Lucrare tea Crismariuc Gheorghe-Tg Frumos

8/2/2019 Lucrare tea Crismariuc Gheorghe-Tg Frumos

1/60

Clubul Copiilor Tg.FrumosJud. Iasi

Metode de realizare a montajelor

electronice simple

Ing. Crismariuc Gheorghe


2/60

Cuprins

Introducere 1

CAPITOLUL IA. Alegerea schemei de principiu ................................................ 2B. Descifrarea schemei de principiu............................................. 4

CAPITOLUL II1. Elemente pasive de circuit........................................................ 6

A. Rezistoare..................................................................... 6B. Condensatoare.............................................................. 10C. Bobine........................................................................... 14

2. Elemente active de circuit......................................................... 16A. Dioda............................................................................ 16B. Tranzistorul................................................................... 20

3. Componente SMD..................................................................... 25

CAPITOLUL III

A. Cablaje imprimate...................................................................... 29B. Proiectarea circuitelor imprimate............................................... 31C. Realizarea cablajelor imprimate................................................. 36

CAPITOLUL IVCriterii de montare a componentelor................................................ 49Tehnica lipirii componentelor.......................................................... 50Consideraii tehnice privind SMD................................................... 52Aliaje pentru lipit............................................................................. 55

Bibliografie 58

1


3/60

Introducere

Electronica s-a impus definitiv n cele mai diverse domenii ale vieii

contemporane influennd profund dezvoltarea tiinelor, a produciei i chiar modul

de via a oamenilor. Ramur de vrf a economiei naionale, industria electronic a

cunoscut i cunoate o evoluie extraordinar cu multiple aplicaii economico-sociale.Electronica este azi principalul generator de progres tehnic, n contextul

industrial al rilor dezvoltate, contribuind n mod hotrtor la creterea productivitii

muncii, la ridicarea calitii produselor, la introducerea n fabricaie a tehnologiilor

noi, la perfecionarea metodelor de conducere i de organizare a produciei.

Lund n considerare importana acestui domeniu, tot mai muli tineri sunt

atrai de electronic. Primele noiuni pot fi dobndite n cadrul cursurilor gimnazialela orele de Educaie tehnologic, Fizic Cercurile de Electronic din Palate i Cluburi

ale Copiilor sau din coli. Construirea i experimentarea diverselor montaje

electronice are ca rezultat crearea unui produs util avnd satisfacia muncii mplinite.

Electronica i propune aadar s ofere copiilor un bagaj de cunotine care s

permit lrgirea orizontului cunoaterii, completarea cunotinelor primite n coal,

aprofundarea noiunilor de electronic prin acumularea de cunotine teoretice i

cptarea de deprinderi practice.

2


4/60

Capitolul I

A Alegerea schemei de principiu

Realizarea constructiv a unor montaje electronice este determinat denecesitatea de a intra n posesia acestora din diferite motive:

- autodotarea laboratorului;- concursuri i expoziii;- pentru uz personal: avertizoare sonore, jocuri de lumini, amplificatoare,

alimentatoare.La alegerea schemei este bine s inem cont de performanele acestuia, de

piesele disponibile, dotarea laboratorului, competenele acumulate, etc.

Iat cteva criterii hotrtoare n alegerea optim a schemei de principiu:

1. Competenele acumulate:Este un criteriu foarte important, deoarece la nivelul unui colectiv de elevi

stadiul de pregtire este diferit. Astfel, dei noiunile provin din aceeai surs, iarinteresul depus n asimilarea cunotinelor este relativ aceeai, rezultatele obinutedifer.

Deasemenea, nclinaiile i aptitudinile pentru tehnic n general i electronicn special sunt diferite de la individ la individ.

innd seama c electronica este principalul generator de progres, fiindprezent peste tot, n toate domeniile, se impune o continu formare de noi specialiti.

Pasiunea pentru acest domeniu poate fi sdit n clasele gimnaziale n cadrulorelor de fizic, educaie tehnologic, cercuri de electronic din coli i clubul

copiilor.2. Gradul de complexitate al lucrrii:

Se tie c uneori obinem aceleai rezultate sau rezultate apropiate abordndmontaje simple. Sunt ns i situaii cnd este necesar s se abordeze lucrri cu ungrad sporit de complexitate obinnd parametri pe msur.

Concluzionnd, nivelul de pregtire trebuie s corespund cu gradul dedificultate al lucrrii.3. Baza material existent:

Un alt criteriu de care trebuie sinem cont n alegerea unei lucrri, n vederearealizrii ei practice este baza material existent n laborator.

n anumite cazuri se ncepe realizarea unui circuit electronic dei o parte dincomponentele necesare lipsesc n sperana procurrii lor pe parcurs. n acestecircumstane lucrarea nceput va fi abandonat mai devreme sau mai trziu ntr-unanumit stadiu.

Trebuie menionat c un reper ct de mic poate deveni de o importan major.Se recomand aadar ca dup alegerea unei lucrri s se alctuiasc o list a

3


5/60

componentelor electronice, notnd corect tipurile i valorile, precum i tensiunile delucru. Avnd la dispoziie toate componentele sau eventualii nlocuitori, putemdeclana operaiunea de realizare practic trecnd la urmtoarea etap. Avnd

procurate componentele electronice putem trece fr risc la conceperea cablajuluiimprimat unde orice detaliu este important.4. Existena aparaturii de verificare i reglaj:

Activitatea de realizare a circuitelor electronice presupune existena unei dotri

cu aparate i dispozitive de msurare, verificare i reglaj: AVO-metru, capacimetru,beta-metru, frecvent-metru, osciloscop, generator de semnal etc.5. Realizarea n stadiu de experiment a montajului pe bancul de prob:

Considernd condiiile menionate ca fiind ndeplinite nainte de realizareapropriu-zis a montajului electronic, este indicat s-l realizm pe bancul de probavnd astfel posibilitatea s eliminm eventualele greeli de tipar sau de concepie,gsind adevrata valoare a componentelor prin tatonare.

Figura 1: Schema de principiu (electric)

4


6/60

B Descifrarea schemelor de principiu

Realizarea practic a montajelor electronice au o influen deosebit asupraelevilor dezvoltndu-le creativitatea i spiritul de iniiativ.

n momentul intrrii n posesia schemei de principiu constatm c este compusdintr-o multitudine de semne convenionale (radio-simboluri) reprezentnd diferitecomponente electronice active i pasive legate ntre ele prin linii drepte verticale i

orizontale (uneori oblice) ntrerupte etc.Descifrarea schemei alese ncepe nc de la transcrierea acesteia. Aceastoperaie se face ncepnd cu piesa cea mai important (tranzistor, circuit integrat). ncazul existenei unui anumit numr de componente active transcrierea se ncepe dinzona stng a schemei continund cu celelalte circuite i componente.

Cu aceast ocazie se realizeaz o recunoatere a componentelor (active saupasive) necesare i dispozitivelor, procurarea eventualelor echivalene, dar i atraseelor care interconecteaz aceste piese pe care le vom denumi elemente de circuit.

Elemente de circuit:

Linie de contact

Linii de circuit n contact

Linii de circuit fr contact

Legare la mas

5


7/60

Legare la pmnt

Ecranul sau blindajul

Cuplaj mecanic ntre dou elemente reglabile

Contact normal deschis

Contact normal nchis

Element galvanic

Lamp de semnalizare bec

6


8/60

CAPITOLUL II

1. ELEMENTE PASIVE DE CIRCUIT

A.Rezistoare:1. Prezentare general:

Rezistorul este componenta electronic pasiv cea mai utilizat n circuiteleelectronice. n practic se mai folosete i denumirea de rezisten.

Definiie: Rezistorul este componenta electronic pasiv care are proprietateade a se opune trecerii curentului electric.

Simbolul grafic pentru rezistor este:

Figura 2: rezistena

Unitatea de msur a rezistenei este ohmul

i are ca multipli kiloohmul (K) i megaohmul (M) ntre care exist relaiile: 1M= 103K = 106.

2. Parametrii rezistoarelor:Valoarea nominal este mrimea rezistenei marcat (n clar sau n codul

culorilor) pe corpul rezistorului.Exemplu: 1,5K 1K5 ; 100 100 ; 1,2M 1M2.Valorile nominale sunt standardizate i formeaz serii de progresii geometrice

notate cu E6: E12: E24. Numrul seriei arat cte valori nominale se gsesc ntr-odecad, adic n intervalul 1-10, 10-100 etc. (a se vedea tabelul seriilor de valori).

Tolerana reprezint abaterea maxim exprimat n procente, a valorii reale arezistenei fa de valoarea ei nominal.

Exemplu: un rezistor cu valoarea nominal de 10K i tolerana 20% poateavea orice valoare cuprins ntre 8 i 12K.

Cu ct tolerana este mai mic cu att valoarea real este mai apropiat de ceanominal.

Seriile de valori nominale i clasele de toleran a rezistoarelor:Seria E6 E12 E24 E48 E96 E192

Tolerana 20% 10% 5% 2,5% 1,25% 0,6%

Codificarea literar a toleranei valorii rezistenei:Litera B C D F G I K M

Tolerana 0,1 0,25 0,5 1 2 5% 10 20Puterea disipat maxim este cea mai mare putere de c.c. sau c.a. la care

rezistorul poate lucra sigur un timp ndelungat n condiii de mediu exteriordeterminate T=+250C.

7


9/60

Figura 3: Mod de notare n schem a puterilor de disipaie pentru rezistoare

Tensiunea nominal reprezint tensiunea care poate fi aplicat la bornelerezistorului n condiii normale ale mediului nconjurtor fr ca rezistorul s sedistrug.

3. Clasificarea rezistoarelor:Rezistoarele pot fi:

- Liniare:

fixe: bobinate peliculare volum

reglabile: poteniometre:

chimice bobinate

semireglabile

- Neliniare termorezistoare varistoare fotorezistoare.

4.

8


10/60

Simbolizarea rezistoarelor:

Figura 4: Simboluri grafice pentru rezistoare:a-rezistor cu rezistena fix; b-poteniometru; c-rezisten semireglabil;d-termistor; e-varistor; f-fotorezistor; g-rezistor cu priz intermediar;

h-rezistor cu rezisten reglabil

5. Marcarea rezistoarelor n codul culorilor:Const n aplicarea a patru inele colorate pe corpul rezistorului. Codul culorilor

se utilizeaz pentru marcarea mrimii rezistenei nominale i a toleranei pe rezistoareminiatur, pe care aceste mrimi u se po scrie n clar. Acest sistem de marcare areavantajul c valoarea unei rezistene se poate citi indiferent de poziia pe care o are

piesa n montaj.

Codul culorilor la rezistoare este prezentat n tabelul urmtor:

CuloarePrima cifr:

A

A doua cifr:

B

Coeficient de

multiplicare: C

Tolerana:

DNegru 0 1Maro 1 1 10 1%Rou 2 2 102 2%Portocaliu 3 3 103Galben 4 4 104Verde 5 5 105Albastru 6 6 106Violet 7 7 107Gri 8 8 108Alb 9 9 109

Auriu 10-1 5%Argintiu 10-2 10%Nici o culoare 20%

Tabel 1: Codul culorilor la rezistoare

R=ABx10cD

9


11/60

Exemplu:

A Galben 4B Violet 7C Rou 102D Auriu 5%

R=AB10cD=471025%=4700 5%=4,7K 4K7.

6. Conectarea rezistoarelor n circuit:n circuitele electronice, uneori este nevoie de o anumit valoare de rezisten

care nu se gsete ca valoare nominal n seriile de valori; prin conectarea n serie,paralel sau mixt (combinat) a mai multor rezistoare se poate ajunge la valoareadorit.

Conectarea n serie: (figura 5)

Re=R1+R2

Re=R1+R2++Rn==

n

1i

iR

Conectarea n paralel: (figura 6)

21

21

e21e RR

RR

RR

1

R

1

R

1

+

=+=

=

=+++=n

1i in21eR

1

R

1

R

1

R

1

R

1

10


12/60

Conectarea mixt: (figura 7)

43

4321e RR

RRRRR

+

++=

B.Condensatoare:1. Prezentare general:

Condensatorul este o component electronic pasiv, care, alturi de rezistoreste utilizat frecvent n circuitele electronice.

Definiie: Condensatorul electric sau capacitorul este un dispozitiv compus dindou armturi desprite printr-un dielectric care are proprietatea de a acumula sarcinielectrice.

Simbolul grafic pentru condensator este: (figura 8)

Unitatea de msur a capacitii este faradul F. n practic faradul este o unitatede msur foarte mare. De aceea se folosesc multiplii acestuia: microfaradul (F),nanofaradul (nF) i picofaradul (pF).

1F=106F=109nF=1012pF1F=103nF=106pF

2. Parametrii condensatoarelor:Capacitatea nominal reprezint valoarea nscris pe corpul condensatorului.

Pentru condensatoare cu cn1F capacitatea nominal respect valorile normalizatedin seriile E6, E12, E24 (vezi tabelul seriilor de valori).Tolerana reprezint abaterea maxim a valorii reale a capacitii fa de

valoarea ei nominal. Dac pentru condensatoarele sub 1F se respect valorilecorespunztoare seriei de valori, pentru cn>1F valorile nominale i toleranele depindde firma productoare. Pentru condensatoarele electrolitice se dau de obicei tolerane

11


13/60

nesimetrice: (0%+50%), (0%+80%), (-10%+30%), (-10%+50%), (-10%+100%) sau(-20%+80%).

Capacitatea real a unui capacitor poate fi diferit de capacitatea nominaldatorit unor factori ca: precizia tehnologiei de fabricaie, tensiunea i frecvena delucru, temperatura i umiditatea mediului ambiant, timpul de stocare.

Tensiunea nominal un este tensiunea continu maxim sau tensiuneaalternativ eficace maxim care poate fi aplicat continuu la terminalele

condensatorului.Valorile uzuale ale tensiunii nominale sunt:6, 12, 16, 25, 40, 63, 70, 100, 125, 250, 350, 450, 500, 650, 1000.

3. Clasificarea condensatoarelor:a) Dup natura dielectricului:

- cu dielectric gazos (vid, aer, gaze)- cu dielectric lichid (ulei)- cu dielectric solid- cu oxid metalic-electrolitice (Aluminiu, Tantal, Niobiu)

b) Din punct de vedere constructiv:- fixe - ajustabile - variabilec) Dielectrici uzuali:

- vid - ceramic - bachelit - aluminiu- aer - porelan - polietilen - tantal- ap - mic - poliester - niobiu- hrtie - sticl de cuar - teflon4. Simbolizarea condensatoarelor:

Figura 9: Simboluri grafice pentru condensatoare:a) i b)- simbol general pentru condensatoare; c)- condensator variabil;

d)- condensatoare variabile duble; e) i f)- condensator ajustabil (trimer);g), h) i i)- condensator electrolitic; j)- condensator de trecere

12


14/60

5. Marcarea condensatoarelor n codul culorilor:Marcarea n codul culorilor este aplicat mai ales condensatoarelor ceramice.

Citirea indicaiilor colorate pentru acest tip de condensatoare se face ncepnd de laterminale.

Figura 10: Marcarea n codul culorilor pentru condensatoarele ceramice:

1- coeficient de temperatur;2-prima cifr3- a doua cifr

4- coeficient de multiplicare5- toleranaTabel 2: Codul culorilor pentru condensatoare:

1 2 3 4 5Capacitatea Tolerana

Culoarea Coeficient detemperatur

10-6

oC

Prima cifr A doua cifr Factor demultipicare

pFpentruC10pF

Negru 0 0 0 1 2 20Maro -33 1 1 101 0,1 1Rou -75 2 2 102 0,25 2Portocaliu -150 3 3 103 - 3Galben -220 4 4 104 - -Verde -330 5 5 - 0,5 5Albastru -470 6 6 - - -Violet -750 7 7 - - -Gri -2200 8 8 - - -

20+30Alb +120 9 9 - 1 10Auriu +100 10-1

Argintiu6. Conectarea condensatoarelor n circuit:

Ca i n cazul rezistoarelor i capacitoarele se pot grupa n serie, paralel saumixt.

13


15/60

Conectarea n serie: este echivalent cu o mrime a distanei dintre armturi;capacitatea total va fi mai mic dect fiecare din capacitile componente.

21

2

21t CC

CC

C

1

C

1

C

1 1+

=+=

Figura 11

n21t C1

C1

C1

C1 +++=

Conectarea n paralel: efectul este similar cu mrimea suprafeei armturilor:

Ct=C1+C2

Figura 12

Ct=C1+C2+...+Cn

Conectarea mixt:Figura 13

4321

21t CCCC

CCC ++

+

=

14


16/60

C.Bobine:1. Prezentare general:

n jurul unui conductor parcurs de curent electric se formeaz un cmpmagnetic.

Definiie: bobinele electrice sunt componente electronice pasive constituitedintr-un sistem de spire n serie care nlnuiesc acelai circuit magnetic, fie pentru a

produce o anumit tensiune magnetomotoare (cnd spirele sunt conduse de curent

electric) ca proprietate a unui circuit electric de a se opune oricrei variaii acurentului electric ce-l parcurge, fie pentru a fi sediul unei tensiuni electromotoareinduse (cnd circuitul magnetic e strbtut de flux magnetic variabil n timp) ca

proprietate a bobinei de a acumula energie n cmp magnetic.Simbolul grafic pentru bobin este:

Figura 14Unitatea de msur a inductanei se numete Henry (H) care are ca submultiplimilihenry (1mH=10-3H), microhenry (1H=10-6H) i nanohenry (1nH=10-9H).

Structura bobinelor: datorit diversitii foarte mari a bobinelor utilizate nradioelectronic nu exist o producie de serie mare (standardizat).

Elementele componente ale unei bobine sunt:

Figura 15: Structura bobinelor:1. carcasa; 2. bobinajul; 3. miezul.

Carcasa: suportul pe care se nfoar conductorul bobinei.nfurarea (bobinajul)Miezul: intr n componenta majoritii bobinelor, deoarece permite obinerea unor

inductane de valori mai mari i reglabile.

Ecranul: este facultativ i se utilizeaz pentru a nltura potenialele cuplajeparazite.

15


17/60

2. Parametrii caracteristici ai unei bobine:- inductana L- rezistena total de pierderi- factorul de calitate- capacitatea (parazit) proprie- stabilitatea (parametrilor bobinei)- puterea, tensiunea i curentul maxim admise pentru a nu produce transformri

inversabile n bobin.3. Simbolizarea bobinelor:

Figura 16: Simboluri folosite pentru bobine:a),b),c)- inductan, bobin, nfurare semn general; d)- inductana cu miez magnetic;

e)- inductan variabil continuu cu miez magnetic;f)- inductan semivariabil cu miez magnetic.

4. Aplicaii ale bobinelor:Transformatorul dou sau mai multe bobine cuplate, ansamblate pe acelai

miez magnetic formeaz un transformator.Simboluri:

Figura 17:a,b transformator simbol general (1. primar; 2. secundar)

c transformator cu dou nfurtori secundareClasificare:

- transformator cobortor de tensiune, se folosete pentru obinerea de tensiuni maimici dect cea de reea (inclusiv obinerea tensiunii de reea din reele de nalttensiune);- transformator ridictor de tensiune (circuitele de alimentare a tuburilor cinescop etc);- transformatoare separatoare de tensiune 1/1;- transformatoare de semnal.

2. ELEMENTE ACTIVE DE CIRCUIT

MATERIALE SEMICONDUCTOARE:

16


18/60

Materialele semiconductoare se situeaz din punct de vedere electric ntremetale i izolatoare. n anumite condiii, materialele semiconductoare pot conducecurentul electric. Pentru utilizarea materialelor semiconductoare (Ge, Si) la fabricareacomponentelor electronice, n reeaua lor cristalin sunt introduse controlat impuritidonoare (fosfor, arsen, etc) sau acceptoare (bar, aluminiu, galiu, etc) de electroni.

n funcie de natura impuritii se obin semiconductoare de tip n care au unsurplus de electroni, sau de tipp care au un surplus de goluri, golul reprezentnd

lipsa unui electron din reeaua atomic a cristalului.Contactul a dou semiconductoare, unul de tip p i unul de tip n (numit

jonciunea PN) permite trecerea curentului electric doar ntr-un sens.

Figura 18: Circuitul de polarizare a unei jonciuni p-na- polarizare direct; b- polarizare invers.

A. Diode

DIODA SEMICONDUCTOARE:

Dac se conecteaz polul pozitiv (+) al unei baterii la regiunea P i polulnegativ ( ) la regiunea N electronii vor fi atrai din regiunea P ctre plusul bateriei;acelai lucru se ntmpl i n regiunea N, sarcinile pozitive circulnd spre minusul

bateriei. Dac se schimb polaritatea aplicnd minusul pe regiunea P i plus peregiunea N prin diod nu va trece curentul electric. Deci dioda se caracterizeaz princonductivitate unidirecional.

17


19/60

Figura 19:

a) polarizare n sens direct a diodei; b) polarizare n sens invers a diodei

Definiie: dioda semiconductoare este un dispozitiv electronic format dintr-ojonciune p-n la extremitile creia sunt fixate conductoare de legtur.

Reprezentare grafic:

Figura 20:

Structura unei diode i reprezentarea ei n scheme.Sensul convenional al curentului prin diode.

Dac la anod se aplic o tensiune pozitiv se spune c dioda este polarizatdirect.

DIODE REDRESOARE:Diodele redresoare utilizeaz proprietatea jonciunii p-n de a conduce un curent

relativ mare in polarizare direct i un curent mic neglijabil n polarizarea invers.(figura 21).

DIODE REDRESOARE RAPIDE:Sunt utilizate la redresarea tensiunilor alternative i la comutarea semnalelor cu

frecvena cuprins ntre 1000-100000 Hz.

DIODE DE COMUTAIE:Aceste diode sunt utilizate la comutarea rapid a unor semnale, la detecie n IF,

la mixarea semnalelor n RF.

18


20/60

Figura 21

a) montarea n paralel

b) montarea n serie

c) puntea redresoare

DIODE STABILIZATOARE DE TENSIUNE: (Zenner)Se caracterizeaz prin faptul c funcioneaz, n mod obinuit, n domeniul de

polarizare invers a caracteristicii U I.Reprezentarea grafic este:

Figura 22

Montarea diodelor Zenner se face dup schema:

Figura 23

19


21/60

DIODE VARICAP:Sunt dispozitive semiconductoare a cror capacitate este puternic dependent de

tensiunea aplicat la borne, deci, polarizate invers, pot nlocui capacitoarele variabile.Reprezentarea grafic este:

Figura 24DIODE PIN:Aceast diod are o structur de tipul p i n (o regiune de mare rezistivitate I

cuprins ntre dou regiuni puternic dopate n:p). Comandate de semnalul RAA diodelePIN sunt utilizate la atenuarea controlat a semnalelor de radiofrecven n etajele deintrare a receptoarelor radio i TV.

DIODE SCHOTTKY:Se utilizeaz la receptoarele de foarte nalt frecven, n mixere echilibrate cu

zgomot redus.

Figura 25DIODE TUNEL:Au multiple aplicaii n amplificatoarele i oscilatoarele de microunde.

Figura 26DIODE GUNN:Sunt utilizate n oscilatoare de microunde.

Figura 27

20


22/60

Observaie: s le vedem pe toate:

Figura 28:a-dioda semiconductoare; b i c-dioda Zenner; d i e-dioda varicap;

f-dioda Schotty; g i h-dioda tunel; i-dioda Gunn.

B. Tranzistoare

TRANZISTORUL BIPOLAR:

1. Prezentare general:Definiie: Tranzistorul este un dispozitiv semiconductor compus din dou

jonciuni p-n, formate pe acelai cristal semiconductor determinnd astfel trei regiunidistincte.

Simbolul grafic: (dispunerea jonciunilori simbolurilor tranzistorelor)

Figura 29 a)Tranzistore de tip p-n-p

Figura 29 b)Tranzistore de tip n-p-n

21


23/60

2. Parametrii tranzistorelor:Caracteristicile electrice ale tranzistorului reprezint valori ale unor parametri

indicate de fabricant n scopul utilizrii lui potrivit cerinelor. Fabricantul precizeazntr-o foaie de catalog att parametrii limit de funcionare ai tranzistorelor, ct icaracteristicile de funcionare pentru diferite regimuri de lucru, sub form dediagrame.VcB0 [v] tensiunea colector baz maxim

VcE0 [v] tensiunea colector emitor maximVEB0 [v] tensiunea baz emitor maximIc [mA] curentul maxim de colectorPtot [mW] puterea total disipatTj temperatura maxim a jonciuniih21E - factorul de amplificare n curentfT [MHz] frecvena de tranziieF factorul de zgomot.

3. Clasificare: Dup materialul semiconductor utilizat:

- tranzistore cu germaniu- tranzistore cu siliciu

Se ncearc utilizarea unor materiale cu caracteristici deosebite n anumitecondiii de lucru. Se menioneaz materialele semiconductoare compuse (exemplu:GaAs) i semiconductoarele organice. Dup semnul tensiunii de polarizare:

- tranzistor p-n-p- tranzistor n-p-n

Din punct de vedere al puterii disipate:

- tranzistore de mic putere: P 0,3W- tranzistore de medie putere: 0.3W

5W

Din punct de vedere al frecvenelor de funcionare:- tranzistore de joas frecven: f < 30MHz- tranzistore de frecvene nalte: 30MHz < f 300MHz- tranzistore de frecvene foarte nalte: f > 300MHz

Conform tehnologiei de realizare:- tranzistore cu jonciuni obinute prin CRETERE- tranzistore cu jonciuni obinute prin ALIERE- tranzistore cu jonciuni obinute prin DIFUZIE- tranzistore obinute prinEPITAXIE.

22


24/60

4. Moduri de conectare a tranzistorelor:

Figura 30: Tipuri de conexiuni ale tranzistorului:a) tranzistor n montaj emitor comun;

b) tranzistor n montaj baz comun;c) tranzistor n montaj colector comun.

23


25/60

Tipul conexiuniiMrimea

Emitor comunEC

Baz comunBC

Colector comunCC

Impedana de intrareZi

medie mic mare

Impedana de ieireZe

medie mare mic

Amplificarea n curentAi

mare10-100


26/60

Figura 32: Montaj Super D Figura 33: Montaje cascod

Tranzistorul cu efect de cmp (T.E.C. i M.O.S. T.E.C.)

Figura 34: Structura i simbolul tranzistorului cu efect de cmp

Tranzistorul unijonciune (dioda cu baz dubl)

Figura 35: Structura i simbolul tranzistorului unijonciune TUJ

25


27/60

3. COMPONENTE SMD

a. Rezistoarele:Sunt de form paralelipipedic asemntoare unor foarte mici crmizi cu

dou zone metalice (cositorite) la capetele opuse, destinate sudrii pe cablaj. Ele sefabric pentru toate valorile, de la 1 la 10 M (inclusiv 0 ohmi pentru trapuri, deobicei de culoare verde i inscripionate cu 0). Marcajul valorii se face cu ajutorul a

trei cifre. De exemplu: cea pe care scrie 224 este de 220 k (22 x 104

). Dimensiunilelor sunt de obicei de 1,6 x 3,2 mm i au puteri de la o optime de watt pn la un sfertde watt i tolerana 5%, 10% sau 20%. Structura i tehnologia de obinere suntsimilare structurii i tehnologiei rezistoarelor cu pelicula de oxizi metalici: pe unsubstrat de alumin Al2O3 de nalt puritate, se depun prin serigrafie, la extremiti,dou zone plane din pelicul de argint-paladiu AgPd, iar ntre acestea pelicularezistiv. Structura i grosimea acestei pelicule sunt determinate de valoarea nominala rezistenei ce se dorete a fi obinut, ajustarea efectundu-se cu un fascicul laser,dup fixarea peliculei rezistive prin tratament termic. Urmeaz apoi depunerea unuistrat metalic la extremitile cipului rezistiv, care asigur circuitul electric ntre

pelicula rezistiv i circuitul imprimat i permite fixarea rezistorului pe placa decablaj. Pelicula rezistiv este protejat cu un strat de glazur.

b. Condensatoare ceramice:Folosite n aceast tehnologie sunt condensatoare multistrat tip cip i sunt

disponibile cu valori ntre 0,5 pF1F i au de obicei dimensiuni mult mai variate,cele uzuale fiind n jurul cotelor 1,6 x 0,8 mm. Sunt caracterizate printr-o marecapacitate specific (capacitate de utilizare pe unitatea de volum). Avnd dimensiunimici i valori nominale n limite largi tind s nlocuiasc celelalte tipuri de

condensatoare folosite n circuitele electronice. Materialul dielectric este o pastceramic. Aceasta prin laminare pe suport, permite obinerea unor folii ceramicefoarte subiri de dimensiuni relativ mari fa de dimensiunile unui condensatormultistrat finit i care va contribui la formarea a n componente identice. Pe aceastfolie se depune prin serigrafie o configuraie de n pelicule de argint-paladiu careconstituie armtura stng a condensatoarelor; pe o alt folie, se depune o configuraiesimilar care constituie armtura dreapt a condensatoarelor. Dup suprapunereaacestor folii n numr diferit de straturi (n funcie de valoarea nominal a capacitiicare trebuie realizat) i presarea lor, urmeaz decuparea cip-urilor condensatoarelori fixarea proprietilor lor prin tratament termic. Prin metalizare la extremitilecipului se asigur o structur de condensatoare legate n paralel structuri pieptene.Sub aceast form de cip neprotejat, condensatorul este folosit n tehnologiastraturilor groase (componente pentru circuite hibride). Zona metalizat care scurt-circuiteaz armturile stng respectiv dreapta servete i pentru sudarea prinlipire a terminalelor din srm de cupru dublu cositorit. Condensatorul este protejat

prin acoperirea printr-un strat de rin epoxidic.

26


28/60

Marcare acestor tipuri de condensatoare se face astfel:- capacitatea nominal se noteaz n clar.- tolerana se noteaz n cod literar: F-1%, G-2%, J-5%, K-10% sau M-20%.- Tensiunea nominal n cod de cifre: 1-25Vcc, 2-50Vcc, 3-100Vcc, 4-200Vcc.

Exemplu: condensatorul marcat 0,56M1 are:Cn = 560nF t = 20% Un = 25V

c. Condensatoare electronice cu Aluminiu:Sunt realizate pentru Cn = 0,1 2,2 F, tolerana 10% 50%, tensiunenominal Un = 6,3 63V i dimensiuni 8 x 3,6 x 3,7 mm sau 12 x 3,6 x 3,7 mm. Auaceeai structur ca i condensatoarele electrolitice cu electrolit lichid: folii dealuminiu asperizate, bobinate mpreun cu straturi de hrtie impregnate n electrolitlichid; totul este nchis n cutie de aluminiu protejat ntr-o capsul de plastic. Douzone metalizate, axiale permit conectarea condensatorului pe PCI.

d. Condensatoare electronice cu tantal:Au aceeai structur ca i condensatoarele cu tantal cu terminale. Se obin

pentru Cn = 0,1 F 100 F, cu tolerana (5, 10, 20)% i Un = 4 50V, iardimensiunile sunt cuprinse ntre limitele: 2,54 x 1,27 x 1,27 mm.

e. Termistoare:Folosite n tehnologia SMD, au coeficient de temperatur negativ i sunt

construite sub forma unor discuri de diametru =2,9 mm, de nlime H = 0,7 3mm, cu dou zone metalice de contact pe o fa a discului. Sunt de valoare nominalde 2,2 k, cu constante B=3,350 4,300K. Exist i termistoare cu coeficient detemperatur pozitiv, dar de asemenea i varistoare miniatur.

f. Rezistoare semivariabile:S-au construit tipuri cermet, simple sau multitur, cu valoare nominal n gama

1500k, de toleran 10, cu Pn = 0,5W (la 850) i dimensiunile 5,1 x 5,1 x 3,8mm sau 6,4 x 6,5 x 5,1 mm.

g. Poteniometri SMD:Sunt executai de obicei pe ceramic (tehnologie RPM rezisten cu pelicul

metalic) i au valori ntre 1010M.

27


29/60

h. Bobinele:Sunt i ele limitate ca performane i ca valoare a inductanei, date fiind

dimensiunile lor foarte mici, fapt ce impune folosirea unui fir foarte subire, iarecranarea lor fiind imposibil, iar n acest caz trebuie s se apeleze la bobinele clasice.Totui, ca ocuri de RF sau chiar pentru miniconvertoare sau surse de comunicaie elefac fa cu succes. Valorile inductanei pentru bobinele construite n aceasttehnologie sunt cuprinse, n funcie de valoarea inductanei ntre urmtoarele limite:

- lungime L=2,794,064mm- lime l=2,032,794mm- nlime H=1,402,54mm- diametrul conductorului 0,270,762mm

i. ntreruptoare SMD:Sunt de obicei de tip baret (mai rar rotative) mergnd de la 2 .. 12 poziii i pot

comuta doar cureni mici (pn la 100 mA). Acest curent limit, relativ mic, nureprezint un impediment, deoarece curenii vehiculai de obicei pe un cablaj cu SMDdepesc rar valori de zeci de mA.

j. Cristale cuar de tip SMD:Se realizeaz ntr-o gam extrem de variat mergnd de la 30KHz .. 20MHz.

Tot aici trebuie amintit i faptul c se produc rezonatoare ceramice pentru radio(455KHz i 10,7MHz) ce pot fi lipite direct pe cablaj (tot SMD-uri).

k. Tranzistorele SMDSe fabric ntr-o gam larg, singura limitare fiind puterea lor, datorit micilor

dimensiuni. Plaja lor acoper de la tranzistorii cu siciliu de joas i nalt frecven

(unii chiar foarte nalt, pn la 25 GHz i mai nou chiar 50GHz) pn la MOS-uri,FET-uri sau TUJ-uri! Tranzistorii bipolari sunt realizai n capsula SOT23, de plasticcu trei terminale scurte (3 x 2,5 mm). Exist pe deasupra i o capsul cu 4 terminale

pentru MOSFET cu dubl gril (SOT143) precum i o capsul de medie putere, pnla 1W, puin mai mare (SOT89).

l. Diode SMD:Se fabrici ele ntr-o gam foarte mare care se extinde pe zi ce trece: varicap

de comunicaie, redresoare (inclusiv puni SMD), zenner, schotky, LED-uri, etc. toaten capsul cilindric (SOD80) sau de tranzistor (SOT23).

28


30/60

m. Circuite integrate SMD:Acoper toata plaja posibil: TTL-uri (clasice, fast sau schotky), CMOS-uri

(inclusiv microprocesoare i microcontroler), RAM-uri statice, EPROM-uri, etc. Toatemicile capsule (DIL, adic dual in line, 8 pn la 28 sau mai muli pini) sunt botezateSO8 .. SO28 dup prescurtarea Small Outline urmat de numrul de piciorue.Pentru circuitele ce au un numr foarte mare de pini se apeleaz la capsula tip PlasticLeaded Chip Carrier sau PLCC care pot avea peste 80 de terminale (deci mai mult de

40 pe fiecare latur!). Pentru cei care au avut prilejul s priveasc ntr-un PC, peisajulpopulat cu astfel de componente a devenit ceva familiar.

Lista nu este exhaustivi e bine de reinut c aproape orice component clasicexist i n varianta SMD (sau se ncearc a se realiza acum!). Toate componentelespecifice acestei tehnologii sunt livrate n benzi cu capsule, bobinate pe role, nmagazii speciale sau n vrac, n funcie de echipamentul automat de poziionare aflatn dotare.

29


31/60

Capitolul III

A. CABLAJE IMPRIMATE:

Utilizarea cablajelor imprimate constituie la ora actual o tehnic universal de(inter) conectare a componentelor electronice att n echipamentele electronice

profesionale, ct i n cele de larg consum.

1) Avantajele folosirii cablajelor imprimate:- permit reducerea volumului i masei circuitelor electronice prin creterea densitiide montaj a componentelor electronice;- contribuie la creterea siguranei n funcionare a circuitelor electronice prineliminarea firelor de legtur ntre componente;- conduce la simplificarea operaiilor de asamblare, la reducerea duratei de excuie i

permite automatizarea lor n cazul unor producii de serie;- reduce cazurile de montare greit a componentelor electronice i asigur o bunreproductibilitate a montajelor;

- asigur montaje cu o bun comportare la aciuni mecanice (vibraii, ocuri) iclimatice (cldur, umiditate);- contribuie la miniaturizarea montajelor electronice i, deci a echipamentelor nansamblu;facilitarea interconectrii uoare a blocurilor funcionale n cazul unor montaje demare anvergur;- montajele realizate folosind metoda circuitelor imprimate sunt comode n exploatare,se pot monta i demonta cu rapiditate;- de asemeni, confer un aspect de produs finit, avnd o estetic deosebit deoarece nlocul unei dispuneri haotice a conexiunilor se obine o plcu cu o distribuie regulat

a componentelor montate pe ea.

2) Suportul placat:Materialul semifabricat utilizat pentru realizarea cablajelor imprimate este

suportul sau stratificatul placat cu cupru. El se realizeaz prin lipirea unei folii decupru pe un suport izolant, cu ajutorul unui adeziv.

Figura 36: Suportul placat:1. suportul izolant; 2. adezivi; 3. metalul de placare.

30


32/60

3) Clasificare:Cablajele imprimate simplu strat (figura 36) sunt cablaje care sunt folosite n

realizarea echipamentelor electronice de larg consum; datorit preului lor sczut are olarg rspndire n rndul masei mari de amatori.

Cablaje imprimate dublustrat(figura 37) au avantajul c pot asigura o densitateridicat a componentelor, la un pre de cost relativ cobort. Acest gen de cablaj esteabordabil de ctre amatorii cu un nivel mai ridicat de pregtire.

Figura 37: Cablaj imprimat dublustrat:1-suportul izolant; 2-trasee faa superioar; 3-trasee faa inferioar.

Cablaje imprimate multistratse folosesc la montarea componentelor electronicecu mai multe terminale n cazul n care nu putem folosi cablaje imprimate dublustrat.

Numrul de straturi se determin prin mprirea schemei electrice (de implantat) pereele de circuite funcionale astfel nct fiecare circuit funcional s fie dispus pe unstrat. Evitarea influenei reciproce ntre straturi se realizeaz prin dispunerea raionala straturilor, unul fa de altul, sau prin introducerea de straturi ecran. Acest tip decablaj este inaccesibil la nivelul de amator.

Dup tipul suportului izolant cablajele imprimate se mpart n:- cablaje imprimate rigide;-

cablaje imprimate flexibile;* reducerea greutii i volumului cu ccs 50-80%* disiparea termic mbuntit* reducerea costului

Acest tip de cablaj tinde s nlocuiasc formele de cablu filare care fac legturantre diverse blocuri ale echipamentelor electronice ct i cablajele imprimate rigide.Grosimea cablajelor imprimate flexibile, de obicei, nu depete 0,5 mm.

Exist posibilitatea realizrii de cablaje pe suporturi metalice utiliznd plci dealuminiu oxidat avnd ca avantaje:- o mai bun evacuare a cldurii dezvoltate n cablaj;

- o mai mare rigiditate mecanic;o fixare mai sigur a componentelor.

31


33/60

4) Caracteristici ale suportului placat:Dimensiunile suportului placat cu cupru difer de la fabric la fabric, cele mai

frecvent ntlnite fiind cu valorile 900x900 sau 900x1800 mm.Grosimea placatului este reglementat prin norme sau standarde. (tabelul 4)

Grosimea totala suportului placat (mm)

Tolerana(mm)

0,15 0,30 0,050,30 0,80 0,075

0,80 0,11,6 0,22,4 0,33,2 0,3

Tabelul 4Aderena foliei de cupru pe suport nu trebuie s fie influenat de diversele

tratamente termice i chimice impuse de tehnologia de realizare a cablajului imprimat.Rezistena mecanic la dezlipire este de 2-2,5 kg/cm2. Rezistena la oc termic trebuies fie mare.

B. PROIECTAREA CIRCUITULUI IMPRIMAT

Este o etap deosebit de important de care depinde funcionarea nc de laprimele probe , la parametrii propui a circuitelor electronice propuse.

Proiectarea desenului de cablaj se realizeaz pe hrtie milimetric sau pe hrtiede matematic. Liniile orizontale i verticale de pe foaia pe care se lucreaz formeazo reea de coordonate.

Figura 38

Pasul reelei de coordonate determin densitatea de montaj pe cablul imprimat(figura 38). Conform recomandrilor C.E.I. acest pas este de 2,54 mm. Totui foartemulte ri au adoptat pasul 25 mm care este compatibil cu sistemul metric. n funciede distana dintre terminalele componentelor cu mai multe terminale (circuiteleintegrate) pasul reelei poate fi 1,25 mm.

32


34/60

Centrele gurilor de fixare i de conectare, ca i suprafeele de contactare(lipire) trebuie s se dispun n modurile reelei de coordonate.

Figura 39: Dimensiuni folosite n realizarea desenului de cablaj.

Diametrele minime ale gurilor pentru fixare i pentru conectareacomponentelor determin n mare msur densitatea de montaj pe cablaj: ele trebuies fie n concordan cu diametrul terminalelor componentelor i cu grosimeasuportului izolant. (tabelul 5)

Diametrul guriiDiametrul terminalului componentei

(mm) Nemetalizate(mm)

Metalizate(mm)

0,40,60,81,01,21,5

0,60,81,01,31,51,8

0,61,11,31,51,82,0

Tabelul 5n activitatea de realizare (proiectare) a desenului de cablaj se va ine cont de

urmtoarele reguli:- gabaritul componentelori de poziia pe care acestea urmeaz s le ocupe;- conductoarele imprimate se dispun pe liniile reelei de coordonate sau sub un unghide 450;- desenul va cuprinde toate legturile dintre piese nct conexiunile dintre acestea snu se intersecteze;- cu ct limea conductoarelor este mai mic cu att densitatea de montaj pe cablaj va

fi mai mare;- limea traseelor, dari distana ntre acestea se stabilesc n funcie de intensitateacurentului care l parcurge i de cderea de tensiune admis pe conductor de rezistenamecanic necesar;- configuraia final a desenului de cablaj trebuie s evite formarea unor impedanesau capaciti parazite, sau dispunerea lor n apropierea circuitelor de alimentare.

33


35/60

Conductoare imprimate:Conductorul imprimat constituie elementul de baz al unui circuit imprimat; un

conductor imprimat const din conductorul propriu-zis i din prile sale intermediaresau finale suprafeele de contact cu gurile de montaj (pastilele de lipire) pe care selipesc terminalele componentelor sau conexiunile cu circuitele exterioare sau alte

blocuri.Conductorul ndeplinete diferite funcii care depind de circuitul din care face

parte; aceste funcionaliti diferite condiioneaz diferite cerine.

Figura 40

Limea conductorului imprimat depinde n principal de:- intensitatea curentului care l parcurge;- cderea de tensiune admis pe conductor;- rezistena mecanic necesar;- tehnologia de execuie a circuitului imprimat respectiv.

Datorit formei lor aplatizate, care determin o suprafa de radiaie termicmare, conductoarele imprimate cedeaz uor la cldur i ca urmare admit densitimari de curent, mai mari dect n cazul conductoarelor obinuite. Pentru acesteconductoare imprimate, densitatea de curent admis n mod normal este de 20 A/mm2.Dac se respect aceast densitate de curent conductorul imprimat practic nu se

nclzete.De obicei conductoarele imprimate se execut din folie de cupru cu grosimea de

0,05 mm i n acest caz pe fiecare mm linie lime a conductorului se poate admite uncurent pn la 1A.

Pentru conductoarele lungi, prin care trec cureni mari, trebuie s se verificecderea de tensiune U pe conductor:

U=IRl/1000unde:

I intensitatea (curentul) n A;

l lungimea conductorului n mmR se ia din tabelul de mai jos:

Dimensiunile conductoruluicu grosimea 50 m

Limea [mm] Seciunea [mm2]

Rezistena conductorului[/m]

0,5 0,025 1

34


36/60

123

0,050,1

0,15

0,50,250,17

Distana minim necesar dintre conductoare pentru evitarea strpungeriidepinde de tensiunea dintre cele dou conductoare; se stabilete conform tabelului:

Intervalul dintre conductoare [mm] Tensiunea de lucru maxim

admisibil [V]0,5123

200330550700

n condiiile unui laborator de amator n care chiar o distan de 0,5 mm ntreconductoarele imprimate se obine cu destul greutate nu trebuie s se mearg ladistanele ct mai mici.

n unele cazuri este important s se cunoasc capacitatea parazit Cp dintre

conductoare n urmtoarele situaii:

n cazul conductoarelor dispuse pe o singur fa cablat se folosete diagramadin figura 41.a calculat pentru pertinax cu grosimea de 1,5 mm.

n cazul circuitelor imprimate duble capacitatea parazit dintre conductoareledispuse pe fee opuse se obine cu ajutorul diagramei din figura 41.b.

Dac unul dintre conductoare este mai lat dect cellalt cu mai mult de 2,5 ori(figura 41,c i d), atunci capacitatea obinut cu diagramele din figurile a) i b) senmulete cu coeficientul 1,25.

Accesul la componente trebuie s fie ct mai uor pentru o eventual nlocuiresau pentru ajustri i reglaje.

35


37/60

Figura 41

n cazul abordrii montajelor complexe se apeleaz la o structurare modularbazat de regul pe etajele funcionale, modulele astfel realizate fiind conectate cuajutorul unor mufe (conectoare) pe o plac de baz.

nc de la proiectare va trebui s inem seama de funcionalitatea unorcomponente. Astfel n montaj pot exista rezistoare de wataj mare care, prin cldura ceo degaj, pot influena buna funcionare a componentelor vecine.

n cazul tranzistorelor cldura poate duce la ambalarea termic i distrugereaacestora.De asemeni se va evita montarea lng condensatoarele electrolitice, care

datorit cldurii se pot usca n timp.n proiectare vom ine cont de necesitatea unor radiatoare i de gabaritul

acestora.Configuraia final a desenului de cablaj va cuprinde i punctele de alimentare,

cele de ieire i alte conexiuni.Proiectarea desenului de cablaj este o activitate foarte interesanti pun adesea

probleme complexe, care pot avea mai multe soluii.

36


38/60

C. REALIZAREA CABLAJELOR IMPRIMATE

Realizarea (proiectarea) desenului de cablaj constituie o activitate deosebit decomplex att pentru amatori ct i pentru profesioniti. La desenarea cu mnaconfiguraia cablajului depinde exclusiv de pregtirea i experiena profesional a

proiectantului.Aadar aptitudinile i deprinderile necesare pentru activitatea de proiectare a

desenului de cablaj cu o corectitudine i estetic corespunztoare se acumuleaz dupnenumrate ncercri i exerciii desfurate n timp.Pe lng condiiile amintite (tensiuni, cureni, gabaritul componentelor,

influene termice, capaciti parazite, rezistene interne, etc) configuraia final adesenului de cablaj poate fi influenat de:- numrul de componente care intr n componena schemei de principiu(complexitatea lucrrii);- metoda abordat de proiectant (manual sau asistat de calculator);- experiena proiectantului;- performanele ateptate la montajul propus.

1. Criterii de proiectare a desenului de cablaj:Dup o prim etap de alegere a schemei de principiu, de procurare i verificare

a componentelor, de testare a funcionalitii pe bancul de prob, pentru realizareamontajului electronic se trece la urmtoarea etap proiectarea cablajului imprimat.

O etap preliminar se refer la analizarea schemei de principiu (figura 42.a).De fapt, stabilirea componenei active, tranzistor, CI, de la care ncepem sconstruim desenul de cablaj.

Dup stabilirea gurilor de conectare a componentelor de la care se pornete

conceperea desenului de cablaj se vor reprezenta componentele de polarizare.Trebuie menionat c proiectarea poate fi realizat cu vedere dinsprecomponente i cu vedere dinspre cablaj; n aceast situaie componentele sunt privitedintre terminale (pini).

Pentru evitarea unor etape intermediare (de rsturnare n oglind a desenului)este recomandabil de a se aborda a doua variant care dei este mai complex eliminetapele intermediare oferindu-ne varianta final a cablajului.

37


39/60

a.

b.

c. d.Figura 42

2. Tehnologia de montare a componentelor pe suprafa (SMD)

Scurt prezentare: SMD Sub aceast denumire se ascunde cea mai marerevoluie din industria ELECTRONICII actuale. Trecerea rapid de la componenteleclasice prevzute cu terminale sau piciorue de cupru cositorite la cele miniaturizate,direct sudabile pe cablaj a produs un salt calitativ enorm att n privina creteriifiabilitii, ct i n aceea a scderii dimensiunilor subansamblelor.

Nenumratele avantaje ale acestei noi tehnologii explic ptrunderea exploziv

n toate domeniile electronicii: industrie, micro-informatic, telecomunicaii, produsede larg consum etc.

Piesele pentru montarea pe suprafa (fr gurirea cablajului) sunt rezultatulunei evoluii extrem de rapide din domeniul componentelor pasive, dar mai ales acelor active.

Evoluia electronicii trebuie s se supun unor canoane ce au rezultat dinnecesitile (adesea contradictorii) impuse de practic:

38


40/60

- Miniaturizare extrem.- Creterea siguranei n funcionare.- Realizarea de montaje pentru frecvente din ce n ce mai nalte (tehnica

microundelor).- Automatizarea din ce n ce mai accentuat a proceselor de fabricaie.- Reducerea ct mai mult a consumului.

n cursa pentru performan, componentele clasice cu terminale (sau piciorue)

au reprezentat, o frn destul de serioas pentru procesul de robotizare. Miniaturizarealor peste anumite limite devine problematic n marea majoritate a cazurilor, iarpozarea lor manual este nu numai greoaie, dar i periculoas pentru viaa lor(cabrarea acestora n momentul imseriei poate duce la fisurarea sau chiar la rupereaunora chiar nainte de a fi introduse n baia de cositor).

Robotizarea inseriei unor astfel de componente este mai greoaie pentru cterminalele trebuie s treac prin cablajul imprimat i orice mic abatere a cotelorduce la rebut sigur. Mai mult, terminalele i picioruele devin la frecvene mariadevrate inductane parazite ce nu mai pot fi neglijate n proiectare i care limiteaz

performanele circuitelor pentru UHF (ultra nalt frecven) sau n domeniul

microundelor, adic 1 .. 20 GHz. Ca rspuns la aceste necesiti au aprutcomponentele ce se monteaz direct pe cablajul imprimat i care se numesc pe scurtSMD (prescurtare din englez pentru Surface Mounted Devices) i mai rar numitecomponente CHIPS.

De talie mult mai redus dect componentele clasice SMD-urile se sudeazdirect pe cablaj cu terminalele pe mici insulie special desenate de proiectant pecircuit.

SMD-urile prezint urmtoarele avantaje:miniaturizareposibilitatea automatizrii pozriisunt mai rezistente la solicitri mecanice (torsiuni, flexiune, cambraj),

astfel mrindu-se fiabilitatea montajelor executate cu eleinductanele parazite introdu-se de acestea sunt extrem de mici, ceea

ce le face de nenlocuit pentru hiperfrecvene.SMD-urile i-au gsit o utilizare mare n realizarea circuitelor hibride; acestea

sunt componente semiconductoare active sau pasive realizate pe o plachet de aluminsau ceramic (numit substrat) pe care se depun diverse piese tip SMD: rezistoare,condensatoare, inductane, tranzistori, integrate, etc ... pe minicablaje realizate prindepunerea de argint n vid (cu o masc adecvat) care ulterior sunt protejate cu o

vopsea-lac special, sau se introduc n mici cutiue de plastic i turnate rini speciale,din ele ieind doar terminalele. Rezult astfel, o component complex, gata de a fifolosit pentru un anumit scop (de exemplu: un amplificator de joas frecven, unoscilator cu cuar, un etaj de medie frecven pentru TV, etc).

Aceste circuite hibride sunt realizate de obicei n serie mic (mai rar produse nmare cantitate) rezultnd la un pre redus, cu dimensiuni mici, consum insignifiant i

39


41/60

mare fiabilitate. Dac se realizeaz pe cablaje imprimate clasice preul scade i maimult.

Un alt domeniu de mare importan n care se folosesc curent SMD-urile estecel militar. Comportarea excelent a acestora la ocuri i la vibraii le fac de nenlocuitn tehnica rachetelor inteligente, a comunicaiilor, a aparaturii pentru depistareaintelor, etc.

n sfrit SMD-urile i-au fcut rapid apariia i n electronica destinat marelui

public: Hi-Fi, televiziune + video, alarme (auto sau de apartament), telefonie celular,electronica medical etc.Procesul tehnologic de realizare a plcilor de circuit imprimat (a subansamble-

lor) echipate cu astfel de componente este cunoscut sub denumirea de SurfaceMounting Assembley SMA sau Surface Mounted Technology SMT.

Tehnologia de montare a componentelor pe suprafa este o tehnologie n plinascensiune i cteva date statistice i de prognoz pot sugera ritmul de dezvoltare

pentru SMD i SMA. Astfel:- la aceast dat componentele specifice acestei tehnologii au atins 50% din totalulcomponentelor asamblate, iar peste aproximativ 25 de ani componetele cu terminale

se vor utiliza numai n acele aplicaii unde nu se vor putea nlocui din motive tehnicesau economice.- n realizarea plcilor de cablaj imprimat PCI se pot obine reduceri de suprafasubstaniale (n prezent prin folosirea tehnicilor de imprimare i a componentelor dejaexistente sunt reduceri de suprafa de pn la 60%).- costurile de obinere a PCI echipate au sczut la jumtate, iar cheltuielele defabricaie s-au redus cu peste 35%.- tehnologia automat SMA a ajuns n prezent la un nivel al erorilor de poziionare cumult mai mici dect n cazul componentelor clasice.

- productivitatea utilajelor comercializate pentru SMA a depit 500.000 SMD/or,ritmurile de fabricaie fiind fr precedent n industria electronic de pn acum.Multe firme productoare prezint n cataloage sau pe CD-uri nu numai

componentele pe care le fabric (cu toate datele electrice i mecanice), ci iechivalentele cu codificarea lor special.

40


42/60

3. Folosirea calculatoarelor pentru proiectarea cablajelor imprimate

Exist dou programe profesionale folosite la scar mondial: OrCad Si Protel.Acestea ofer facilitile complexe de concepere a schemei de principiu, de simularelogic/analogici de proiectare a cablajelor imprimate lund n calcul parametri cumar fi capacitile parazite ale traseelor, curenii maximi care pot trece pe trasee de oanumit grosime, parametri termici, etc.

Exist programe mai simple, cum ar fi Eagle PCB, care nu dispun de facilitide simulare i nici de altele mai avansate, dar asigur de obicei un timp record detrecere la schema de principiu la cablajul imprimat finit.

Etapele pentru proiectarea unui cablaj imprimat:1. Introducerea schemei electrice de principiu:

Se aleg componentele din librrii de componente i se pun n spaiul de lucru.Se interconecteaz i li se asociaz valori. Componentele pot fi: conectori, circuiteintegrate, tranzistori, rezistene, condensatoare, etc. Componentele exist n librrii cumulte variante de capsule, ce pot fi schimbate la nevoie atunci cnd se va proiecta

cablajul imprimat.2. Proiectarea cablajului imprimat pe baza schemei de principiu:Cablajul este structurat pe layers nivele. Se pot proiecta cablaje cu un

singur nivel (simplu placate), cu dou nivele (dublu placate) sau cu mai multe nivele(multistrat). Din program se pot selecta vizualitatea numai a anumitor nivele. Iniiallegturile ntre componente sunt realizate prin airwires fire n aer. Acestelegturi trebuie transformate n legturi fizice reprezentnd un traseu pe cablaj, traseucare poate fi dus pe mai multe nivele. (Trecere ntre un nivel i altul = via). Trasareatraseelor se poate face manual, automat sau combinat. Programul permite selectareade trasee sau zone pe care s le traseze automat.

Se creeaz un cablaj imprimat pe baza schemei de principiu printr-o comand aprogramului. Componentele vor fi aezate de ctre program pe plac ntr-o distribuiespaial asemntoare cu cea din schema de principiu. Legturile dintre piese vor firealizate prin airwires.

Se reaeaz componentele pe cablaj astfel nct s fie grupate pe modulefuncionale, pentru ca traseele s fie ct mai scurte i mai uor de realizat.

Se redimensioneaz cablajul corespunztor nevoilor.Se introduc sau se modific regulile de trasare automat a traseelor

(autoroute), cum ar fi distana minim dintre dou trasee, distana minim dintre un

traseu i un pin, direciile prefereniale de trasare pentru fiecare nivel (layer), numrulmaxim de treceri de pe un nivel pe altul (vias), etc.Se d comanda de trasare automat a cablajului.Se studiaz cablajul rezultat i eventual se reaeaz unele componente pe plac

sau li se nlocuiesc capsulele cu altele mai potrivite. O parte din traseele afectate se facdin nou airwires i se reia trasarea automat doar pentru ele.

41


43/60

Dac rmn trase n aer (airwire), nseamn c programul nu s-a putut descurcacu setul de reguli ales. Se pot modifica regulile i se poate din nou comanda de trasareautomat, n care noile reguli (mai puin restrictive) se pot aplica doar traseelor

problem. n final se mai fac mici ajustri ale traseelor, pentru un aspect general maiplcut.3. Se tiprete cablajul astfel proiectat, eventual n oglind, pe hrtie. Se taiecablajul n dimensiunea necesar, se mpacheteaz foaie de hrtie i se dau guri cu un

burghiu fin (0,8 mm) conform cu gurile desenate pe hrtie.4. Metode i tehnologii de realizare a cablajelor imprimatePentru realizarea cablajelor imprimate cu mijloace industriale sau artizanale (la

nivel de amator) se pot utiliza peste 30 de metode (tehnologii), grupate n dou maricategorii:a) metode substractive (de corodare) implicnd prelucrarea unui semifabricat

placat cu cupru i obinerea traseelor circuitului imprimat prin nlturarea unorporiuni din folia electroconductoare aderent la suportul electroizolant; ndeprtareaacestor zone se poate face fie pe cale chimic (prin corodare), avnd n prezent cea

mai mare pondere, fie pe cale mecanic prin segmentarea i eliminarea folieib) metode aditive (de depunere) impunnd metalizarea unui semifabricat dinmaterial electroizolant neplacat.

Existi o a treia categorie de metode (mai rar utilizate) metode combinate la care se folosesc tehnologii specifice att metodelor substractive ct i celor aditive.

Aproape n toate cazurile este necesar transpunerea configuraiei circuitului derealizat de pe un desen pe semifabricatul de prelucrat. Aceast operaie se realizeazindustrial (cu metode fografice, serigrafice sau offset), sau artizanal (prin desenaremanual sau vopsire cu ablon i prin pensul sau pulverizator).

Metode de realizarea cablajelor imprimate

Metode substractive(de corodare)larg utilizate

Metode aditive(de depunere)rar utilizate

Metode fotografice Metode serigrafice Metode offset

Figura 43: Metode (tehnologii) de realizare a cablajelor imprimate

42


44/60

Realizarea cablajelor imprimate simplustrat prin metoda de corodare:n ara noastr cablajele imprimate se realizeazaproape exclusiv prin metode de

corodare, transpunerea desenului pe folia de cupru realizndu-se fie prin fotografiere,fie prin serigrafiere.

Procesul tehnologic de realizare a cablajelor imprimate prin metode de corodarecomport urmtoarele etape principale:1. Realizarea desenului de cablaj (la scara 1/1) conform principiilor de proiectare a

cablajelor imprimate.2. Realizarea filmului fotografic.3. Transpunerea (imprimarea) imaginii cablajului de pe filmul fotografic pe suportul

placat cu cupru fie prin metoda foto-serigrafic, fie prin metoda serigrafic.4. Efectuarea unor prelucrri mecanice adecvate (dup realizarea corodrii):

- tiere (decupare)- gurire- debavurare- acoperirea de protecie.

Etape ale unui proces de realizarea cablajelor imprimate

Realizarea desenului

Realizarea ablonului

Transpunerea imaginii cablajuluipe suportul placat

Prelucrri mecanice

Figura 44a. Metoda fotografic:n cazul transpunerii imaginii cablajului imprimat de pe film (fotoablon) pe

semifabricatul placat prin metoda fotografic principalele etape ale procesuluitehnologic sunt prezentate n figura 45.

43


45/60

Transpunerea imaginii pe suportulplacat prin fotografiere

Pregtirea suportului placat

Acoperirea suportului placat cufotorezist

Expunerea la lumin prin fotoablon

Developarea i fixarea

ndeprtarea fotorezistoruluineimpresionat

Corodarea

Acoperirea de protecieFigura 45:

Transpunerea imaginii pe semifabricatul placat, prin fotografiere

Aceast metod permite obinerea unor rezoluii i precizii maxime deci aunor trasee fine de cablaj dar are dezavantajul productivitii sczute i estecostisitoare. Se utilizeaz cu precdere n producia de serie mici de unicate.

44


46/60

Figura 46:

a) pregtirea i acoperirea foliei de cupru a semifabricatului placat;b) prelucrarea stratului de fotorezist negativ (prin expunere, developare-fixare i

ndeprtarea zonelor neexpuse luminii)

b. Metoda serigrafic:Aceast metod realizeaz unii parametri calitativi inferiori celor obinui prin

metoda fotografic (rezoluie: 1,5 mm n loc de 0,5 mm; precizie 0,3 mm n loc de0,15 mm); ea este larg utilizat n producia industrial de mare serie a cablajelorimprimate ntr-uct asigur obinerea unei productiviti maxime i a unui pre de costmai redus permind totodat automatizarea total a procesului tehnologic respectiv.

n acest caz configuraia cablajului imprimat de realizat este protejat contracorodrii prin aplicare unui strat de vopsea (cerneal serigrafic special), cu ajutorulunei site serigrafice specifice.

45


47/60

Transpunerea imaginii pe suportulplacat prin serigrafie

Pregtirea suportului placat

Realizarea sitei serigrafice

Acoperirea suportului placat cucerneala serigrafic

Corodarea

Acoperirea de protecieFigura 47:

Transpunerea imaginii pe semifabricatul placat, prin serigrafiere

c. Metoda corodrii: (sau metoda chimic)Este o metod larg rspndit n producie de serie mare pentru bunuri de larg

consum, accesibil la producerea circuitelor imprimate pentru diverse montajeexperimentale n laborator, precum i n practica amatorilor.

Figura 48: Metoda corodrii

46


48/60

Scopul final al acestei metode const n ndeprtarea poriunilor neacoperite devopsea de pe suprafaa semifabricatului.

Procesul tehnologic de obinere a cablajului imprimat const n urmtoareleoperaii:1. Pregtirea suprafeei: const n debitarea suprafeei necesare dup dimensiunile

finale ale desenului se cablaj i ndeprtarea oxizilor (impuritilor) de pe suprafaafoliei de cupru cu ajutorul unei hrtii abrazive cu granulaie fin.

2.

Transpunerea desenului de cablaj pe suportul placat se poate realiza prin mai multemetode:- obinerea prin trasare cu creionul a liniaturii caietului de matematic i de

producereadirect a desenului de cablaj cu ajutorul tacului de trasat; serecomand ndeprtarea cu radiera a reelei de coordonate dup uscareavopselei;

- obinerea pe folia de cupru a stratifiatului placat prin copierea cu indigoul adesenului de cablaj, imaginea astfel obinut se acoper cu substanaanticoroziv.

- pentru a ne asigura munca de copiere a desenului vom puncta cu ajutorulunui punctator a locurilor unde urmeaz s fie practicate gurile necesareconectrii pieselor, n acest scop se va suprapune peste folia de cupru adesenului realizat pe hrtie.

a. b. c.Figura 49:Transpunerea imaginii

a) desenul de cablaj b) transpunerea imaginii punctarea c) gurirea

nainte de a se trece la trasarea desenului de cablaj se va face gurirea i apoicurirea (Indeprtarea oxizilor, grsimilori a bavurilor formate la gurire). Gurile

astfel obinue le vom uni ntre ele conform desenului, iar traseele vor fi acoperite cusubstan anticoroziv. Folosirea cu predilecie a unuia din aceste procedee rmn laalegerea fiecruia.

47


49/60

Trasarea configuraiei desenului se poate face cu:- toc cu peni- rotring sau trgtor- ac de siring- paint marker

Ca substan anticoroziv putem folosi:- smoal diluat n benzin-

lac de unghii- vopsea pe baz de nitrai- tu serigrafic

Grosimea traseelor este bine s fie de 1 2 mm pentru a se evita clduradegajat n timpul operaiei de lipire.3. Corodarea:3.1Alegerea soluiei substanei de corodare:

Clorura feric FeCl3 se obine turnnd un litru de ap cald (45 500C) ntr-o cuv

de material plastic peste care se vars 1kg. de cristale de clorur feric anhidr (nfuncie de necesiti se pot utiliza cantiti mai mici pstrndu-se proporia). Soluia

gata preparat trebuie nclzit pn la temperatura corespunztoare.Acid clorhidric (50% acid i 50% ap) n care se pun dou trei pastile de perogen

(comprimate folosite la obinerea apei oxigenate) la 100 ml de soluie pentru fiecarentrebuinare.

Acid azotic diluat reacioneaz direct cu folia de cupru fr a fi nevoie decatalizatori sau de o anumit emperatur. Este substana cea mai des utilizat, ntlniti la nivelul amatorilor. Timpul afectat corodrii este determinat de concentraiasubstanei folosite.3.2Operaia de corodare:

Dup ce imaginea traseelor de interconectare a componentelor realizate pe folia decupru s-a uscat urmeaz coradarea. Se introduce plcua de cablaj n vasul de corodarecu laminatul n sus dup care se toarn substana coroziv. Timpul afectat corodriieste determinat de concentraia substanei folosite sau temperatura n cazul n carefolosim clorura feric.

Scopul fiind eliminarea zonelor de cupru neprotejate, este indicat s semonitorizeze procesul la diferite intervale de timp. Corodarea se consider ncheiatcnd cuprul neacoperit cu tu sau vopsea dispare. Uzual corodarea cablajului poatedura ntre cteva minute i o jumtate de or.

O cordare rapid ar putea duce la distrugerea vopselei de protecie, ntreruperea

traseelor de cupru, produsul final putnd ajunge chiar inutilizabil. n cazul unui timpde corodare ndelungat apare fenomenul de subcorodare, conducnd la apariia scurt-circuitelor ntre traseele apropiate.

48


50/60

ATENIE !- manipularea plcuei din tav se face numai cu penseta;- verficarea stadiului n care a ajuns reacia se va face stnd deasupra vasului datoritvaporilor toxici degajai;- dup definitivarea operaiei, substana folosit se va pstra ntr-un vas de sticl nchisetan;- oprirea reaciei se realizeaz introducnd plcua sub jet de ap n vederea eliminrii

totale a soluiei de corodare (prezena ei pe plac poate conduce n timp lamicrocorodri extrem de periculoase pentru viitorul circuit electronic).3.3Verificri i prelucrri finale:

Vopseaua folosit pentru protejarea traseelor se ndeprteaz prin tergere cu ocrp mbibat n nitrodiluant. Se verific integritatea structurii de interconectare. Sendeprteaz eventualele scurt-circuite existente ntre trasee.

49


51/60

CAPITOLUL IV

Criterii de montare a componentelornainte de lipirea terminalelor componentelor pe faa placat a unui cablaj

imprimat se efectueaz amplasarea i implantarea componentelor electronice ngurile prevzute n acest scop, dup urmtoarele reguli:- n fiecare gaur a cablajului se introduce doar un singur terminal;

- componentele se monteaz (de regul) n poziie orizontal cu marcajul n sus i nacelai sens pentru a facilita identificarea componentelor; n cazul necesitii asigurriiunei densiti mari de montare, componentele se pot plasa prin modul de proiectare acablajului n poziie vertical.

Figura 50: Poziionarea componentelor:a) orizontal; b) vertical

- corelaia ntre tipul componentei de implantat i locul prevzut acesteia pe plactrebuie respectat cu strictee pentru a evita operaiile ulterioare de depanare; deasemenea se va acorda atenie unicei poziionri corecte posibile n cazul anumitor

componente (circuite integrate, tranzistori, diode, condensatoare electrolitice);- pentru uurarea montrii componentelor pe plci este necesar formarea prealabil aterminalelor prin tierea i ndoirea acestora la forma cea mai avantajoas pentrumontare i lipire (contactare);- n funcie de tipul componentei de montat i pentru a-i reduce solicitarea termic (n

procesul de lipire) se recomand acele modaliti de formare a terminalelor careasigur att o distan suficient a componentei fa de placa imprimat ct i olungime suficient a terminalelor (permind disipaia cldurii);- ndoirea terminalelor componentelor nu trebuie efectuat prea aproape de corpulacestora, iar raza de ndoire nu trebuie s fie mic (sub 1,5 mm) pentru a nu afectaintegritatea componentelori a terminalelor lor; n toate cazurile se va evita solicitareamecanic prea intens a acestora;

50


52/60

Figura 51

- n general dispozitivele semiconductoare sunt sensibile la oc termic, putnd fidistruse la lipire; este recomandabil fixarea circuitelor integrate pe cablaj prinintermediul unor socluri speciale care se lipesc pe cablaj; n cazul diodelor i altranzistoarelor lungimea mai mare a terminalelor asigur o disipare important acldurii transmise de la punctele de lipire pe cablaj, uneori acest proces fiindcompletat de o penset metalic; se recomand ca dispozitivele semiconductoare s fiemontate la final pentru a nu fi expuse la ocurile termice produse la lipireacomponentelor alturate.

Tehnica lipirii componentelor

Prin operaia de lipire se nelege mbinarea a dou sau mai multe reperemetalice ntre ele la cald cu ajutorul unui metal de adaos. Prile metalice ale pieselori traseelor de cablaj reprezint metalele de baz, iar metalul de adaos reprezintaliajul de lipit. Acesta are temperatura de topire inferioar celui pe care o au metalelede baz.

n zona de lipire este necesar s se realizeze nclzirea la o temperatur care sasigure fluidizarea aliajului de lipit i totodat curgerea acestuia n spaiile liberedintre suprafeele metalelor ce urmeaz a fi lipite. Concomitent, se nclzesc straturilesuperficiale ale metalelor de baz.

Figura 52: Etape de realizare a unei lipituri:a) nclzirea straturilor superficiale ale metalelor de baz;b) aplicarea fludorului; c) ndeprtarea pistolului de lipit.

Atomii din reeaua cristalin a aliajului de lipit capt energii mari i intr ncontact nemijlocit cu atomii metalului de baz. n acest fel n interiorul reeleicristaline au loc schimbri datorit solubilitii reciproce dintre aliajul topit i metalul

51


53/60

pieselor de baz. Apare fenomenul de umezire a metalelor de baz de ctre aliajulde lipit.

Tensiunile superficiale de la suprafeele metal solid aliaj lipire trebuie s fieminime, pentru a obine o umezire bun a pieselor ce urmeaz a fi lipite. Pentru cafora de atracie metale de baz aliaj topit s fie maxim este necesar ca n procesulde lipire suprafeele metalelor de baz s fie protejate contra oxidrii care are locdatorit nclzirii. Pentru acest lucru locul lipirii se acoper cu un flux decapant care

formeaz o barier lichido-gazoas ntre metalele de bazi aer. Fluxul decapant maiare rolul de a dizolva straturile peliculare de oxizi, favoriznd umezirea metalelor debaz cu aliajul de lipit.

Aliajul de lipit n stare fluid ca orice lichid care umezete are proprietti decapilaritate i n acest fel el ptrunde n interseciile dintre piesele care se lipesc.

Operaia de lipire prezint urmtoarele etape: (figura 52)- nclzirea metalelor de baz pn la temperatura apropiat celei de topire a aliajuluide lipit;- topirea aliajului pentru lipit;- umezirea metalalor de baz cu aliajul de lipit n stare lichidi ncrcarea lor cu

acesta;- dizolvarea suprafeei metalelor de baz umezite n zona lipiturii i difuziuneareciproc a celor dou metale (metal de baz metal aliaj de lipit);- rcirea i solidificarea aliajului de lipit care ofer prin solidificare compactizareamecanic a pieselor metalice.

Pentru realizarea lipiturilor ntre prile metalice a componentelori traseelor decablaj, fapt ntlnit n mod frecvent la realizarea montajelor elctronice, sunt necesareurmtoarele:- pistol de lipit sau ciocanul electric de lipit, care reprezint sursa de energie termic

necesar att nclzirii prilor metalice ale pieselor ct i a aliajului de lipit;- materialul (fluxul) decapant care are rolul de facilitare a lipiturii; se recomandobinerea unei soluii prin dizolvarea n spirt a colofoniului (saczului); uzual sefolosete pasta decapant sau colofoniu; se vor evita cu strictee pastele de lipit acide,care se folosesc la lipirea pieselor metalice din fier, deoarece ntr-un procent foartemare fluxul acid corodeaz lipitura n timp i provoac mari neajunsuri n funcionareamontajului electronic;- aliajul de lipit fludor; acesta prezint un amestec de plumb i staniu astfel dozatnct s fie obinut o proporie care s optimizeze rigiditatea mecanic a lipirii itotodat topirea la o temperatur ct mai sczut de circa 1800...2200C; fludorul

prezint o form tubulari n majoritatea cazurilor el conine n interior un fondantsuplimentar care favorizeaz lipirea.

52


54/60

Figura 53: Fludor:1) aliaj de lipit; 2) pasta decapant;

Modul de lucru1. Se cur de oxizi, bavuri i impuriti suprafaa traseelor de cablaj iterminalele componentelor cu mirghel fin.2. Imediat dup mirgheluire traseele de cablaj se acoper cu o pelicul de fluxdecapant (colofoniu dizolvat n spirt sau colofoniu dizolvat n nitrodiluant).3. Se monteaz componentele electronice pe placa de cablaj imprimat. n cazullipirii a dou sau mai multe conductoare se recomand rsucirea lor prealabil.4. Se pregtete instrumentul de lipit n vederea efectu,rii lipirii. n cazulciocanului electric de lipit se las ca vrful metalic din cupru s se nclzeasc, secur de oxizi cu o pil fin, dup care se aplic un strat de colofoniu. n cazul

pistolului de lipit vrful (ansa) se nclzete imediat dup acionarea butonului.5. Se nclzesc piesele metalice ce urmeaz a fi lipite aplicnd pe acesteainstrumentul de lipit i imediat se aplic n acel loc i fludorul pn se formeaz

pictura de aliaj care va forma lipitura propriu-zis.6. Se ndeprteaz de la locul lipiturii nti fludorul, apoi ansa pistolului de lipit.

Tebuie s scoatem n eviden faptul c primul lucru de care depinde func-ionarea unui montaj electronic este calitatea lipiturilor. ndemnarea necesarrealizrii unor lipituri de calitate se capt n timp exersnd.

Consideraii tehnice privind tehnologia montrii pe suprafa a componentelor:

Cu toate c SMD-urile au reputat un succes n industrie, ele au rmas destul depuin folosite de ctre amatori. Aceast timiditate nejustificat se datoreaz, pe de-oparte a lipsei lor din magazine.

Precizm c ele sunt nu numai miniaturizate la maximum, ci i mai ieftine,permind realizarea de montaje nu numai foarte mici ns i foarte fiabile. Astfel,

peste tot unde va fi necesar de a miniaturiza un montaj acesta se poate face cu ajutorulSMD-urilor (radio/modelism, microemitoare, dispozitive de alarm, amplificatoareUHF, etc).

Acestea pot fi utilizate n realizarea montajelor n nalt i foarte naltfrecven (decuplri sau cuplri ntre etaje, oscilatoare sau amplificatoare etc).

53


55/60

Plantarea manual a SMD-urilor pentru un anumit montaj nu reprezint odificultate major; este nevoie de un ciocan de lipit de mic putere (5-10W) cu un vrf

bine ascuit i tot timpul curat i o penset fin cu care s manipulm componentele.Locul de lucru trebuie s fie curat (o coal de hrtie alb) i foarte bine iluminat

(cu un bec cu halogen de 60 .. 100W). Este nevoie i de alte cteva scule ajuttoare: opies sub form de T care s aib posibilitatea fixrii componentei de lipit prin presarecu un arc (nu mai tare dect cel de la pixuri), o lup care s mreasc de 5 .. 10 ori, un

dispozitiv de fixare a cablajului, plantat pe masa de lucru (un calup de fier de 20 x 10x 5 cm). Pentru executarea lipiturilor se va folosi numai fludor de 0,3 .. 0,5 mm,introdus n pixuri mecanice lucrnd cu aceleai dimensiuni existnd posibilitateascoaterii treptate a srmei de cositor care poate fi plasat foarte exact la locul lipiturii.

n lipsa piesei de presare a componentelor se poate recurge la o pictur fin defixativ i dup priza acestuia se vor executa lipiturile necesare. Componentele folositevor fi de preferin alese dintre cele marcate, trebuie atenie, pentru c o rsturnareaccidental a casoletelor cu pise nemarcate i amestecarea lor este un lucru nedorit. Deaceea este bine ca SMD-urile s fie pstrate pe role originale, iar pe acestea s senoteze cu un marker fin, valoarea respectiv a piesei.

Cablarea necesit o vedere bun, dar mai ales o mn sigur. Cel mai uor semanipuleaz tranzistoarele, rezistoarele i condensatoarelor, mai dificil este cu

plasarea circuitelor integrate, care trebuie foarte atent poziionate cu terminalele exactpe zonele de sudur. Se recomand fixarea n prima faz doar a dou terminale, situatepe diagonal i apoi se vor lipi i celelalte. S avem o grij deosebit in ceea ceprivete cositorirea zonelor de lipire, iar cositorul n zonele respective s nu fie negru-mat, ci alb-strlucitor.

Realizarea cablajelor imprimate pentru SMA implic respectarea

considerentelor generale de proiectare a PCI, dar i apariia unor reguli specificeacestei tehnologii, impuse de procesul tehnologic n sine. Datorit minimizriidimensiunilor componentelor se folosete o reea modular de 1,27 mm, iar limeatraseelori distana dintre ele poate fi micorat pn la 100 m, prevzndu-se ns

prin proiectarea modalitii de verificare, reperare i ntreinere a subansambluluiconsiderat. Procedeele de realizare a lipirii componentelor pe suport utilizate frecventsunt lipirea prin retopire i lipirea n val; ele determin la rndul lor reguli proprii de

proiectare a traseelor de cablaj imprimat, impunnd mrimea suprafeei de conectarei dispunerea componentelor.

Fluxul tehnologic al unei PCI realizat prin lipire prin retopire cuprinde:- realizarea traseelor de cablaj imprimat.- depunerea aliajului de lipit pe toat suprafaa PCI.- plasarea automat a componentelor de ctre maini automate de poziionat.- nclzirea PCI cu componentele poziionate, la temperatura necesar realizriisimultane a tuturor lipiturilor, nclzire care se face cu plita cald, cu radiaii infraroii

54


56/60

sau prin oc termic (produs de condensarea unor compui fluorurai, cu temperatura defierbere de aproximativ 2000C).

Acest procedeu folosete numai componente SMD plasate pe o singur fa acablajului imprimat, obinndu-se o densitate maxim de componente.

Lipirea n val este folosit atunci cnd se utilizeaz componente SMD alturide componente cu terminale; fluxul tehnologic de obinerea a unui PCI echipate prinaceast metod implic:

- proiectarea corespunztoare a cablajului imprimat, innd cont de faptul c pentrucomponentele cu terminale trebuie prevzute guri, iar componentele SMD (fiindconcepute s suporte ocul termic la trecere prin baia de aliaj de lipit) se vor plasa pe

partea placat.- realizarea PCI astfel proiectat.- depunerea adezivului pentru fixarea componentelor SMD, poziionareacomponentelor i uscarea adezivului cu radiaii ultraviolete sau infraroii (pentru aasigura fixarea componetei pe zona de contactare respectiv).- plantarea componentelor cu terminale.- lipirea n instalaie de lipire n val, cu componentele SMD trecnd prin valul de aliaj

de lipit.Lipirea n val implic fa de lipirea prin retopire suprafee mai mari de

contactare a componentelori o orientare a acestora n lungul undei de aliaj de lipitpentru a evita rotirea componentelor sau blocarea undei, precum i apariia unorfenomene din umbr (scurtcircuit ntre dou componente), sau de punte(scurtcircuit ntre mai multe componente).

Tehnologia montrii pe suprafa componentelor ofer, prin urmare, ctevacerte avantaje:

- miniaturizarea componentelor i proiectarea corespunztoare a traseelor decablaj imprimat determin reducerea drastic a dimensiunilor PCI.- datorit procesului de producie complet automatizat numrul defectelorrezultate n timpul procesului de producie este foarte mic (numrul dedefecte poate scdea cu pn la 99%), comparativ cu plantarea automat acomponentelor cu terminale.

- aceast tehnologie asigur o calitate superioar produselor finite, ocomportare mai bun a circuitelor n nalta frecven (elementele parazite

practic dispar) o rezisten mai mare la solicitri mecanice, deci o fiabilitateridicat.

Costul unui circuit electronic realizat prin aceast tehnologie se reduce cu pn

la 50% datorit vitezei mari de asamblare, reducerii consumului de materiale, folosiriicablajelor fr guri sau cu un numr mic de guri.

Dezavantajele de moment ale acestei tehnologii constau n:- necesitatea reproiectrii cablajelor;- obtinerea tuturor tipurilor de componente n forma SND;- procurarea echipamentelor automate de montare;- efort financiar inerent asimilrii unei tehnologii noi.

55


57/60

Aliaje pentru lipit

Metalele sau aliajele cu ajutorul crora se mbin corpurile metalice solide prinlipire se numesc metale sau aliaje pentru lipit. n funcie de temperatura de topire, careconstituie caracteristica important, aliajele pentru lipit se clasific n:

1. Uor fuzibile (temperatura de topire sub 4000 C) sau moi, sunt aliaje pe bazde staniu (Sn), plumb (Pb) i cadmiu (Cd).

2. Greu fuzibile (temperatura de topire peste 5000 C) sau tari, sunt aliaje pe bazde cupru (Cu), argint (Ag) i nichel (Ni).Caracteristicile metalelori aliajelor de lipit:

- temperatura lor de topire s fie mai mic dect temperaturile de topire ale metalelorde baz;- fluiditatea ridicat pentru o mai bun umplere a custurii;- rezistena la coroziune mare;- coeficienii de dilatare ai metalelor de baz;- conductivitatea electric mare, necesar pieselor prin care circul curent electric;

- pre de cost sczut.Aliajele pentru lipit uor fuzibile sunt formate din metale cu temperaturi joasede topire cum sunt: staniul, plumbul, zincul, cadmiul, indiul.

Lipiturile executate cu aceste aliaje se caracterizeaz, n afar de temperatura detopire joas, prin duritate mic (alije de topit moi) i printr-o rezisten mecanicsczut. Ele se folosesc numai pentru lipirea pieselor care funcioneaz la temperaturinu prea ridicate (50-1500 C) i eforturi mecanice reduse.

Cele mai utilizate aliaje uor fuzibile sunt cele pe baz de plumb i staniu, cu unconinut de staniu (Sn) de la 2% la 90%, iar pentru mrirea rezistenei lipiturilor seadaug 1-6% stibiu (Sb).

Materiale decapanteAu rolul de a reduce tensiune tensiune superficial a aliajului pentru lipit: prin

intermediul lui, aliajul de lipit n stare topit ud n condiii bune suprafaa metalelorde bazi l protejeaz contra oxidrii n timpul nclzirii.

Proprietile metalului decapant sunt:- s asigure condiii de udare a suprafeei metalului ce se lipete de aliajul pentrulipit n stare topit;- s protejeze suprafaa metalelor ce se lipesc contra oxidrii n timpul nczirii;

- s dizolve peliculele de oxizi de pe suprafaa metalului de bazi a aliajului de lipit;- s-i pstreze proprietile i s nu i modifice compoziia n timpul nclzirii pentrulipire;- s nu degaje gaze nocive;- s nu corodeze excesiv lipitura;- s aib pre de cost sczut.

56


58/60

Fiabilitatea cablajelor imprimate echipate cu componenteDeoarece principala funcie a cablajelor imprimate const n interconectarea

componentelor din circuitele electronice, fiabilitatea acestora este determinat, n modesenial, de calitatea conexiunilor prin lipire efectuate ntre terminalele componentelori traseele cablajului.

Valoarea medie a intensitii (ratei) de defectare [10-6/h] a conexiunilor prinlipire este indicat n normativele de fiabilitate (n scopul determinrii fiabilitii

previzionale) ca fiind de ordinul 0,2 (pentru lipirea manual) sau 0,05 (pentru lipireaautomat). Comparativ cu alte procedee de conectare a componentelor pe cablaje(sudura electric,sertizarea, wraparea) lipirea este apreciat ca fiin d suficient defiabil pentru echipamentele electronice.

Dei rata de defectare a conexiunilor prin lipire este relativ redus (de ordinul10-2... 10-3) datorit numrului lor relativ mare (sute sau chiar mii) n structura unuiechipament electronic (depinznd de complexitatea acestuia) influena fiabilitiiconexiunilor asupra fiabilitii ansamblului poate fi important.

De exemplu n cazul echipamentelor electronice mobile/portabile solicitrilemecanice (vibraii, ocuri, acceleraii/deceleraii) i climatice (temperatur, umiditate)

aplicate acestora influeneaz nefavorabil fiabilitatea conexiunilor prin lipire aspectce trebuie luat n considerare la proiectarea i efectuarea conexiunilor prin lipire.

Principalele ci pentru reducerea la minimum posibil a procentului de defectaredatorate conexiunilor prin lipire sunt:

- selectarea unor materiale i tehnologii de lipire adecvate;- existena unei bune sudabiliti a suprafeelor de lipire;- respectarea riguroas a procesului tehnologic de lipire (implicnd controlul

permanent al parametrilor acestuia);- controlarea calitii conexiunilor prin lipire obinute (n principal prin

verificarea aspectului vizual al conexiunilor, cu ajutorul unei lupe speciale);astfel, din acest punct de vedere, o conexiune prin lipire corect realizattrebuie s aib: suprafaa lipiturii lucioas i strlucitoare (fr iregulariti, crpturi,

asperiti, etc); forma tronconic, avnd profil concav i o nlime maxim (deasupra

cablajului) de cel mult 0,5 .. 0,8 din diametrul pastilei de lipire a terminalului. aliajul de lipit acoperind complet i uniform terminalul respectiv (i

avnd unghiurile de contact att cu terminalul ct i cu pastila de lipire sub 300).

n principiu orice abatere de la aceste caracteristice ideale poate fi consideratca un defect, dei nu orice abatere afecteaz fiabilitatea plcii echipate cu componente.

Principalele defecte care conduc la nefuncionarea (sau funcionarea defectoas)a unui montaj electronic i care pot fi identificate prin control vizual sunt:

57


59/60

- defecte de form exemplu: puni i/sau stralactite (datorate excesului dealiaj de lipit); primele constituie un defect major ntruct scurtcircuiteaztrasee sau terminale adiacente.

- defecte de aspect exces de material decapant.- defecte datorate prelucrrilor mecanice (tiere, gurire) necorespunztoare a

cablajelor imprimate: exfolieri, guri prea mari/mici sau plasatenecorespunztor etc; tensiunile interne produse n plac pot determina

defectarea prin oboseal a mbinrilor lipite.- defecte de montaj terminale prea scurte sau formate necorespunztor alecomponentelor.

- alte defecte: caviti, lipituri reci, galbene, gruntoase, false, mate,incluziuni, microfisuri, reziduuri albe, curbarea plcii de cablaj imprimat.

58


60/60

Bibliografie:

1.N. Drgulescu Agenda radioelectronistului, Editura Tehnic, Bucureti, 1989.2. I. Ristea .a. Manualul muncitorului electronist, Editura Tehnic, Bucureti,

1980.

3.

I. C. Boghitoiu Construcii electronice pentru tinerii amatori, EdituraAlbatros, Bucureti, 1989.

4. Emil Marian .a. Montaje electronice de vacan, Editura Albatros, Bucureti,1988.

5. Bartnovski G. A. Circuite imprimate n construciile radioamatorilor, EdituraTehnic, Bucureti, 1974.

6. Vasile Ciobni.a. Radiorecepia A-Z, Editura Albatros, Bucureti, 1982.

Documents

Lucrare tea Crismariuc Gheorghe-Tg Frumos