Circuito impresso teoria, Notas de estudo de Eletromecânica

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Eletrônica Eletrônica básica - Teoria

Circuito impresso

Processo manual

Circuito impresso - Processo manual

© SENAI-SP, 2003

Trabalho editorado pela Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI-SP, a partir dos conteúdos extraídos da apostila homônima Circuito impresso - Processo manual - Teoria. SENAI - DN, RJ, 1985.

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Introdução

Antigamente os componentes de um circuito eletrônico produzido industrialmente eram montados sobre pontes isolantes.

Alguns aparelhos de rádio e televisão montados desta forma ainda estão funcionando nos dias de hoje.

Entretanto, com a evolução dos processos de fabricação e a exigência de miniaturização, surgiu o circuito impresso, que apresenta muitas vantagens em relação aos processos de montagem anteriormente utilizados.

Esta unidade tratará do projeto de circuitos impressos e sua confecção por processo manual, visando capacitá-lo a produzir o circuito impresso para as montagens simples.

Circuito impresso

O circuito impresso é constituído por filetes de material condutor, fixos numa chapa de material isolante.

Os filetes substituem os condutores elétricos, nas ligações entre componentes, dos circuitos.

Algumas vantagens que o circuito impresso apresenta, em relação à montagem convencional são:

• Eliminação da fiação de conexão entre os componentes.
• Padronização da montagem de circuitos em linhas de produção.
• Uniformidade na disposição dos componentes.
• Economia de espaço.
• Acesso fácil aos componentes para medições.
• Melhoria do acabamento final do circuito.

A figura seguinte apresenta uma montagem realizada em placa de circuito impresso.

Matéria-prima

A matéria-prima para confecção de um circuito impresso é uma chapa de material isolante recoberta em uma das faces por uma lâmina de material condutor.

Chapa de material isolante

A chapa de material isolante pode ser de fenolite ou fibra de vidro (fiberglass):

Fenolite Material isolante de cor marrom ou parda com pequenas variações de tom. Encontrada em diversas espessuras (0,5mm a 2mm). Tem pouca rigidez mecânica.

Fibra de vidro Material isolante, levemente transparente com ótima rigidez mecânica e boa isolação elétrica. A espessura é de aproximadamente 1mm. É usada normalmente em linhas de produção industriais.

Material condutor

O material condutor utilizado para revestir uma das faces da chapa isolante é normalmente o cobre.

Em circuitos mais sofisticados (equipamentos médicos, computação, etc.) onde é necessário alta confiabilidade no funcionamento a face cobreada é banhada em ouro para evitar oxidações e maus contatos.

Todos os componentes que forem soldados a um filete de cobre estarão ligados eletricamente entre si como se houvesse um condutor de interligação.

As figuras seguintes ilustram como acontece a substituição de uma ligação por condutor por uma ligação através de circuito impresso.

A figura seguinte apresenta uma vista em corte da ligação por filete entre os terminais de dois componentes.

Projeto de circuito impresso

O projeto de um circuito impresso consiste da elaboração do conjunto de desenho e informações que servirão como base para a execução do processo de fabricação e montagem de um circuito em placa de fenolite ou fibra de vidro cobreada.

Material necessário para o projeto Folha de papel quadriculado em milímetros ou décimos de polegada.

• Esquema do circuito elétrico ou diagrama esquemático.
• Componentes ou catálogos com suas dimensões, necessários, para que o projeto do circuito impresso seja feito levando em consideração o tamanho real dos componentes.
• Lápis
• Borracha e ou lápis borracha
• Papel transparente (vegetal ou poliéster)
• Régua
• Gabarito de círculos

Do posicionamento dos componentes visto pelo lado da chapa de fenolite, denominada de “sistema equipado”.

De detalhes construtivos e de fixação.

Informações Lista de componentes. Observações de esclarecimento e manutenção.

Por exemplo:

• Tensões e sinais de entrada;
• Tensões e sinais de saída;
• Cuidados especiais.

Opcionalmente, pode-se incluir um desenho do posicionamento dos componentes visto pelo lado cobreado da placa, apresentados em forma de simbologia.

A primeira providência com relação ao projeto do circuito impresso diz respeito ao circuito elétrico.

Muitas vezes a forma de distribuição dos componentes no esquema não permite uma visualização da função do conjunto.

Nestes casos deve-se proceder na reestruturação do esquema ordenando os componentes para que o circuito apresente uma configuração que permita identificar facilmente a finalidade de cada um dos componentes do circuito. A figura seguinte apresenta o circuito da figura anterior reestruturado.

Na figura anterior é possível perceber claramente a configuração de um divisor de tensão.

Tabela válida para chapa de cobre de 0,1mm de espessura (chapa convencional).

No circuito do divisor de tensão as ligações de entrada operam com corrente de 300mA e as ligações de saída com corrente de 150mA.

De acordo com a tabela anterior as ligações de entrada devem ser de 1mm e as ligações de saída, menos de 1mm.

Para facilitar o desenho no papel milimetrado não se deve adotar medidas “quebradas”. Para o projeto do circuito impresso do divisor de tensão apresentado, pode-se usar filetes de 1mm em todas as conexões.

Esta simplificação é muito utilizada porque facilita todo do projeto de circuitos impressos.

Distanciamento entre dois filetes: a distância entre os filetes depende da tensão existente entre eles.

A medida que a tensão entre dois filetes é mais elevada torna-se necessário aumentar o afastamento entre os filetes para que haja uma isolação adequada entre os pontos do circuito.

Adota-se como regra uma distância de 1mm para cada 100V de diferença de tensão entre os filetes.

Isto significa que dois filetes adjacentes com uma diferença de tensão de 200V devem ser separados por 2mm no mínimo.

Esta regra também é válida para circuitos onde existem picos de tensão.

No circuito do divisor de tensão apresentado, as tensões envolvidas estão todas abaixo de 100V. Pode-se então, neste caso, adotar como regra: Distância mínima entre os filetes - 1mm

Sistema de fixação: ao executar o projeto de um circuito impresso deve-se prever a forma como a chapa será fixada ao chassi ou à base de montagem.

De acordo com o sistema escolhido será feita a previsão dos pontos de fixação na chapa de circuito impresso.

Os sistemas de fixação mais utilizados são:

• Parafusos com espaçadores (distanciadores)

Interligação da placa: Ao executar o projeto da placa deve-se levar em consideração a forma como serão realizadas as conexões dos condutores de ligação para o circuito.

Os sistemas mais usuais de interligação da placa de circuito impresso com o restante do circuito são:

• Através de fios

Através de terminais para circuito impresso

Através de conectores

Observação A utilização destes sistemas implica na colocação de todas as entradas e saídas da placa em uma só região da placa, normalmente um dos lados.

Equação do projeto

Observados os itens necessários antes da execução, já têm-se pré-estabelecidos:

• A largura dos filetes
• A distância entre os filetes
• O sistema de fixação
• O tipo de placa cobreada
• O sistema de conexão

A partir destas informações pode-se executar o projeto da placa do circuito impresso no papel milimetrado.

Tomando como exemplo o divisor de tensão apresentado na figura seguinte:

• Largura dos filetes: 1mm
• Distância entre os filetes: 1mm no mínimo
• Sistema de fixação: parafusos e espaçadores
• Tipo de placa: fenolite ou fibra
• Sistema de conexão: terminais para circuito impresso.