Zona Arcade. Construye, Restaura y Decora tu Máquina Arcade y Pinball.

Tutorial: Fabricación de nuestras placas de circuito impreso (PCB) - Técnicas y materiales necesario

« Older   Newer »
  Share  
view post Posted on 28/1/2009, 01:25     +1   -1
Avatar

Restless in Peace

Group:
Administrator
Posts:
42,630
Location:
Alcobendas (Madrid)

Status:


Tutorial: Fabricación de nuestras placas de circuito impreso (PCB) - Técnicas y materiales necesarios

- Introducción:

En algunas ocasiones queremos dar un toque profesional a nuestros circuitos e ir un paso más allá de las placas “veroboard”, este es el momento de aprender a fabricar nuestras propias “PCB” (Printed Circuit Board) con un aspecto profesional, en nuestra propia casa y con productos asequibles.

Aunque no sea el tema que nos ocupa, os muestro, para los curiosos, el aspecto de varias placas típicas en la construcción de PCBs:

image


- Fases de la fabricación de placas de circuito impreso (PCB´s)

Existen tres fases vitales en la fabricación de nuestros PCBs, que son:

1) Diseño de la placa a partir del esquema.

2) Plasmar el diseño en una placa virgen de forma permanente.

3) Atacar las partes que no han sido dibujadas con ácido.

Trataremos estas partes por separado indicando los materiales necesarios en cada una y en qué tipo de comercios podemos conseguirlos.

- Diseño de la placa a partir del esquema

Material necesario:

• Lápiz, goma de borrar buena y papel milimetrado preferentemente. Esto se puede conseguir en cualquier papelería.
• Software de diseño de PCB. Recomiendo “EAGLE” por su sencillez de manejo y porque es el estándar (es el "photoshop" de los programas de diseño de “PCB”).

NOTA: Este paso podemos ahorrárnoslo si partimos de un diseño ya probado, como suele ser lo habitual. Yo normalmente diseño o retoco todos los circuitos que fabrico, pero es únicamente porque soy un detallista y me gusta ordenar los componentes o retocar los tamaños para hacer mis placas más pequeñas.

Se pueden diseñar a mano, con lápiz y papel, o hacerlo mediante un programa de ordenador como el “EAGLE”, que es el que yo utilizo. En el caso de que lo hagáis con lápiz y papel os recomiendo que sea en papel milimetrado, para poder encajar perfectamente el tamaño de los “pads” y la distancia entre las patas de cada componente. Sería un chasco que después del diseño y proceso de fabricación de nuestra placa tengamos que poner algún componente torcido y con las patas dobladas porque no hemos calculado bien la distancia entre estas. ¡¡¡Mucho ojo con esto!!!.

En este apartado poco más os puedo enseñar, ya que es bastante sencillo. Simplemente, daros el consejo de que no vayáis con prisas si el diseño lo hacéis vosotros, sed meticulosos en el orden de las pistas y comprobad un par de veces o tres que no os habéis dejado ninguna. Si tenéis algún amigo que controle del tema es mejor que os reviséis los circuitos entre vosotros. Yo lo hago con mi amigo Miguel y no hemos tenido ningún problema hasta la fecha.

Uséis el método que uséis, al final de este apartado deberéis tener en papel un diseño del circuito visto por la parte de las pistas y a tamaño natural.

TRUCO: Para que no tengáis problemas con cuál es la parte de las pistas, una vez tengáis el diseño, yo suelo meter alguna frase, logo o el nombre del circuito en la parte de las pistas, así si en la impresión veo las letras bien sé que lo estoy viendo por la parte de las pistas y si veo las letras en espejo sé que estoy viendo el circuito (como si fuera transparente) por la parte donde soldamos los componentes. Esto es muy importante y luego os mostraré el por qué.

Algo como esto es lo que debéis tener al final de este apartado. En este no usé el truco porque es un circuito extremadamente sencillo,. Recordad que en este paso el circuito en papel debe estar a tamaño natural y el de esta foto NO lo está.

Ejemplo de diseño de una PCB para un amplificador de guitarra a válvulas que me hice. He elegido este porque tengo fotos de todo el proceso.

image


- Plasmar el diseño en una placa virgen de forma permanente

Para que en la tercera fase (fase de ataque con ácido) queden únicamente las pistas y pads que deseemos, hemos de plasmar este diseño en nuestra placa virgen de forma permanente para que no sea disuelta por el ácido. Existen varias formas de hacer esto, veámoslas ordenadas de menor a mayor dificultad:

A) Rotulador indeleble.
B) Transfers de “Alfac” o “Decadry”.
C) Método de la plancha o “Press n' peel”.
D) Insolar la placa.

Elegiremos una u otra dependiendo de la complejidad de nuestro diseño. Si las pistas son muy finas y hay muchos pads juntos no podremos usar el método del rotulador, y para placas muy sencillas utilizar la insoladora será gastar recursos y tiempo a lo tonto pudiendo dar el mismo aspecto profesional con un método más rápido y sencillo.


A) Rotulador indeleble

Este es el método más sencillo para pasar nuestro diseño a la placa, necesitaremos:

• Placa virgen (como la véis en la foto de la introducción) cortada a su tamaño definitivo.
• Regla dedicada exclusivamente para esto (se manchará de rotulador).
• Regla o plantilla con círculos de varios tamaños para los pads.
• Rotulador permanente “EDDING”, recomiendo el 3000 y el 850, pero podéis hacer pruebas de distintos grosores, a ver cuál os va mejor.
• Taladro (de columna o una dremel con el soporte vertical) y broca de 1 mm. para metal.

El proceso comienza pegando la plantilla del circuito que hicimos a tamaño natural por la parte de las pistas. La plantilla debe quedar sobre la parte del cobre, y con cinta adhesiva por los bordes la dejaremos fijada con el fin de ir taladrando todos los agujeros en la placa.

Una vez hechos todos los agujeros, pasaremos un estropajo por la parte del cobre para que brille bien y quitaremos todos los restos de baquelita o fibra de vidrio (materiales con el que están hechas las placas). Limpiamos bien la parte del cobre con alcohol o quitaesmaltes de uñas hasta que quede brillante brillante y sin una pizca de grasa. A partir de aquí procuraremos evitar el contacto de los dedos con el cobre. Podemos ponernos guantes de látex o vinilo o manipularla con cuidado. Yo en este momento pego la placa a la mesa con cinta adhesiva de doble cara para que no se me mueva y así no tengo que tocarla.

Nos encontramos en este punto del proceso.

image

Después iremos dibujando con el rotulador permanente y con ayuda de la plantilla de círculos todos los pads alrededor de los agujeros para luego dibujar las pistas con la regla. Ambas, reglas o plantillas, se mancharán de rotulador. Podéis tener a mano un paño de algodón, trozos de una camiseta vieja, por ejemplo, para ir limpiándola y que no manche nuestro preciado trabajo.

Aquí el aspecto del circuito justo antes de meterlo en el ácido.

image

Como veis, este método os sirve para circuitos sencillos donde las pistas sean rectas y no muy delgadas. Por supuesto, se puede hacer algo más complejo que el ejemplo que se ve en este tutorial.


B) Transfers de “Alfac” o “Decadry”

Este método queda más profesional, si cabe, que el del rotulador. El comienzo del proceso es el mismo: agujerear la placa de circuito siguiendo nuestra plantilla diseñada en el primer paso de nuestro tutorial y teniendo los mismos cuidados de limpieza y fijación de nuestra placa a la mesa para no tener que tocarla (o usar guantes de vinilo o látex).

Necesitaremos, pues:

• Taladro o dremel con soporte vertical para los agujeros.
• Lapicero duro con la punta bien afilada.
• Cúter o bisturí bien afilado también, para quitar los excesos de alfac.
• Transfers de “Alfac” o “Decadry” de pistas y pads (suelen venir en blisters de 5 hojas), estos los encontraremos en tiendas de electrónica.

image

También existen transfers de letras que podremos usar en nuestras macas para otros menesteres, estos sí que será sencillo encontrarlos en papelerías técnicas.

image

La forma de uso de estos transfers es bastante sencilla. Como se puede ver en la primera foto, constan de un acetato o papel transparente con los diseños a transferir (letras, símbolos, pistas, pads...) y una hoja (en este caso de color azul) detrás que servirá para fijar el diseño.

Cogeremos la hoja transparente y la situaremos encima de nuestra placa eligiendo un pad de ella y situándolo en su sitio (encima de un agujero taladrado,) ahí marcaremos con el lápiz de punta dura (o portaminas) encima del transfer, con esto el símbolo, en este caso el pad, quedará impreso en el cobre de nuestra placa. Repetiremos el proceso con todos los pads de nuestro circuito. Cuando llevemos varios los fijaremos mejor poniendo la hoja azul encima de ellos y marcando con el lápiz, así se pegarán mejor al cobre de nuestra placa. Si dentro de los pads nos ha quedado espacio donde se ve cobre, podremos retocarlos con rotulador permanente. No nos interesa que se nos levante el cobre en esta parte tan delicada de nuestras PCBs.

Lo siguiente será hacer lo mismo con las pistas, asegurándonos con la ayuda del papel azul y el lápiz de que quedan bien pegaditas al cobre y sin burbujas.

TRUCO: Para hacer pistas con ángulos, con una mano manejaremos la cuartilla de “Alfac” y con la otra el lápiz, cuando lleguemos a un punto donde una pista va en ángulo levantaremos levemente el “Alfac” dejando el lápiz pegado a él (y a nuestra placa), para que con la presión del propio lápiz el “Alfac” (solo la pista, no el papel transparente) se rompa, podremos levantar entonces el lápiz y el propio “Alfac” que la pista habrá dejado pegada hasta el punto donde la hemos quebrado. Luego, con el cúter, arreglaremos ese ángulo y procederemos a poner encima otro trozo de pista en el ángulo deseado, retocando o levantando pistas una vez pegadas con el cúter si es necesario. Para evitar interferencias o "capacitancias" extrañas en nuestros diseños huiremos de los ángulos agudos (menos de 90º), utilizando a poder ser ángulos obtusos y rectos si son totalmente necesarios.

Una vez terminado el proceso, nos aseguraremos bien de que todo el transfer está bien pegado y repasaremos con el cúter para eliminar sobrantes o con el rotulador para rellenar si es necesario. El final de este proceso debe ser idéntico al del método con rotulador, pero con un aspecto más profesional.

image


C) Método de la plancha o “Press n' Peel”

Este método es, quizás, el que mejores resultados nos dará utilizando los utensilios que tenemos por casa (el método de la insoladora nos dará mejores resultados, pero no todos tenemos una insoladora en casa).

Para llevarlo a cabo necesitamos:

• Una plancha. Cuanto más vieja mejor, así la podemos usar sólo para esto y no pasaría nada si se rayara la base.
• Papel de revista brillante (Suelen ir mejor las portadas al ser más gruesas), en general nos valdrá cualquier papel brillante más grueso de lo normal al que no se adhiera mucho el tóner de la impresora o en su defecto también podemos utilizar papel "transfer" o "press n' peel" *
• Una impresora láser (mejor si el papel va recto de la entrada a la salida).
• Un cúter

NOTA: Venden cuartillas y papel especial en tamaño A4 que se transfiere mejor al cobre que se utilizan para hacer placas, se llama papel Press n' Peel (es de color azul) y funciona muy bien. Aquí podéis verlo en una tienda alemana donde suelo pedirlo. No creo que sea complicado encontrarlo en España, creo que hay algo parecido para hacer pegatinas de maquetas.

Comenzaremos nuestro proceso imprimiendo el diseño del circuito en el papel de revista, pero ojo que ya no lo haremos de la forma normal, sino "en espejo". La razón de esto es que debemos darle la vuelta al papel de forma que el “tóner” quede tocando directamente con el cobre y se pegue a él por calor, y han de verse las pistas correctamente. Si no hacemos este espejo al pegarlo en el cobre el diseño estaría al revés, con lo que no nos valdría para nada el circuito impreso. Mucho cuidado con esto porque conozco gente que ha tenido que tirar placas. Para no equivocaros utilizad el truco de escribir algo por la parte de las pistas, un logotipo, el nombre del circuito o lo que sea, así en todo momento sabréis si lo tenéis en espejo o en su posición normal.

image

Ahora toca transferir el “tóner” desde la hoja a la cara de cobre de nuestra placa. Si usamos algún tipo de papel "transfer" seguiremos sus instrucciones para pegarlo a la cara de cobre de nuestra placa, teniendo en cuenta (y permitirme incidir en este aspecto aunque pueda parecer cansino) que puede ser necesario imprimir la imagen en espejo para que al darle la vuelta para pegarla quede correctamente orientada en el cobre.

Si no usamos estos transfer (aunque lo recomiendo, puesto que son bastante baratos) podemos usar una portada de revista. Para que el tóner pase de la hoja de revista a la placa, hemos de calentar esta antes. Para ello prepararemos la placa limpiándola bien con un estropajo fino y después con alcohol o quita esmaltes de uñas. Una vez esté la placa brillante y sin grasa, la situaremos en algún sitio donde el calor no estropee nuestro apoyo. Yo pongo un trapo fino encima de la vitrocerámica para no rayarla y lo hago todo encima, también podéis usar la tabla de planchar.

En este momento hay que calentar mucho la base de cobre, tiene que estar tan caliente que no se pueda tocar..., ¡así que no la toquéis u os quemaréis! Con un par de minutos con la plancha debiera de ser suficiente. En este método hay muchas variables, tipo de plancha, grosor de la capa de cobre, temperatura que alcanza la plancha, temperatura a la que el “tóner” se despega (depende de la impresora), etc, así que alcanzaremos la perfección haciendo muchas pruebas antes de lanzarnos con una placa. Una vez esté muy caliente, situamos la hoja de revista encima de la placa asegurándonos de que todo el circuito queda dentro de la placa de cobre.

TRUCO: Si la placa es un poco mayor que el circuito, además podremos situar los típicos tornillos de sujeción sin problemas.

image

Cuando la hoja de revista toque la placa se adherirá muy rápido a ella, y teniendo en cuenta que está muy caliente, no podremos tocarla, así que ajustar la puntería para que la hoja quede centrada. Una vez en su sitio, usaremos un trapo de algodón (o un trozo de camiseta vieja) para ponerlo encima y seguir calentando otro par de minutos (como siempre, el tiempo lo controlaremos probando). Cuando esté el “tóner” adherido al cobre, rápidamente la cogemos con guantes para no quemarnos y la ponemos a remojo hasta que coja temperatura ambiente. Con 5 minutillos será suficiente.

Nos daremos cuenta entonces de que, aparte del tóner, también ha quedado adherido el papel de revista, pero no pasa nada, con cuidado y con la llema del dedo y agua iremos despegándolo en pequeños trozos. No arañéis el papel para que no se levante también el tóner.

image

Una vez levantado todo el papel, repasaremos con rotulador en los sitios donde no se haya adherido bien el tóner. Si se ha levantado en muchos sitios es mejor pasar un estropajo y volver a empezar; si lo metemos al ácido y se nos levantan las pistas, ya no tendrá remedio.

image


D) Método de la insoladora

De largo el método con el que mejores resultados obtendremos pero, por contra, el que más recursos necesitará para ser llevado a cabo. Entre ellos:

• Hoja de transparencia adecuada a nuestro tipo de impresora.
• Placa fotosensible o placa normal y spray fotosensible.
• Insoladora o máquina de rayos UVA (una de cara nos viene de lujo. ¡Convenced a la mujer!).
• Copos de sosa cáustica.
• Un par de cubetas de plástico duro (una para el revelador y otra para el agua)

Las placas que se usan con insoladora deben ser placas fotosensibles. Podemos también usar placas normales y utilizar un spray fotosensible justo antes de usarlas, pero es un poco más complicado conseguir resultados óptimos.

Las placas fotosensibles se dividen en dos: Placa fotosensible positiva y placa fotosensible negativa. Esto concierne a las zonas donde debe dar la luz. En la placa fotosensible positiva la luz debe incidir en la parte del circuito que queremos eliminar, por lo tanto, las pistas, pads y el resto de las zonas que queramos mantener deben ser tapadas para que no les de la luz. Por el contrario, en una placa negativa la luz debe incidir en las zonas que queramos que se mantengan, éstas serán transparentes siendo una imagen en negativo de nuestro circuito impreso.

Imagen a transferir en una placa positiva:
image

Imagen a transferir en una placa negativa:
image

El proceso sería el siguiente (teniendo en cuenta que es muy recomendable atacarla con ácido justo después de revelarla para evitar que se deteriore o se revelen partes del circuito si se va la luz):

Primero debemos imprimir el diseño de la placa en una hoja de transparencia (acetato) con una impresora adecuada al tipo de transparencia, hay especiales para impresora láser y para impresora de chorro de tinta. Yo prefiero de tinta ya que el negro es más opaco. Es importante aclarar que debemos imprimir el diseño en espejo (de ahí el truco de las letras que antes comenté) para que al poner el diseño sobre la placa la tinta quede en la cara que toca con el cobre y la luz no desenfoque los bordes al quedar la parte impresa separada del cobre (aunque sea por unas micras se nota).

Al poner la transparencia en el cobre en espejo con la parte de la tinta pegada a él, al mirarlo por la parte del cobre debemos ver el circuito correctamente (puede parecer un poco lioso, pero en cuanto lo haces un par de veces queda claro).

image

Pero antes de fijar esta transparencia a la PCB hay que retirar la cubierta (azul o negra normalmente) que llevan las placas de circuito impreso fotosensibles para protegerlas de la luz (ojo que si las guardáis durante mucho tiempo, se degradan y pueden velarse).

Una vez fija la transparencia, procedemos al insolado, que consiste en someterla a luz ultravioleta durante un tiempo determinado. Este tiempo viene marcado por el fabricante, por el tipo de insoladora y por la calidad de la transparencia, y será nuestra experiencia quien lo termine de ajustar, pero rondará los dos minutos.

Aquí vemos una insoladora casera hecha con tubos fluorescentes y una pequeña caja de madera con varios acetatos listos para ser insolados:

image

Una vez insolada la placa, ya podemos proceder al revelado de la misma. Tendremos preparada una cubeta de plástico duro con una mezcla de copos de sosa cáustica con agua. La proporción es de, aproximadamente, un par de cucharadas o tres de café por cada litro y medio de agua. Podéis hacer una mezcla en una botella de 1,5 litros de agua y guardar lo que os sobre para otra ocasión en un lugar fresco, seco y oscuro.

NOTA: OJO al manipular la sosa cáustica, poneros siempre guantes (mejor de los de fregar), y cuando reveléis la placa también una mascarilla.

Metemos entonces nuestra placa recién insolada en esta mezcla, con lo que debe desprenderse de la placa el barniz de un color cobrizo. En unos segundos ya no se desprenderá nada y se verá el circuito perfectamente revelado en la placa, será cuando la saquemos y la metamos en abundante agua para detener el revelado. Conviene en este punto pasar directamente al atacado con ácido sin almacenar la placa, pues podría revelarse o deteriorarse y no verse a simple vista.

La calidad de las placas puede llegar a ser profesional una vez controlemos el tiempo de la insolación y el del revelado:

image

IMPORTANTE: Para deshacernos de la mezcla que hemos usado para el revelador la mejor opción es llenar un bidón y llevarlo al punto limpio de vuestra ciudad. Si lo neutralizamos con abundante agua (con abundante me refiero a, al menos, 5 litros, podemos tirarlo por el retrete o por cualquier desagüe de loza, no metálico, porque podría dañarse o perder el brillo.


]- Atacar las partes que no han sido dibujadas con ácido

Una vez esté el diseño impreso en el circuito por la forma elegida, procederemos a eliminar las partes de cobre que no necesitamos para que en nuestra placa quede únicamente las pistas y los pads que vamos a utilizar.

Necesitaremos el siguiente material:

• 2 Cubetas de plástico duro, una para agua y otra para el ácido que usaremos para el ataque. Esta reacción es exotérmica, lo cual quiere decir que libera calor, además es bastante violenta, una vez tuve problemas porque la cubeta era demasiado fina y se me derretía... así que todo de plástico duro y cuanto más grueso mejor.
• Pinzas de madera o plástico duro.
• Guantes de de látex o vinilo.
• Mascarilla y gafas protectoras (valen las de la sierra).

Para el ácido (todo a partes iguales):

• Aguafuerte o salfumán (es lo mismo), lo venden en cualquier droguería.
• Agua oxigenada de 110 volúmenes, en tiendas especializadas de peluquería o farmacias.
• Agua del grifo.

image

También podéis comprar el ácido en tiendas de electrónica o por internet, pero os costará una pasta y deberéis almacenarlo con cuidado.

Usando el método que propongo, sólo mezclaremos lo que vayamos a utilizar. Realizaremos el proceso al aire libre, porque el gas que emana "coloca", y nos desharemos de la mezcla una vez utilizada rebajándola con mucho agua por un desagüe de loza (el retrete) o, mejor, llevándolo a un punto limpio.

Prepararemos dos cubetas, una con abundante agua (donde meteremos la placa una vez terminada) y otra para el ácido. A partir de aquí usad guantes, si os salpica un poco de ácido a la piel no os va a matar, pero os picará y además os dejará un color verduzco muy feo. A los ojos ni acercarse, y la ropa la puede desgastar como para que se rasgue con mirarla, así que cuidado cuando manejemos el ácido. Además tendremos a mano una botella de agua normal para rebajar la mezcla si nos sale muy violenta, (es preferible que la cosa vaya lenta, que tener que tirar la placa porque el ácido era violento y se ha comido parte de las pistas) y los dos componentes del ácido.

Preparamos el ácido en la cubeta elegida, a partes iguales aguafuerte, agua oxigenada de 110 volúmenes y agua del grifo (por ese orden), haciendo la mezcla justa para cubrir la placa. Podemos aprovechar para hacer más de una placa y así ahorramos nosotros y protegemos el medio ambiente.

Introducimos la placa en la cubeta (con el cobre hacia arriba para controlar cuando está lista) y veremos como se desprende un gas. ¡Cuidado que pica los ojos y es tóxico!, así que gafas y mascarilla, que seguro que la tenemos de la sierra o de otras herramientas. Si salen burbujas desde la placa, el ácido está haciendo su trabajo. Hacedlo al aire libre, así no tendremos problemas de ventilación después.

image

Una vez eliminado todo el cobre sobrante, sacamos la placa de la cubeta y la metemos en el agua, esto detendrá la reacción si en la placa ha quedado algo de ácido, seguidamente procedemos de igual manera con el resto de placas que queramos hacer. Este ácido tiene una vida útil en tiempo y en placas, por lo tanto, no lo guardaremos mezclado y aprovechemos para hacer varias placas para no contaminar demasiado.

Cuando tengamos la placa hecha, nos desharemos del ácido, como ya he comentado. Esto es, rebajándolo con abundante agua y por el retrete. NO se os ocurra tirarlo por ningún desagüe metálico porque le quitaréis el brillo y el ácido puede incluso oxidarlo o dañarlo.

image

Secaremos la placa y le quitaremos la capa de rotulador o “Decadry” que le queda con acetona y, después, lo repasamos con estropajo para dejar el cobre bien brillante. Si la hemos insolado es mejor dejarle la laca, que no afecta para nada al circuito y además protege el cobre.

image

Daremos por terminada nuestra placa haciendo los agujeros si la hemos hecho por el método de la insoladora; por los otros dos métodos ya tenemos que tener los agujeros hechos. Recordad que los agujeros serán de 0,8mm y de 1mm en algunos componentes con las patillas más gruesas.


- Por Angelote -

Edited by Mikonos - 28/1/2009, 22:05
 
Web  Top
view post Posted on 8/7/2010, 22:26     +1   -1
Avatar


Group:
Member
Posts:
1,286

Status:


como se nota que en este foro hay calidad por parte de sus usuarios ^^
 
Top
chaskas
view post Posted on 21/4/2011, 16:37     +1   -1




Y esto !!! que hace enterrado acá durante dos años y con un solo cometario !! AHH ??? XDD

Muy buena la idea de conectar un lpt hembra dirctamente, no mas cortar cables ni polimero ni nada! esto está excelente.

Junto con el IPP de Mikones + lo de ernilobits + Chivoloco + lo de Angelote se debería generar un estandar de IPP :)

Saludos y felicitaciones!

 
Top
Padaguan
icon1  view post Posted on 17/9/2014, 06:42     +1   -1




Mucahs gracias!
 
Top
3 replies since 28/1/2009, 01:25   31684 views
  Share