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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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