Técnicas de conexión de placas de circuitos impresos

La placa de circuito impreso es la pieza central de casi todos los dispositivos electrónicos. Controla y supervisa otros componentes, como motores, pantallas o sensores. Estas interfaces están sometidas a tensiones mecánicas, térmicas o químicas. Por lo tanto, una tecnología de conexión cuidadosamente seleccionada y ejecutada de forma profesional puede ser decisiva para la vida útil, la tasa de fallos y la rentabilidad de un producto electrónico.

La selección de la tecnología de conexión adecuada no sólo depende de parámetros técnicos como la capacidad de conducción de corriente, la resistencia de contacto o la estabilidad mecánica, sino también de factores como el esfuerzo de montaje, la reparabilidad y los costes. Básicamente, las tecnologías de conexión pueden dividirse en dos categorías: conexiones desmontables y no desmontables.

1. tecnologías de conexión desmontables

Conectores SMDLastecnologías de conexióndesmontablesse utilizan siempre que puede ser necesario un desmontaje planificado, ya sea para el mantenimiento, la sustitución o el transporte. La conexión suele realizarse mediante un proceso de acoplamiento mecánico.

1.1 Conector de fuerza cero (ZIF) o conector de fuerza baja (LIF)

Una placa de circuito impreso flexible (FPC) se inserta en un conector y se bloquea parcialmente de forma mecánica. Los FPC deben tener un grosor mínimo de 0,3 mm (0,2 mm en casos excepcionales) en la zona de acoplamiento.

1.2 Conectores SMD

Los conectores SMD se sueldan sobre una placa de circuito impreso en un horno de reflujo. Suelen utilizarse para conexiones FPC a PCB o PCB a PCB. El sistema de conectores consta de una carcasa de zócalo en un lado y las patillas del conector, incluida la carcasa, en el lado opuesto.

1.3 Conector de crimpado

Una FPC se pone en contacto mediante un contacto de crimpado y una carcasa y se conecta a un conector de acoplamiento. El proceso de crimpado requiere siempre una herramienta y un equipo de crimpado adecuados. El contacto es estanco al gas, lo que garantiza una conexión altamente fiable.

1.4 Conectores de borde

Las pastillas de contacto del borde de una placa de circuito impreso se doran y se insertan en un conector de borde soldado a la placa de circuito impreso principal. Esta técnica se utiliza a menudo para tarjetas de expansión, placas base o sistemas modulares.

1.5 Clavijas Pogo

Las clavijas Pogo son clavijas de contacto con resorte que se utilizan para conexiones temporales, por ejemplo en adaptadores de prueba o estaciones de acoplamiento. Permiten ciclos de acoplamiento rápidos y repetibles sin un desgaste importante de los contactos de acoplamiento.

2. conexiones no desmontables

Las tecnologías de conexión no desmontables se utilizan cuando se requiere una conexión permanente y resistente a la corrosión.

2.1 Contactos a presión

Los contactos a presión se introducen a presión en las vías metalizadas de una placa de circuito impreso sin que influya la temperatura. La presión mecánica crea una conexión soldada en frío y estanca al gas. El proceso requiere una prensa adecuada y una matriz de prensado personalizada.

2.2 Conexiones soldadas

Lasconexiones soldadas de conectores THTse encuentran entre las tecnologías de conexión más utilizadas. Permiten una fijación tanto eléctrica como mecánica. Se distingue entre

• Soldadura por ola: contactos pasantes (THT), que se sueldan selectivamente mediante una ola de soldadura. La soldadura THT da como resultado una mayor resistencia mecánica y se utiliza especialmente para componentes grandes o pesados
• Soldadura por reflujo: proceso de soldadura eficaz y preciso para la producción en serie y especialmente para un gran número de componentes
• Soldadura de hierro: proceso de soldadura sensible entre el FPC y el PCB mediante un sistema de soldadura de hierro con control preciso de la temperatura y el tiempo, así como herramientas especiales, no mecánicamente resistente

2.3 Técnicas de soldadura

Los procesos de soldadura por ultrasonidos o por resistencia se utilizan sobre todo en la electrónica de potencia, por ejemplo para conectar pistas conductoras a barras colectoras o conexiones de alta corriente. Una forma especial es el bonding, en el que se suelda un hilo de unión a un punto de contacto.

2.4 Conexiones adhesivas

Los adhesivos conductores de la electricidad (por ejemplo, adhesivos líquidos anisótropos o cintas adhesivas conductoras) se utilizan para unir muchos puntos de contacto, aunque la capacidad de transporte de corriente es muy baja.

3. conclusión

La elección de la tecnología de conexión óptima para placas de circuitos impresos requiere una cuidadosa consideración de los requisitos mecánicos, eléctricos y económicos. Mientras que las conexiones desmontables ofrecen sobre todo facilidad de mantenimiento, las tecnologías no desmontables ganan puntos por su resistencia mecánica y mayor transmisión de corriente. Además, a la hora de seleccionar la tecnología de conexión deben tenerse en cuenta los costes unitarios asociados y la inversión necesaria en instalaciones y equipos.

4 Casos de aplicación de las tecnologías de conexión

4.1 Tecnologías de conexión

• Los conectores ZIF y LIF se utilizan en diversos ámbitos, como las conexiones de pantallas y las conexiones de enchufe generales en automoción, consumo y tecnología médica.
• Los conectores SMD se utilizan principalmente en aplicaciones de larga duración, como la tecnología de maquinaria y los dispositivos médicos.
• Los conectores de crimpado se utilizan a menudo en el sector de la automoción, por ejemplo para conexiones FPC en sistemas de control de baterías o sistemas de control de máquinas en los que se requiere una gran resistencia a las vibraciones.
• Los conectores de borde conectan varias placas de circuito impreso dentro de un dispositivo, por ejemplo en sistemas de control de máquinas.
• Las clavijas Pogo se utilizan, entre otras cosas, en adaptadores de prueba.
• Los contactos a presión se utilizan en productos con altas vibraciones y entornos húmedos.

Tab. 1: Resumen de tecnologías de conexión para placas de circuitos impresos

4.2 Soldadura

• La soldadura SMD y THT se utiliza para ensamblar componentes electrónicos. La soldadura SMD se utiliza sobre todo para componentes pequeños y grandes cantidades sin tensión mecánica, por ejemplo, en placas de control o sensores en el entorno de la automoción o para aplicaciones generales.
• La soldadura de soportes es una solución especializada para la conexión permanente de FPC a placas de circuitos impresos.

4.3 Soldadura

• La soldadura por ultrasonidos y láser suele unir las placas de circuito impreso, especialmente los FPC, a componentes sólidos como piezas estampadas o barras colectoras. La tecnología de unión por hilo permite el contacto directo de chips desnudos con placas de circuitos impresos.

4.4 Pegado

Las placas de circuitos impresos, especialmente los FPC, se unen a placas de control para poner en contacto conexiones de pantalla. Esta tecnología se utiliza en todas las industrias y aplicaciones.