INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTTRICA UNIDAD ZACATENCO
INGENIERÍA ELECTRICA LABORATORIO DE QUIMICA APLICADA
PRACTICA No. 5
“ELABORACIÓN DE UN CIRCUITO IMPRESO”
2EM4
ARRIETA OCAMPO ALICIA PAMELA FRANCISCO VILLANUEVA IVAN ALEJANDRO MANRIQUE RAMIREZ GUILLERMO MARTINEZ TREVIÑO ANA LUCIA
PROFESORA: ARCELIA SAHAGÚN VICTORINO
FECHA DE REALIZACIÓN:
MIERCOLES 17 Y 31 DE MAYO DEL 2017
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INDICE: OBJETIVO………………………………………………………………………………....2
CONSIDERACIONES TEORICAS……………………………………………………..2 6 MATERIALES Y REACTIVOS………………………………………………................. ......6 y 11 DESARROLLO DE LA PRACTICA………………………………………….... CUESTIONARIO…………………………………………………………….……..10 y 12 OBSERVACIONES………………………………………………………….…………..13 CONCLUSIONES…………………………………………………………………...…...13 BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………......14
PRÁCTICA No. 5 ELABORACIÓN DE UN CIRCUITO IMPRESO OBJETIVO: El alumno aplicará el conocimiento de diseño directo en la elaboración y protección de un circuito impreso.
CONSIDERACIONES TEÓRICAS: Circuito Impreso En electrónica, un circuito impreso, tarjeta de circuito impreso, es una superficie constituida por caminos o pistas de material conductor laminadas sobre una base no conductora. El circuito impreso se utiliza para conectar eléctricamente a través de los caminos conductores, y sostener mecánicamente por medio de la base, un conjunto de componentes electrónicos. Los caminos son generalmente de cobre mientras que la base se fabrica de resinas de fibra de vidrio reforzada (la más conocida es la FR4), cerámica, plástico, teflón o polímeros como la baquelita.
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Métodos Típicos Para La Producción De Circuitos Impresos 1. La impresión Seri gráfica utiliza tintas resistentes al grabado para proteger la capa de cobre. Los grabados posteriores retiran el cobre no deseado. Alternativamente, la tinta puede ser conductiva, y se imprime en una tarjeta virgen no conductiva. Esta última técnica también se utiliza en la fabricación de circuitos híbridos. 2. El fotograbado utiliza una fotomecánica y grabado químico para eliminar la capa de cobre del sustrato. La fotomecánica usualmente se prepara con un fotoplotter, a partir de los datos producidos por un programa para el diseño de circuitos impresos. Algunas veces se utilizan transparencias impresas en una impresora Láser como foto herramientas de baja resolución. 3. El fresado de circuitos impresos utiliza una fresa mecánica de 2 o 3 ejes para quitar el cobre del sustrato. Una fresa para circuitos impresos funciona en forma similar a un plotter, recibiendo comandos desde un programa que controla el cabezal de la fresa los ejes x, y y z. Los datos para controlar la máquina son generados por el programa de diseño, y son almacenados en un archivo en formato HPGL o Gerber. 4. La impresión en material termo sensible para transferir a través de calor a la placa de cobre. En algunos sitios comentan de uso de papel glossy (fotográfico), y en otros de uso de papel con cera como los papeles en los que vienen los auto adhesivos. Tanto el recubrimiento con tinta, como el fotograbado requieren de un proceso de atacado químico, en el cual el cobre excedente es eliminado, quedando únicamente el patrón deseado.
Lenguaje Ensamblador El lenguaje ensambladores un programación de bajo nivel para los computadores, microprocesadores, microcontroladores y otros circuitos integrados programables. Implementa una representación simbólica de los códigos de máquina binarios y otras constantes necesarias para programar una arquitectura dada de CPU y constituye la representación más directa del código máquina específico para cada arquitectura legible por un programador. Microcontrolador Un microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida
Componentes electrónicos 3
Todo circuito electrónico está formado por unos componentes básicos: • Resistencias • Potenciómetros • LDR • Termistores • Diodos y diodos LED • Condensadores • Transistores
Resistencias Las resistencias son elementos muy comunes en los circuitos electrónicos y redes eléctricas, están siempre presentes en los equipos electrónicos. Se encuentran en gran variedad de circuitos integrados, entre los que destacan los analógicos y también se encuentran en circuitos híbridos e impresos. Son construidas de diversos materiales y compuestos, entre los más destacados encontramos: carbón, pila de carbón, película de carbón, película de metal, oxido de metal y las más populares que están hechas de alambre con algunas aleaciones.
Potenciómetros Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie.
Fotorresistencia LDR Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuya siglas, LDR, se srcinan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas.
Diodo El diodo semiconductor es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico. 4
Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio. Viendo el símbolo del diodo en el gráfico anterior( A - ánodo, K - cátodo) Los diodos constan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura llamada barrera o unión.
Diodo LED Si alguna vez ha visto, unas pequeñas luces de diferentes colores que se encienden y apagan, en algún circuito electrónico, ha visto los diodos LED en funcionamiento. El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros.
Condensadores Es un componente electrónico que almacena cargas eléctricas para utilizarlas en un circuito en el momento adecuado. Está compuesto, básicamente, por un par de armaduras separadas por un material aislante denominado dieléctrico. La capacidad de un condensador consiste en almacenar mayor o menor número de cargas cuando está sometido a tensión.
Temporizador 555 El 555 es un circuito integrado cuya función principal es producir pulsos de temporización con precisión, entre sus funciones secundarias están la de oscilador, divisor de frecuencia, modulador o generador. Este circuito integrado incorpora dentro de sí, dos comparadores de voltaje, un flip flop, una etapa de salida de corriente, un divisor de voltaje por resistor y un transistor de descarga. Dependiendo de cómo se interconecten estas funciones utilizando componentes externos es posible conseguir que dicho circuito realice un gran número de funciones tales como la del multivibrador estable y la del circuito monoestable. El 555 tiene diversas aplicaciones, como: Control de sistemas secuenciales, divisor de frecuencias, modulación por ancho de pulso, generación de tiempos de retraso, repetición de pulsos 5
MATERIAL
REACTIVOS
1 Placa de Baquelita con capa de cobre Solución de FeCl3 4 M 1 Hoja con el diagrama de un circuito impreso 1 Vaso de precipitados de 1 Litro
Solución de HNO3 (1:1) Acetona
1 Anillo, mechero y tela de alambre c/asbesto 1 Punzón Recipiente de plástico 1 Par de guantes de plástico 1 Agitador 1 Servitoalla 1 Multímetro Algodón Pinzas largas
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:
3 hasta que el 1. Tomar la placa de baquelita cobre quede brillante. Tener usando cuidadoundealgodón no tocarcon la solución superficiededeHNO la placa con los dedos después de limpiarla.
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2. Colocar la hoja del diagrama sobre la placa de baquelita, asegurándose de que no se mueva.
3. Marcar con un punzón sin traspasar la placa los puntos donde se harán las perforaciones para insertar los componentes.
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4. Trazar las pistas con el plumón antiácido siguiendo el diagrama del circuito impreso considerado.
5. Calentar la solución de FeCl3 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 recipiente para que el proceso se efectúe eficientemente hasta eliminar el cubre de las pistas.
7. Una vez que la placa este lista, retirarla del recipiente con las pinzas y enjuagarla con agua. 8
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: 9
1. ¿Para qué sirve un circuito impreso? R= Para conectar eléctricamente a través de las pistas conductoras, y sostener mecánicamente, por medio de la base, un conjunto de componentes electrónicos.
2. ¿De qué otros materiales pueden ser las placas del circuito impreso? R= Baquelita, fibra de vidrio, teflón, 3.
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¿Qué es un polímero? R= Son cuerpos de constitución sencilla están formados por moléculas conteniendo un número relativamente pequeño de átomos ¿Qué es una solución? R= Es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.
5. ¿Qué es un ácido según Lewis? R= El ácido debe tener su octeto de electrones incompleto Los ácidos de Lewis son el cloruro de aluminio, el tricloruro de boro, el cloruro estánico, el cloruro de zinc y el cloruro de hierro, son catalizadores sumamente importantes de ciertas reacciones orgánicas. 6. ¿Qué es una fibra de vidrio? R= Filamento continuo o discontinuo, obtenido mediante estiramiento de vidrio fundido, que se emplea como aislante térmico o acústico principalmente. 7. ¿Qué es un cerámico? R= productos, constituidos por compuestos inorgánicos, poli cristalinos, no metálicos, cuya característica fundamental es que son consolidados en estado sólido mediante tratamientos térmicos a altas temperaturas. 8. Mencione las ventajas de un circuito impreso. Proceso de montaje controlado a través de la mecanización. Reducción del tiempo de montaje por simplificación. Puede combinar funciones eléctricas y estructurales.
9. ¿Por qué el FeCl3 se comporta como un ácido? R= Reacciona con los metales comunes. 10
NOTA: COMO TRABAJO EXTRACLASE PRESENTAR LA PLACA PERFORADA PARA TRABAJAR LA SEGUNDA PARTE.
SEGUNDA PARTE:
MATERIAL Placa trabajada en la primera parte Cautín Soldadura Fundente (pasta) Componentes electrónicos del circuito Multímetro
PROCEDIMIENTO. 1. Soldar con precaución los componentes electrónicos en la placa de baquelita con ayuda del cautín y fundente.
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2. Verificar el buen funcionamiento del circuito.
CUESTIONARIO: 1. ¿Para qué se recubre un circuito impreso? R= Al dejarse expuesto al aire, el oxígeno del mismo oxida al cobre modificando químicamente sus propiedades de conductor. 2. ¿Cuáles son los parámetros a considerar para seleccionar un buen recubrimiento? R= Duración, efectividad, características de protección, costo, acabado. 3. ¿Con que materiales se logra un recubrimiento eficiente? R= Barnices, películas protectoras, polímeros.
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OBSERVACIONES:
Si solo se pasa una vez el algodón con HNO 3 la placa se mancha Para desmanchar la placa se debe de tallar con el algodón. Al marcar con el punzón NO se debe de traspasar la placa. Se calienta la solución de FeCl 3 para acelerar el proceso. La debe de quedar totalmente por el la plumón. solución. Se placa debe de marcar correctamente lascubierta líneas con Cuidar que las líneas de plumón no se borren mientras la placa está sumergida. Para limpiar el plumón se usa acetona. Tener cuidado de que la solución de FeCl 3 no tenga contacto con la ropa y/o el cuerpo.
ALUMNO: MANRIQUE RAMIREZ GUILLERMO Al crear el circuito impreso, se observó que al planchar el circuito, la tinta se quedó impregnada en el cobre, así mismo como el Cloruro Férrico terminó con el exceso de cobre dejando así las pistas. Después de realizar las perforaciones, a la hora de soldar los componentes, la soldadura se quedó pegada en el cobre y los componentes.
ALUMNO: FRANCISCO VILLANUEVA IVAN ALEJANDRO La importancia de la elaboración de los circuitos impresos es muy grande, ya que el correcto funcionamiento del producto depende de la calidad de la unión eléctrica formada entre los terminales de los componentes a través de la soldadura. Aunque el cobre es un buen conductor, es un elemento que se oxida muy fácilmente. Pudimos por medio del procedimiento diseñar directamente un circuito impreso.
ALUMNA: MARTINEZ TREVIÑO ANA LUCIA
CONCLUSIONES: El experimento fue bueno por que aprendimos hacer un circuito impreso para elaborar un trabajo con un 555 que nos sirve para pulsos de temporización con precisión y pues ahora sabemos que 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. 13
ALUMNO: MANRIQUE RAMIREZ GUILLERMO En conclusión, el circuito impreso quedó realizado perfectamente, las pistas quedaron bien hechas a la hora de quitar el exceso de cobre, se quedó bien hecha la continuidad de cada una de las pistas y los componentes de ellas. Así mismo, a la hora de probarlo, el circuito integrado 555 logró mandar los pulsos satisfactoriamente.
ALUMNO: FRANCISCO VILLANUEVA IVAN ALEJANDRO Durante la práctica resultó un tanto difícil marcar los puntos con un punzón sin traspasar la placa, ya que era muy frágil y se debía estar al tanto de ello; también al agregar los componentes y soldarlos resultó un poco tedioso ya que si ya soldadura no era pequeña se odia juntar con la soldadura de otro componente y no funcionaría el circuito.
ALUMNA: MARTINEZ TREVIÑO ANA LUCIA
BIBLIOGRAFÍA:
Miguel Uribe Velasco, Los polímeros sistesis, caracterización, degradación y reologia, ed. Instituto politécnico nacional, Pag 13
Raymond Seymour, Charles Carracher, Introducción a la química de los polímeros, ed. Pagina 4,23,25 Fred W. Billmeyer, Ciencia de los polímeros, ed. Reverté, paginas 3, 223,259, 285, 361, 437, 471
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