FABRICACION DEL CIRCUITO II

IMPRESO

Diseño de circuitos impresos

Hoy día es casi impensable construir un equipo electrónico sin utilizar un circuito impreso, por lo que puede considerársele como una herramienta más de trabajo. Pero ¿qué es un circuito impreso?

Se trata, simplemente, de los cables de interconexión entre los distintos terminales de los componentes que forman el equipo electrónico. Tales «cables» tienen la particularidad de ser planos; en forma de cinta, y se encuentran «pegados» a una placa que les sirve de soporte. Habitualmente, la misma placa sirve de soporte a los componentes.

Las cintas conductoras de un circuito impreso son de cobre, y se depositan sobre la placa-soporte por electrólisis, procedimiento químico que permite, obtener capas muy finas del material sedimentado. El espesor, además, puede controlarse muy exactamente con tal proceso.

El grosor de las cintas de cobre que suele emplearse es de tan sólo 35 mieras (milésimas de milímetro), aunque en casos especiales pueden también encontrarse otros valores. Este débil espesor hace que las cintas presenten una sección (área transversal) muy pequeña. Por ejemplo, una cinta de 2 milímetros de ancho equivale a un cable de 0,3 milímetros de diámetro.

A su vez, tan débil sección trae como consecuencia una relativamente alta resistencia eléctrica. Una cinta de 0,4 milímetros de ancho y 20 centímetros de largo (que son corrientes en muchos circuitos modernos) tiene 0,25 Q de resistencia. Tales valores pueden llegara ser limitativos en algunos casos.

Otra consecuencia de la pequeña sección es la poca capacidad para manejar corrientes elevadas que tienen tales conductores. Si por la cinta anterior, de 0,4 milímetros de anchura, se hace cácular una corriente de tan sólo lOOmA, la densidad de corriente equivalente es de 7 A/mm2, lo que es una cifra bastante elevada.

ANCHURA CINTA (mm)	DIAMETRO HILO EQUIVALENTES)
	35 (i espesor	70/i espesor
0,1	0,067	0,094
0,2	0,094	0,13
0,5	0,15	0,21
1	0,21	0,30
2	' 0,30	0,42
5	0,47	0,67
10	0,67	0,94

El soporte

La placa que sirve de base a la cinta de cobre debe presentar algunas propiedades. La primera de todas es que debe ser aislante. Se tendrá en cuenta que el aislamiento debe conservarse en cualquier condición climática (temperatura, humedad) y, lo que es muy importante, tanto para corriente continua como para la frecuencia más elevada de señal que vaya a manejar el circuito.

Si, además, la placa va a servir de soporte mecánico a los distintos componentes del equipo, debe presentar también la suficiente rigidez como para no ser deformada por aquéllos. Otras condiciones, como el peso, la facilidad de tratamiento mecánico y otros factores similares sólo serán críticos en determinados casos. Los dos tipos de material más ampliamente utilizados son la baquelita y la fibra de vidrio. La baquelita fue el primer material utilizado cronológicamente hablando, sus características aislantes son buenas, aunque se degradan mucho con la frecuencia de trabajo del circuito. Además, la humedad puede también ocasionar pérdida de aislamiento, por lo que no siempre es el material adecuado.

Modernamente, el material que más se utiliza es, sin duda alguna, la fibra de vidrio, que presenta inmejorables características aislantes, incluso a las más elevadas frecuencias de funcionamiento, y en las más diversas condiciones climáticas.

La fibra de vidrio, además, presenta una mayor resistencia mecánica, y no tiende a resquebrajarse, como suele ocurrir coala baquelita. Tan sólo presenta ésta frente a aquélla una ventaja, y es su precio. Por esta razón, la baquelita suele utilizarse en equipos que manejan señales de frecuencias bajas o corriente continua, o en aquellos casos en que el costo del conjunto sea un factor limitativo importante.

Las Placas

Los circuitos impresos no se fabrican «pegando» las distintas cintas que lo forman sobre el soporte y en el lugar adecuado, sino que siempre se parte de la llamada en la que sobre una de sus caras, o erráas dos si el circuito va a ser de doble cara, está ctepositada una fina lámina (35/i) de cobre electrolítico que la cubre por completo.

Sobre la placa virgen se dibuja (con los materiales adecuados, como veremos en su momento) el verdadero circuito de conexiones que se desee realizar. Todas aquellas zonas de la lámina de cobre que hayan sido tapadas por el dibujo del circuito, se retiran del soporte empleando para ello un disolvente químico.

Por tanto, lo primero que debe confeccionarse es el circuito de conexiones que desea materializarse. Para ello, es necesario partir del esquema del montaje a realizar, que es el «plano» de interconexión entre los distintos componentes empleados.

Dimensiones

Para facilitar la labor de los fabricantes de equipos electrónicos (y de los aficionados), las dimensiones de la mayoría de los componentes están normalizadas, en particular las que se refieren a la separación entre los terminales de los mismos, que son las que más interesan a la hora del diseño del circuito impreso.

Tal normalización supone que la distancia entre los terminales adyacentes de cualquier componente es múltiplo de 0,1" (una décima de pulgada), o lo que es lo mismo, de 2,54 milímetros. Las únicas excepciones las constituyen los elementos que no hayan de ir normalmente sobre circuito impreso (por ejemplo, transistores de potencia), algunos circuitos integrados con los terminales sobre plantilla circular, o los componentes con terminales axiales, que deben ser doblados a la medida adecuada. Una vez en posesión del esquema de conexiones, lo más conveniente es hacerse con los componentes y obtener las dimensiones de cada uno de ellos. El tamaño físico de los mismos decidirá la separación mínima entre ellos, la distancia entre sus terminales, la ubicación de los taladros a realizar, etc.

Como regla práctica, puede codificarse la separación entre terminales como un número entero igual al número de veces que contienen la unidad normalizada (2,54 milímetros). Por ejemplo, las patillas de un circuito integrado CD4011 están separadas una unidad (2,54 milímetros), mientras que la separación entre las dos filas de patillas es de tres unidades (7,62 milímetros). Los terminales de una resistencia de 1/3 ó 1/2W pueden doblarse de forma que entre ellos haya una separación de cinco unidades (12,70 milímetros).

No éxisten reglas fijas para "el diseño del circuito de conexiones". Por lo general, se prefieren conexiones cortas y directas entre terminales. Existe una importante limitación y es que dos pistas de cobre como parece evidente. Tales casos suelen revolverse haciendo que una de las dos pistas en conflicto dé un «rodeo», de forma que evite el cruce. Cuando no quede más solución que cruzar dos cintas, se recurre a hacer un «puente» con hilo de conexión por el lado de los componentes.

Lo primero que debe decidirse es si el diseño se va a hacer sobre placa de una o dos caras de cobre. Los circuitos con componentes discretos pueden ir sobre placa de una sola cara impresa. Los de alto grado de integración suelen requerir doble cara, salvo que se hagan gran cantidad de «puentes». La ventaja de la doble cara es que se resuelven gran cantidad de «cruces», llevando una cinta por cada cara. Por contra, el precio es algo mayor y se presentan problemas de interconexión entre ambas caras y de aislamiento de los componentes.

En circuitos de una sola cara, los componentes se ubican en el lado opuesto al cobre, para evitar cortocircuitos o conexiones fortuitas inadecuadas. En circuitos de doble cara deben ubicarse én el ladp que menor número de cintas contenga; como precaución sumplementaria, es aconsejable dar una capa de barniz aislante antes de colocar los componentes. Es importante hacer el diseño pensando que los componentes se «ven» desde abajo en la cara opuesta a la de su ubicación.

Las cintas de cobre deben guardar una separación juiciosa que elimine la posibilidad de cortocircuitos, resistencia de aislamiento baja o acoples indeseables que perturben el funcionamiento del Circuito. Además, deben ser lo suficientemente anchas para permitir el paso de la corriente que por ellas vaya a circular. _ Es conveniente ensanchar aquella zona de cinta que vaya a : alojar el terminal del componente; se conseguirán mejores conexiones. Además, debe evitarse que dos terminales lleguen al mis-RIO taladro; lo correcto es hacer dos taladros unidos por la cinta correspondiente.