PRÁCTICA 8-9. FABRICACIÓN DE CIRCUITO IMPRESO

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Belén Peralta Miranda
hace 6 años
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1 PRÁCTICA 8-9. FABRICACIÓN DE CIRCUITO IMPRESO 1. Objetivo En la práctica 8 se pretende enseñar al alumno la fabricación de una placa de circuito impreso, o PCB (Printed Circuit Board). El proceso completo consta del diseño del fotolito, la insolación de la placa, el revelado, y el ataque del cobre. Esto se realizará durante la práctica 8 y se concluirá dicha práctica con el taladrado de la placa. En la práctica 9 se llevará a cabo la soldadura de los componentes y se probará en el laboratorio el funcionamiento correcto del circuito. 2. Material necesario para el revelado del circuito El material necesario para la fabricación de un circuito impreso es el siguiente: 1. Placa de PCB positiva de dos caras 2. Insoladora UV 3. Líquido revelador (sosa cáustica mezclada con agua) 4. Agua oxigenada (H2O2) 110 vols 5. Aguafuerte (ácido clorhídrico, o salfumán) 6. Agua corriente El material se encuentra disponible en la sala de revelado del Departamento de Ingeniería Electrónica, por lo que no es necesario que el alumno lo adquiera. 3. Circuito a fabricar Se va a fabricar un circuito que constituye un dado electrónico. El esquemático y el pcb del circuito se adjuntan en este enunciado. La alimentación del circuito puede estar en el rango 2-6 voltios con lo que se puede alimentar de forma externa con dos o tres pilas de 1.5 voltios. Internamente, el circuito está construido gracias al integrado 74HC393 que es un contador dual de cuatro bits. Para conocer su comportamiento, descargue el datasheet de dicho componente. Por tanto, se insta al alumno que analice el esquemático y los datasheets de los componentes del circuito para comprender el funcionamiento del mismo. 1

2 4. Proceso de construcción del PCB El proceso de fabricación de una placa de circuito impreso se basa en la fotolitografía y la soldadura, y consta de los siguientes pasos: 1. Impresión del fotolito de la placa El diseño se habrá hecho previamente con un programa específico de diseño de circuitos. Los más conocidos son Accel EDA1, P-CAD2, Orcad3 y EagleCAD4. Casi todos proporcionan una versión limitada de prueba. EagleCAD incluso tiene una versión totalmente gratuita. Si el circuito es muy simple se puede realizar con un programa de dibujo cualquiera. Se debe imprimir el diseño en un papel de transparencia o en un papel vegetal. Para transparencia se obtienen mejores resultados con una impresora de inyección que con una impresora láser. Para un papel vegetal, es mejor una impresora láser. 2. Placa con resina fotosensible positiva Se trata de una placa de material plástico (normalmente fibra de vidrio) cubierta de cobre por una o por las dos caras, y tratada con una resina fotosensible. La resina está protegida de la luz con un adhesivo opaco. Para usar la placa hay que quitar el adhesivo en un ambiente con poca luz, o con una luz que no dañe la resina (por ejemplo, luz roja). 3. Insolación El fotolito debe mantenerse unido a la placa para evitar que se desplace durante la insolación. El fotolito y la placa se introducen en la insoladora para exponer la zona que no se encuentra tapada por la tinta a la radiación ultravioleta. El tiempo de exposición depende del tipo de fotorresina y de la intensidad luminosa, y normalmente es del orden de dos minutos. 4. Revelado La placa se introduce en un baño con revelador, hasta que se aprecie que los dibujos del fotolito se han transferido a la resina. 5. Ataque del cobre La solución atacante está compuesta por dos partes de agua, una parte de agua oxigenada, y una parte de aguafuerte. Se sumerge la placa en la solución hasta que el cobre no protegido por la resina se ha disuelto. La manipulación de estos componentes químicos es peligrosa y debe hacerse con cuidado. 6. Eliminación de la resina sobrante Con acetona se elimina la resina sobrante, que aún sigue cubriendo el cobre de la placa. 7. Taladrado Hay que abrir las vías pasantes donde se insertarán los componentes y se soldarán. El grosor de la broca a usar depende del componente. Las más normales son las de 0.8 ó 1 mm, y para componentes más gruesos hasta de 2 mm. 8. Soldadura Hay que ir soldando los componentes con estaño uno a uno empezando por las vías y continuando por aquellos que tengan menos altura. El proceso de soldadura comienza por acercar el soldador a la zona de soldadura, calentar el cobre de la zona y luego acercar el 2

3 estaño para realizar la soldadura. Los soldadores alcanzan altas temperaturas con lo que el proceso hay que realizarlo con cuidado. 9. Puesta en marcha del circuito Una vez todos los componentes están soldados hay que comenzar a probar la funcionalidad del circuito. Lo primero a comprobar es que no existe un cortocircuito entre Vcc y GND. Para comprobarlo, no poner ningún integrado, alimentar la placa y comprobar que la tensión Vcc no se viene abajo y que se encuentra en todos los puntos de alimentación del circuito. Luego, comprobar la funcionalidad del oscilador NE555 observando la seña de reloj generada. Finalmente, añadir todos los demás integrados y comprobar el funcionamiento del dado electrónico. Si no funcionara correctamente, utilizar un osciloscopio para visualizar las señales internas del circuito para localizar el problema. 5. Lista de componentes El circuito que se ha diseñado y que se va a montar es un circuito cronómetro cuenta atrás configurable por el usuario. Para realizar este montaje será necesaria la compra de los siguientes componentes. La compra del material se podrá efectuar en cualquier tienda especializada de electrónica (recomendamos M. Leon). Por tanto, antes de asistir a la práctica 9 todos los alumnos deberán efectuar la compra de los componentes por parejas. El circuito final será propiedad de cada pareja de alumnos. 1 oscilador NE resistencias de 1kΩ 1 resistencia de 4k7Ω 1 condensador electrolítico de 1μF 7 diodos led 1 contador de 4 bits 74HC393 1 integrado 74HC08 (puertas AND) 1 integrado 74HC32 (puertas OR) 1 conector de dos pines (conectores de tornillo de color verde o naranja) 3 zócalos DIP14 de pines torneados 1 zócalo DIP8 de pines torneados 1 interruptor de cuatro pines (distancia entre pines 300x200 mils) 1 jumper 1 broca de 1mm 3

4 ESQUEMÁTICO DEL CIRCUITO DADO ELECTRONICO 4

5 PCB DEL CIRCUITO DADO ELECTRÓNICO 5

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