¿Qué son los núcleos de ferritas?

Óxidos ferromagnéticos, o ferritas como son comúnmente llamados, son materiales cerámicos compuestos principalmente por óxido de hierro combinados con otros elementos metálicos.  Son materiales ferromagnéticos, esto es, pueden ser magnetizados o atraídos por imanes.

En electrónica, un núcleo de ferrita o filtro de ferrita, es un tipo de dispositivo diseñado para el filtro de corrientes «parásitas» que pasan a través de un conductor eléctrico.

La primera ferrita a ser utilizada por la humanidad fue la magnetita, de ocurrencia natural, utilizada en las brújulas y de crucial importancia en la época de las grandes navegaciones.  El desarrollo científico y tecnológico sobre las ferritas se inició al final del siglo XIX y la consolidación de las principales aleaciones y procesos productivos se dio entre las décadas de 1930 y 1940, originando una nueva industria, fortalecida por el crecimiento de la manufactura de electro-electrónicos a partir de los años 1960.

Las ferritas son divididas em dos categorías basadas en su coercividad: Ferritas suaves y ferritas duras.  Las ferritas duras poseen una coercividad alta, por eso son más difíciles de desmagnetizar, estas suelen ser utilizas como imanes en sistemas de refrigeración o en altoparlantes. Ya las ferritas suaves poseen coercividad baja, lo que genera pocas pérdidas al magnetizar y desmagnetizar el material, haciéndola ventajosa para diferentes aplicaciones de la electrónica de potencia.

El núcleo de ferrita evita la interferencia electromagnética (EMI, Electromagnetic interference) en dos direcciones: desde un dispositivo o hacia un dispositivo. Un cable conductor actúa como una antena; si el dispositivo produce energía de radiofrecuencia, esto se puede transmitir a través del cable, que actúa como un radiador involuntario. En este caso, el cordón es necesario para el cumplimiento normativo, para reducir el EMI. A la inversa, si hay otras fuentes de EMI, como electrodomésticos, el núcleo evita que el cable actúe como una antena y reciba interferencias de estos otros dispositivos. Esto es particularmente común en cables de datos y en equipos médicos.

Las propiedades magnéticas de las ferritas derivan de su estructura cristalina, donde los átomos metálicos ocupan posiciones bien definidas en relación a los átomos de oxígeno.  Las ferritas suaves en general poseen una estructura cubica del tipo espinela con formula genérica MeFe2O4, donde Me representa uno o más de los metales de transición Mn, Fe, Co, Ni, Cu o Zn

Las ferritas suaves compuestas por Ni-Zn y por Mn-Zn son las más utilizadas y son detalladas a continuación:

Ferritas Ni-Zn
Las ferritas de níquel- zinc difieren de las ferritas de manganeso por poseer una alta resistividad eléctrica y no una alta permeabilidad.  La permeabilidad de este tipo de material pude variar de 15-1500. Debido a esas características este tipo de material suele ser empleado en aplicaciones de alta frecuencia, en el orden de 2 MHz hasta centenas de MHz.

Ferritas Mn-Zn
Las ferritas de manganeso-zinc son más comúnmente encontradas en el mercado, siendo utilizadas en aplicaciones de hasta 2 MHz como por ejemplo: fuentes conmutadas, transformadores de corrientes e inductores de modo común. Ellas poseen alta permeabilidad, pudiendo variar de 750-30.000 y poseen una baja resistividad eléctrica si comparadas a las ferritas Ni-Zn.

Las ferritas Mn-Zn más utilizadas son las de media permeabilidad (aproximadamente 2.500) y suelen ser empleadas en los transformadores de fuentes automotrices y transformadores de potencia con flybacks, push-pull entre otros.  Por tener bajas pérdidas en alta frecuencia (hasta 2 MHz), este tipo de material presenta buenos resultados por reducir el volumen y aumentar el rendimiento de los componentes cuando comparados a los núcleos de hierro silicio. Otra aplicación popular de este tipo de material son los inductores de modo diferencial. Aumentando un gap en el camino magnético, la ferrita proporciona buena respuesta para filtros de salida.  Ellas también son aplicadas en transformadores de corriente para señales alternadas de alta frecuencia.

Ya las ferritas Mn-Zn de alta permeabilidad (por encima de 5.000) son ideales para construcción de inductores de modo común, pues es posible conseguir niveles de inductancia mayores utilizando menos vueltas, disminuyendo no solo el tamaño del inductor como también los costos por utilizar menos cobre.  Aunque es posible utilizarlas para fuentes conmutadas, no son tan interesantes para esta aplicación, pues presentan mayores pérdidas y poseen prácticamente mismo volumen

La Magmattec posee una lista de productos de ferritas de Mn-ZN de media y alta permeabilidad en diversos formatos y tamaños.  Para inductores de modo diferencial, transformadores para fuentes indicamos los materiales 139,140 y 144. Para inductores de modo común recomendamos los materiales 107 y 110.  Para un rendimiento aún mejor para aplicaciones de hasta 100 kHz, haga clique aquí para conocer el material nanocristalino.

¿Dónde se fabrican tarjetas electrónicas en México?

Inelectronic es una empresa mexicana que incorpora la mejor tecnología para la fabricación de tus tarjetas electrónicas.

 

Podemos realizar la siguientes funciones en base lo que necesitas:

 

1. ENSAMBLADORES

El cliente nos provee de:

  • Tarjetas electrónicas
  • Componentes electrónicos
  • Stencil
  • Protocolos de prueba

Nosotros nos encargamos de:

  • Proceso de manufactura
  • Ensamble de la tarjeta ya sea PTH o SMT
  • Pruebas funcionales según los protocolos

2. INTEGRADORES

El cliente nos provee de:

  • Archivos Gerber
  • BOM de materiales
  • Diagramas de conexión
  • Criterios de fabricación
  • Protocolos de pruebas

Nosotros nos encargamos de:

  • Buscar los proveedores correctos en todo el mundo
  • Comprar los materiales que componen todo el proyecto, desde la fabricación de la tablilla PCB hasta la elección de un material para empaques
  • Proceso de manufactura
  • Ensamble de la tarjeta, ya sea PTH o SMT
  • Pruebas funcionales según los protocolos

NOTA: Esta forma de operar es la más recomendada, debido a que nosotros manejamos buenos precios de parte de los proveedores.

3. DISEÑADORES

El cliente nos provee de:

  • La necesidad de automatizar un proceso de manera electrónica
  • En algunos casos, un equipo que haga una función parecida al que se quiere desarrollar

Nosotros nos encargamos de:

  • Desarrollar, electrónicamente la idea que tiene el cliente
  • Crear una solución adecuada para resolver las necesidades del cliente
  • Buscar los proveedores correctos en todo el mundo
  • Comprar los materiales que componen todo el proyecto, desde la fabricación de la tablilla PCB hasta la elección de un material para empaque
  • Proceso de manufactura
  • Ensamblaje de la tarjeta ya sea PTH o SMT
  • Pruebas funcionales según los protocolos

¿Cómo se fabrica una tarjeta electrónica?

Cuando nos preguntamos cómo se fabrica una placa, nos vienen a la cabeza diferentes tipos de procesos y pasos. Por ello, vamos a dividir su proceso de manufactura a nivel industrial en diversas entradas de nuestro blog:

  • ¿Cómo se fabrica una placa electrónica?
  • Diferencias entre componentes SMD
  • Diferentes tipos de placas electrónicas
  • Proceso de Test de un placa electrónica

Si bien las placas electrónicas o PCBs (Printed Circuit Board) son componentes implementados en prácticamente todos nuestros dispositivos, no muchas  personas conocen el proceso de fabricación, testeo y programación.

Muchos de vosotros habéis fabricado en el instituto o en la universidad  una placa electrónica en alguna práctica, asignatura o proyecto final de carrera, pero el proceso real de fabricación en serie es muy diferente. En esta primera entrada se pretende explicar de manera fácil y rápida cómo se fabrica la mayoría de placas electrónicas del mercado.

Una vez tenemos el diseño electrónico de la placa, se debe crear el fichero de pistas o “Gerber” mediante alguno de los softwares existentes en el mercado (PCB Wizard, Eagle, Protel, KiCad…). Este fichero se compone tanto de las dimensiones de la placa, las pistas existentes y los pads de los componentes contenidos en nuestra PCB, como de la información para su montaje.

En un segundo momento, y siempre siguiendo los parámetros especificados en el Gerber, se crea la pantalla de serigrafiar.  La pantalla, que se utilizará en el proceso de colocación, permitirá a la máquina  de serigrafía depositar la pasta de soldar en los puntos donde se emplazarán los futuros componentes.

Una vez tenemos dicha pasta en cada uno de las posiciones deseadas en la placa, la máquina de pick and place ubicará los componentes necesarios en cada una de las posiciones especificadas en nuestro fichero de programación.

El proceso de producción finaliza aumentando la temperatura del horno de refusión y soldando así el PCB a sus componentes. En este último paso se deben seleccionar adecuadamente los grados ya que:

  • Si la temperatura es baja: La pasta no fundirá correctamente y por ende los componentes no quedarán unidos de forma correcta.
  • Si la temperatura es demasiado elevada: Los componentes resultarán dañados y el producto quedará inservible. En este caso, cuando se vaya a probar la aplicación del cliente, la placa no funcionará correctamente.

Existe otra técnica de forma de soldadura diferente a la anterior y menos precisa, que es, sin embargo, adecuada para los PCBs de doble cara; el método máquina de ola.  Si la placa electrónica tiene componentes SMD (surface mounting) por ambas caras, en este proceso se sueldan obligatoriamente todos los componentes de una de cara, y posteriormente aquellos de la cara opuesta.

En el procedimiento de máquina de ola se aplica, en vez de pasta de soldadura, un adhesivo que se introduce en ésta. Una ola de estaño se pasa bajo el PCB adhiriendo cobre en cada uno de las conexiones y fijando los componentes ¡Cuidado! Si se colocan elementos con mucha altura se pueden provocar falsas soldaduras y puentes eléctricos entre pads.

Con la fusión de los componentes en el PCB se concluye la fabricación de la placa y por tanto se podría continuar con la fase de testeo. Esta etapa de comprobación por visión artificial o por test funcional.

 

Publicado en Contaval.

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