Cuestión 1. Proceso de fabricación de placas de circuito impreso

1. Serigrafía pasta de soldar: deposita pasta de soldar en las «PADS» de componentes, requiere de máscaras muy precisas, uniformes y limpias. La altura debe ser la misma en toda la tarjeta.

2. Posicionado de componentes: sitúa los componentes en sus posiciones adecuadas, requiere un posicionado muy preciso y compatibilidad con todo tipo de empaquetado.

3. Refusión: funde pasta de soldar y Sn/Pb de los nodos de soldar a una temperatura de 240 ºC a 250 ºC. La temperatura debe ser uniforme en toda la refusión.

Enumere los pasos básicos a seguir para el diseño de una placa de circuito impreso PCB.

1. Definir los límites de la placa.
2. Establecer las unidades de medida.
3. Condiciones de enrejillado.
4. Añadir mounting holes.
5. Definición de capas.
6. Definir vias.
7. Establecer espacios.
8. Definir padstacks.

Una placa de circuito impreso se introduce durante la etapa de ensamble en un horno de soldadura por ola, describa las fases que sigue la placa durante el proceso en el interior de dicho horno.

La soldadura en olas, es un proceso de soldadura para unir los componentes electrónicos a la placa PCB. Las etapas a fases del proceso dentro del horno son:

1. Aplicación de flux (alcohol isopropílico)
2. Precalentamiento a velocidad de 115 cm/min.
3. Baños de soldadura (ola turbulenta, ola laminar) a 150ºC.

Cite tres tipos de acoplo en una PCB y coméntalos.

1. Acoplo por impedancia común: los conductores de masa de una PCB no presentan nunca una impedancia nula.
2. Acoplo por diafonía: un conductor acoplable puede inducir una señal sobre un conductor víctima por efecto de proximidad.
3. Acoplo campo-PCB: cuando la PCB ve un campo electromagnético, las señales perturbadoras se superponen a las señales útiles, por efecto antena.

Explique en qué consiste el proceso de soldadura por ola y tipos de olas.

La soldadura por olas, es un proceso de soldadura para unir los componentes electrónicos a la placa del PCB. Los componentes se colocan sobre el PCB y este es atravesado por una cascada de fluido soldante. Las zonas metálicas quedan expuestas creando una conexión eléctrica.

Cuestión 2. Características de dispositivos electrónicos de potencia

Las características básicas de los dispositivos electrónicos de potencia son: Curva de características I-V. Dos estados claramente definidos (on-off). Fácil control y manejo. Grandes intensidades y altas tensiones en estado off y pequeñas caídas de tensión en estado on. Rapidez. El dispositivo que controla mayor potencia y funciona a altas frecuencias es el IGBT, el transistor bipolar.

Enumere los siete procesos tecnológicos que se emplean normalmente para la fabricación y producción de circuitos integrados y explique dos de ellos.

• Fabricación de obleas.
• Oxidación térmica.
• Fotolitografía.
• Etching.
• Dopaje.
• Evaporación de metales.
• Test eléctrico.

Oxidación térmica: el silicio es un semiconductor dominante empleado en el procesamiento de circuitos integrados, debido a su capacidad para formar un óxido sólido y robusto.

Fotolitografía: el proceso consiste en transferir un patrón desde una fotomáscara a la superficie de la oblea. El proceso tiene 3 partes: Oblea cubierta de fotoresina. Alineador de máscaras. Máscara o retícula.

Comente al menos dos propósitos de la oxidación térmica durante la fabricación de circuitos integrados.

• Barrera de difusión para dopaje selectivo de silicio.
• Dieléctrico para dispositivos MOS.
• Pasivación y protección de superficies.

Cuestión 3. Tecnologías emergentes

Enumera tres tecnologías emergentes: El estudio y la investigación del grafeno. El estudio y la investigación con el coltan. La investigación de crear microprocesadores de 7 mm de silicio.

Escriba qué ventajas ha conllevado la utilización de silicio en la tecnología actual para la fabricación de chips y cite alguna característica de alguna otra tecnología que conozca.

La utilización del silicio ha conllevado el poder contener un mayor número de transistores en un espacio más reducido. Por ejemplo los microprocesadores han pasado de ver en 2001 de 130 nm a ser en la actualidad de 14 nm. Se utiliza no solo para la fabricación de chips, sino también para las células fotovoltaicas, se utiliza la fabricación de transistores, rectificadores y otros dispositivos electrónicos.

Definición de nanotecnología, beneficios e inconvenientes y cite algunas aplicaciones.

La nanotecnología es un campo de las ciencias dedicado al control y manipulación de la materia a nivel de átomos y moléculas. Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un rango de entre uno y cien nanómetros.

Ventajas: Los dispositivos electrónicos se abaratan y pueden ser más accesibles para todo el mundo. Pueden hacerse grandes descubrimientos en la medicina para buscar cura a enfermedades todavía incurables. Puede modificarse genéticamente alimentos para personas que no pueden tomarlos por alergias u otras causas.

Desventajas: Pueden producirse guerras por hacerse con el control de la nanotecnología. La sobre explotación de los productos baratos pueden perjudicar el medioambiente.

Represente gráficamente el retorno de corriente en baja y alta frecuencia, por la siguiente pista de circuito impreso, el plano de masa se encuentra situado en la cara opuesta de la placa.

Distribuya los siguientes elementos dentro del recuadro y trace las pistas del circuito impreso de forma que se minimice el ruido de alimentación.

Define Compatibilidad Electromagnética. Aptitud de aparato o sistema para funcionar de manera satisfactoria en su entorno electromagnético, sin que el mismo produzca perturbaciones electromagnéticas intolerables.

Discute qué es un optoacoplador y para qué sirve. Un optoacoplador combina un dispositivo semiconductor formado por un fotoemisor, un fotoreceptor y entre ambos hay un camino por donde se trasmite la luz. Todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP. Los optoacopladores son capaces de convertir una señal eléctrica en una señal luminosa modulada y volver a convertirla en una señal eléctrica.

Cite alguna característica de los tipos de equipos de detección de fallos.

• Equipos de inspección visual: analiza la presencia o falta de un componente y detalles de nodos o puntos de soldadura. Coste medio/alto.
• Equipos M.D.A.: realiza medidas de impedancia en los componentes ensamblados dentro del circuito.
• Equipos IN-CIRCUIT: realiza medidas de impedancia en los componentes ensamblados dentro del circuito y simula funciones digitales.

Explique en qué consiste el grafeno y sus posibles aplicaciones.

El grafeno es un material formado por carbono puro, tiene una estructura hexadecimal similar al grafito. Es un material muy ligero y más fuerte que el acero. Algunas aplicaciones son: Para la fabricación de pantallas de teléfonos móviles. Para la fabricación de chips y baterías. Para la fabricación de chasis de automóviles. Para la fabricación de transistores.

Explique la ley de Moore. ¿Dejará de cumplirse esta ley en unos 15 años tal y como predijo el autor? Comente la evolución de las memorias DRAM ¿Siguen las memorias DRAM una evolución similar a la de los microprocesadores?

La ley de Moore expresa que aproximadamente cada dos años se duplica el número de transistores en un microprocesador.