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8/17/2019 Practica 5 Quimica Aplicada.docx
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Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
Práctica 5:
Elaboración de uncircuito impreso.
Nombre: Ruiz García Paola Michelle
Grupo: 2CM19
Profesor: Jesús Daniel Robles Salas
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Fecha de realización: 08/Junio/2015
Fecha de entrega: 22/Junio/2015
Objetivo
El alumno aplicará el procedimiento de diseño directo en la elaboración y
protección de un circuito impreso.
Consideraciones teóricasEn electrónica, “circuito impreso”, “tarjeta de circuito impreso” o “placa de
circuito impreso”(del inglés: Printed Circuit Board, PCB), es la superficie
constituida por caminos, pistas o buses de material conductor laminadas
sobre una base no conductora. El circuito impreso se utiliza para conectar
eléctricamente a través de las pistas conductoras, y sostener
mecánicamente, por medio de la base, un conjunto de componentes
electrónicos. Las pistas son generalmente de cobre mientras que la base se
fabrica de resinas de fibra de vidrio reforzada, cerámica, plástico, teflón o
polímeros como la baquelita.
La producción de las PCB y el montaje de los componentes puede ser
automatizada.1 Esto permite que en ambientes de producción en masa,
sean más económicos y fiables que otras alternativas de montaje (p. e.:
wire-wrap o punto a punto). En otros contextos, como la construcción de
prototipos basada en ensamble manual, la escasa capacidad de
modificación una vez construidos y el esfuerzo que implica la soldadura de
los componentes2 hace que las PCB no sean una alternativa óptima.
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Un circuito impreso es una placa de material aislante (plástico, baquelita,
vidrio, etc.), provista de unas pistas o caminos de cobre que sirven para
interconectar los diversos componentes que constituyen el circuito en
cuestión.
Para la elaboración de un circuito impreso hay que seguir los siguientes
pasos:
Diseño (dibujo) en papel milimetrado:
En primer lugar, se procede a realizar el diseño (dibujo) en papel
milimetrado del circuito en cuestión, teniendo en cuenta el tamaño de los
componentes, su distribución, distancia entre patillas (pines) y disposiciónde las mismas, sobre todo cuando se trata de elementos con tres o más
terminales, tales como transistores o circuitos integrados. Es aconsejable,
asimismo, realizar un dibujo de la vista de componentes, tal y como
quedarán distribuidos en la placa. Seguidamente se calcará este diseño
original sobre papel vegetal, utilizando para ello un rotulador permanente
(preferentemente negro) y procurando que todas las conexiones (pistas)
sean correctas.
Este diseño del circuito impreso se puede realizar también por medios
informáticos, utilizando para ello herramientas (software) desarrolladas
para ello.
Preparación de la placa:
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Realizado el diseño, se procede a la preparación de la placa virgen,
incluyendo las siguientes operaciones:
Cortado de la placa, adecuando su tamaño al del diseño realizado,
utilizando para ello la herramienta adecuada (sierra metálica, cizalla, limafina, etc.).
Limpieza de la superficie de cobre.
Dibujo de las pistas sobre la placa:
Se puede hacer por varios procedimientos, el más sencillo o artesanal es el
siguiente:
Se coloca el papel vegetal sobre la placa, prestando atención a la posición
en la que se emplaza, mediante un granete, se marcan levemente los
puntos donde irán colocados los terminales del componente (soldaduras).
Una vez realizada esta operación. Se retira el papel vegetal y se dibujan las
pistas y los puntos de los terminales, procurando que no queden poros en
la tinta depositada. Se han de emplear, rotuladores permanentes
preferentemente de color negro.
Grabado (atacado) de la placa:
El objeto de este procedimiento es el de eliminar el cobre no necesario de la
placa, de forma que solamente permanezca en los lugares donde ha de
existir conexión eléctrica entre los distintos componentes. Se puede
realizar en un recipiente o bandeja de plástico donde se pondrá una parte
de ácido clorhídrico, dos de agua oxigenada y tres de agua del grifo.
También se puede utilizar cloruro férrico disuelto en agua. Una vez que la
placa se ha introducido en la disolución, al cabo de unos pocos minutos
ésta absorberá parte del cobre de la misma, excepto de las pistas.
Se ha de prestar especial cuidado en la manipulación de estos compuestos
químicos, pues pueden ocasionar quemaduras graves en la piel.
Limpieza y taladrado de la placa:
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Al acabar el proceso anterior se limpiará la placa con agua, se eliminara
con alcohol el trazo del rotulador y se secará.
A continuación se procederá a taladrar, con una broca del diámetro
adecuado, en los lugares donde vayan a ir insertados los componentes.
Inserción de los componentes y soldadura:
Una vez realizados los taladros, se pasa a insertar los componentes y
regletas de conexión en los lugares adecuados para posteriormente
soldarlos a la placa. Para ello se utiliza como ayuda el dibujo de la vista de
componentes realizada previamente.
Materiales y Reactivos
Materiales1 Placa de Baquelita con capa de cobre
1 Hoja con el diagrama de un circuito impreso
1 Plumín de tinta antiácida
1 Vaso de precipitados de 1 litro
1 Anillo, mechero y tela de alambre c/asbesto
1 Punzón
Recipiente de plástico
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1 Par de guantes de plástico
1 Agitador
1 Servitoalla
1 Multímetro
1 Martillo
Algodón
Pinzas largas
Solución de FeCl
34 M
Solución de HNO
3(1 :1)
Acetona
Desarrollo de la prácticaProcedimiento
Primera parte:
1. Tomar la lámina de baquelita y cobre, limpiarla con un algodón con
la solución HNO3 hasta aquel cobre quede brillante, tener cuidado
de no engrasar la superficie de la placa con los dedos después de
limpiarla.
2.Colocar la hoja que muestra el dibujo de un circuito impreso sobre la
placa de baquelita y cobre, doblando los bordes de la hoja sobre la
placa para que el dibujo no se mueva.
3.Marcar con un punzón sin traspasar la placa los puntos donde se
harán las perforaciones para insertar los componentes.
4. Trazar las pistas con el plumín antiácido siguiendo el diagrama del
circuito impreso considerado.
5.Calentar la solución de FeCl
3 a 60*C en un vaso de precipitados.
6.Para eliminar el cobre excedente de la placa, colocarse los guantes e
introducirla en el recipiente de plástico que contiene suficiente
solución de FeCl
3 para cubrir totalmente la placa. Agitar suavemente el
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recipiente para que el proceso de efectúe eficientemente hasta eliminar el
cobre no deseado.
7.Una vez que la placa este lista, retirarla del recipiente con las pinzas
y enjuagarla con agua.
8.Con el algodón y la acetona, limpiar el marcador antiácido de las
pistas de cobre.
9.Con un multímetro comprobar la continuidad de las pistas.
Cuestionario
1.¿Para qué sirve un circuito impreso?
R: Sirve para sostener de forma mecánica y conectar eléctricamente
los componentes a utilizar, mediante unas pistas o rutas de material
conductor, para poder armar u circuito funcional
2.¿De qué otros materiales pueden ser las placas del circuito impreso?
• Fibra De Vidrio
• Baquelita
• Poliamidas De Vidrio
• Kevlar
• Compuestos De Cuarzo
• Alúminas (Cerámicas)
• Invar-Cobre
3.¿Qué es un polímero?
R:Un polímero es un compuesto molecular que se distingue portener una masa molar grande, que comprende desde miles a
millones de gramos, y por estar formado por muchas unidades que
se repiten.
Los polímeros hechos de un solo tipo de monómero, como el
polietileno, se denominan homopolímeros.
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Son materiales de origen tanto natural como sintético. Polímeros de
origen natural son, por ejemplo, la celulosa, el caucho natural y las
proteínas. Los poliésteres, poliamidas, poli acrilatos, poliuretanos,
etc., son familias o grupos de polímeros sintéticos con unacomposición química similar dentro de cada grupo. Macromolécula y
polímero son términos equivalentes, el primero se utiliza para
referirnos a propiedades relativas a la escala molecular mientras que
el segundo se emplea más para referirnos al material y sus
propiedades macroscópicas.
4.¿Qué es una solución?
R:Las soluciones son mezclas homogéneas formadas por dos o más
sustancias. Las soluciones más sencillas están formadas por dos
componentes llamados soluto y solvente. El soluto es la fase dispersa
y se encuentra en menor proporción en la solución. El solvente o
disolvente es la fase dispersora y constituye la mayor parte de la
solución.
5.¿Qué es un ácido según Lewis?
R: Un ácido según Lewis es una sustancia que puede aceptar un par
de electrones.
6.¿Qué es una fibra de vidrio?
R: La fibra de vidrio (del inglés fiberglass) es un material fibroso
obtenido al hacer fluir vidrio fundido a través de una pieza de
agujeros muy finos (espinerette) y al solidificarse tiene suficiente
flexibilidad para ser usado como fibra.
7.¿Qué es un cerámico?
R: Son compuestos químicos o soluciones complejas, que contienen
elementos metálicos y no metálicos. Tienen amplias propiedades
mecánicas y físicas. Debido a sus enlaces iónicos o covalentes, los
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cerámicos son duros frágiles, con un alto punto de fusión, baja
conductividad eléctrica y térmica, buena estabilidad química,
resistencia a la compresión.
8.Mencione las ventajas de un circuito impreso.
• Proporciona una base para el montaje de los componentes,
con una robustez mecánica elevada.
• La disposición de los componentes es fija, evitando así el
problema de disposición en el espacio de los mismos durante
el montaje cableado, con los consiguientes riesgos de falta de
aislamiento e incluso cortocircuito, ocasionado por la fijación
al antiguo chasis o platina metálica.
• El montaje es muy rápido, ya que solamente se precisainsertarlos componentes en los taladros del circuito y realizar
la soldadura.
9.¿Por qué el FeCl
3 se comporta como un ácido?
R: El cloruro de hierro (III) es un ácido de Lewis bastante fuerte, y se
emplea como catalizador en síntesis orgánica.
Ecuación Química:
FeCl3 + Cu →
FeCl2 + CuCl
Es una Sal Binaria, Hidrácida o Hidruro.
Procedimiento:
Segunda parte
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MaterialesPlaca trabajada en la primera parte.
Cautín
Soldadura
Fundente (pasta)Componentes electrónicos del circuito
Multímetro
1.Soldar con precaución los componentes electrónicos en la placa de
baquelita con ayuda del cautín, soldadura y fundente.
2.Verificar el buen funcionamiento del circuito.
Cuestionario
1.¿Para qué se recubre un circuito impreso?
R: La máscara anti-soldante se coloca para evitar que el estaño se
adhiera a las pistas cuando el impreso es soldado por una
soldadora de ola, y reducir la cantidad de estaño utilizado,
además cuentas con un recubrimiento que evita la oxidación delcobre, en los lugares donde ira soldado, esta capa se disuelve
durante la soldadura favoreciéndola.
2.¿Cuáles son los parámetros a considerar para seleccionar un
buen recubrimiento?
R: La placa debe de estar totalmente limpia, es decir, sin grasa y
para ello primero se baña en ácido que ese es el que provoca un
decapado.
3.¿Con qué materiales se logra un recubrimiento eficiente?
R: Con cualquier metal que se quiere hacer el recubrimiento.
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Observaciones
Los componentes electrónicos han venido evolucionando a través del
tiempo, es decir, cada día son más pequeños y complejos, esto se debe a
que los componentes son elaborados con la finalidad de realizar diversas
tareas dentro del circuito en el caso de los circuitos integrados su
desarrollo ha revolucionado los campos de las comunicaciones, la gestión
de la información y la informática.
Conclusiones
Con la elaboración de la práctica llegamos a saber cómo es la forma
correcta en que se debe de realizar un Circuito Impreso y además conocer
que aun después de haberlo terminado se le puede seguir dando un
cuidado para que funcione de una manera óptima.
Bibliografía
J.W. Nilsson
Circuitos Eléctricos (7ª edición)
Prentice Hall, 2005
Páginas: 35-50
R.C. Dorf, J.A. Svoboda
Introduction to Electric Circuits (7th edition)
Introducción a Circuitos Eléctricos
Wiley, 2006
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