreparaoPara Laminao

Circuito Impresso 4 CamadasAps LaminaoTpico1,6 mmAps Processamentodas Faces Externas(Mesmo Processo que Dupla Face)

Exemplo: Plano de Terra (2)

Plano de Alimentao (3)

Face Superior (1)

Face Inferior (4)

Mscara de Solda Superior (TM)

Mscara de Solda Inferior (BM)

Serigrafia de Componentes Superior (TS)

Serigrafia Inferior (BS)

Identificao dos Dimetros dos Furos

Furos Metalizados

Furos MetalizadosRebarbas na furao das camadas internas

Furos MetalizadosErros de registro nas camadas internas

Material: FR-4Flame Resistant, Epxi + Fibra de Vidror = 4,2 tpico (3,8 a 4,4)Coef. Dilatao linear = 12-15 ppm/OC

2 tipos de malhas de fibra de vidro; dimetro tpico das fibras de 3 a 10 m

Resina Epxi

Resina Epxi Multifuncional

Propriedades da Lmina de Cobre Seco transversal e superfcie aderente daFolha de cobre produzida por galvanoplastia

Propriedades da Lmina de Cobre

Densidade(ona/p2)Densidadeg/m2Espessura nominal (m)Espessura(mils)Resistivi-dade(m/sq) oz.152170.681.011 oz.305341.350.492 oz.610682.70.25

Resistncia de Trilhas

Elevao de Temperatura nas TrilhasLaminado de Cobre, 1 oz. (34 m)

Elevao de Temperatura nas TrilhasLaminado de Cobre, 2 oz. (68 m)

Critrios Aproximados para Dimensionamento de TrilhasLargura da trilha: ~ 20 mils /A(trilhas curtas, lmina 2 oz.)

Tenso de ruptura entre trilhas: ~ 5 V/ mil(4 mm = 1 kV)

Linhas de Transmisso (Microstrip)Substrato (r)Plano TerrawthTrilhaEx.:

Zo = 50 Ohmsr = 4.2 (FR-4)h = 0,8 mmw = 1,5 mmt = 35 m

Furao da PlacaGeometria de uma broca (50000 a 150000 rpm)

Qualidade da Furao

Microfuros (Furos Cegos e Enterrados)

Produtividade x Largura de Trilha

Produtividade x Espaamento Mnimo

Regras de Projeto Tpicas (Brasil)Largura mnima de trilha: 8 mils (0,2 mm)Espaamento mnimo: 8 mils (0,2 mm)Dimetro de furos de transpasse: 20 mils (0,5 mm)Dimetro da ilha de transpasse: 36 mils (0,9 mm)Nmero de Camadas: 2 (mximo: 4)

Regras de Projeto Extremas (Brasil)Largura mnima de trilha: 4 mils (0,1 mm)Espaamento mnimo: 4 mils (0,1 mm)Dimetro de furos de transpasse: 16 mils (0,4 mm)Dimetro da ilha de transpasse: 26 mils (0,7 mm)Nmero de Camadas: 6

Teste EltricoCama-de-pregos (para pontos em grade padro)

Teste EltricoCama-de-pregos com transporte lateral(para pontos fora da grade)

Teste EltricoPontas Mveis para teste Seqencial x-y

SoldagemConectividade EltricaFixao MecnicaProteo contra CorrosoSolda mais utilizada: 63% Sn / 37% Pb Ponto de Fuso: 183 oCAcabamento brilhantePode ter 1% de Ag (Solda de Prata)

Tipos de Montagem (SMD)

Soldagem por RefusoSoldagem de Componentes SMD na face superior, com uso de pasta de solda

Aplicao de Pasta de Solda

Bolas de Solda na Soldagem por Refuso

Processo Genrico de SoldagemAplicao de Pasta de SoldaAplicao de Compo-nentes SMDRefusoAplicao de ColaSoldagem porOndaCorte dasPlacasAplicao de Compo-nentes SMDAplicao ComponentesConvencionaisLado ALado B

Soldagem por Onda

Soldagem de Terminais de ComponentesTerminal de Componente SMDTerminal c/ furoCorte transversalde terminal SMD

Solda por Dupla Onda

Perfil de Temperatura na Soldagem

Linha de Montagem para SMD

FluxoSubstncia redutora, dissolve os xidos nas superfcies a serem soldadasResinas orgnicas (cido abitico, cido pimrico)Ativadas ou no com haletos inorgnicos

Solda Livre de ChumboProblema ecolgico: evitar contaminao dos lenis freticos por ChumboPb sendo banido na Comunidade Europia e JapoExemplos de Alternativas:

LigaP. FusoLigaP. Fuso93.6 Sn 4.7 Ag 1.7 Cu216 oC78 Sn 6 Zn 16 Bi134-19695.5 Sn 3.9 Ag 0.6 Cu217 oC91 Sn 9 Zn199 oC99.3 Sn 0.7 Cu227 oC92Sn 3.3Ag 3Bi 1.7In210-21442 Sn 58 Bi138 oC93Sn 3.1Ag 3Bi 0.5Cu209-21243 Sn 56 Bi 1 Ag136.5 oC95.2Sn 2.5Ag 0.8Cu 0.5Sb216-21891.8 Sn 4.8 Bi 3.4 Ag211 oC95.5 Sn 3.5 Ag 1 Zn217 oC

Solda Livre de ChumboProblemas:Custo mais elevadoCorrosoAderncia inferiorIncompatibilidade com alguns revestimentosEfeito termoeltrico 20 a 200 vezes maior

Outras AlternativasFuros de Transpasse:Tinta Condutiva (Ag)Ilhs, micro-rebiteRevestimento:Ouro, NquelSMOBC (Solder Mask Over Bare Copper)Ligaes:Trilhas aditivas com Tinta Condutiva (Ag, C)Wire-Wrap

RefernciasClyde F. Coombs: Printed Circuits Handbook McGraw-Hill, 2001

Micropress Circuitos Impressos

Philips Data Handbook IC26 - 1998