PROTOTIPOS PCB DOMÉSTICOS

Cuando diseñamos un circuito electrónico, y tras superar con éxito las pruebas prácticas, el siguiente paso es construir la Placa, o PCB (“Printed Circuit Board” o Placa de Circuito Impreso).
En tiendas de electrónica, podemos encontrar placas perforadas, con pistas o topos (o “pads”) universales, en los que podemos hacer un montaje económico de nuestro circuito.
Esto implica un reto, ya que los procesos industriales para hacerlas son caros. Es por ello que para la construcción de PCB, se han usado distintas técnicas más económicas.

Pero en esta publicación, vamos un pasito más allá, e intentaremos darle un aspecto “profesional” a nuestros diseños. Empecemos.

MATERIAL.

Para poder construir nuestro circuito impreso o PCB, necesitaremos una serie de materiales básicos.

• Placa De Baquelita o Fibra de Vidrio virgen (sin emulsionar)
• Cloruro Férrico (o en su defecto, Ácido Clorhídrico y Peróxido de Hidrógeno)
• Acetona y Alcohol
• Plancha (o plastificadora)
• Multiherramienta o Taladro, y brocas de 0,5, 1, 2 y 3mm
• Papel Cuché o Glossy (Sirve el papel publicitario o de revistas)
• Impresora de Tóner
• Programa de diseño de PCB
• Rotulador Indeleble
• Cubeta y pinzas
• Sierra, Lijas o Lana de Acero y Limas.

DISEÑO.

Como hemos dicho, cuando tengamos el circuito hecho y probado, el siguiente paso es diseñar el circuito Impreso.
En el mercado y la Web, existen diversos programas para hacer este trabajo, ya sea de pago o gratuitos, y cada uno tenemos nuestras preferencias, y no vamos a hacer publicidad. Pero sea como sea, el diseño se basa en, colocar los componentes e ir haciendo TODAS las uniones entre ellos, mediante pistas, que serás las uniones entre componentes, con lámina de cobre cobre y topos (o "Pads"), que son los círculos perforados, donde entran las patillas de los componentes.

Es muy importante tener en cuenta que componentes se van a montar sobre placa, además de respetar sus medidas entre patillas y su volumen sobre la placa. También tener en cuenta lo cerca que están las pistas entre y los topos entre ellos.
También, los orificios para sujetar la placa en su caja, y si hay elementos que van a un panel, etc…

Una vez finalizado el diseño, y lo tengamos repasado las veces que haga falta, para evitar errores, continuaremos con el proceso de trasferencia a la placa de cobre.

TRANSFERENCIA.

Es el momento de imprimir las pistas en el papel Cuche o Glossy. Usamos este papel, porque es el que permite transferir mejor el tóner a la placa, aplicando calor.

Pero antes, recortamos la placa a la medida del PCB diseñado, y lijamos suavemente la superficie del cobre y la limpiamos bien con alcohol. Las rayas de la lija o Lana de Acero, permitirá que se agarre mejor el tóner al cobre.

Seguidamente hacemos la impresión del diseño, a tamaño real, y sin invertir ni girar, en el papel Cuché o Glossy.
Si no disponemos de este tipo de papel, una opción válida, es usar papeles de publicidad o revistas, que a pesar de estar ya impresos, para este fin, se pueden usar perfectamente.

Con el papel impreso, lo colocamos sobre el lado del cobre de la placa, y se dobla el resto de papel hacia la cara superior. Se ajusta para que no se mueva, y si es necesario, lo podemos sujetar con cinta adhesiva. 

Es el momento de aplicar calor. Para ello usamos una plancha, a temperatura media, y la colocamos sobre la placa del lado del cobre, y poniendo una tabla para evitar quemar la mesa de trabajo.

Según nuestra experiencia, lo mejor es dejarla 15 minutos, a temperatura media, y sin apretar. Eso sí, de vez en cuando (cada 4/5 minutos), repartir bien el calor por todo el papel, haciendo pasadas con la plancha, sin presionar. De esta manera se transfiera el tóner del papel a la placa de cobre.

Una vez pasado ese tiempo, sin dejar enfriar, sumergimos la placa en una cubeta con agua, y dejamos en remojo para que el papel absorba agua. Cuando este bien empapado, con cuidado y paciencia, vamos frotando con los dedos y la ayuda de un cepillo de dientes viejo, para separar el papel de la placa, sin deteriorar las pistas de tóner.

Cuando terminemos, nos quedará el cobre impreso con las pistas de tóner, como en la imagen.

El tóner aparece blanquecino, por los restos de fibras de papel que queda pegado. Lo importante es que las pistas queden bien.

Si es necesario, o algo no ha quedado del todo bien, para no repetir el proceso, podemos hacer retoques con un rotulador indeleble.

Hay otro método para realizar circuitos, tal vez más laborioso, pero muy práctico para PCB más sencillas, que es simplemente transferir el circuito, ya sea a mano alzada o calcando, directamente al cobre con un rotulador indeleble.
Este hace las veces del tóner, que es evitar que el ácido corroa el cobre cubierto, ya sea por el tóner o por la tinta del rotulador.

ATAQUE ÁCIDO.

IMPORTANTE:  Mucha precaución al manipular los ácidos, ya que pueden irritar y provocar quemaduras en piel y ojos. También emiten vapores tóxicos. Usar medios de protección individual adecuados, como ropa, mascarilla, guantes y gafas.

En este punto estamos en disposición de hacer el ataque ácido. Aquí podemos escoger dos formas:

• Sumergir la placa en Cloruro Férrico
• Sumergir la placa en Ácido Clorhídrico y Peróxido de Hidrogeno.

Ambos son efectivos a nivel doméstico. Quizás el más económico sea el segundo, ya que en cualquier droguería podemos encontrar el Ácido Clorhídrico, o también llamado Aguafuerte o Salfumán, y el Peróxido de Hidrógeno, más conocido como Agua Oxigenada. Con estos dos líquidos, hacemos una mezcla a partes iguales y sumergimos la placa con el cobre hacia arriba. Veremos cómo se va tiñendo de verde el líquido, que indica que se va corroyendo el cobre.

Este no veremos mucho cambio, pero a diferencia del Aguafuerte con Agua Oxigenada, este se puede reutilizar varias veces, mientras que el otro se satura rápidamente de cobre y se ha de desechar.
El Cloruro Férrico se puede encontrar en establecimientos de productos químicos o en tiendas de Electrónica, y suele ser algo más caro. Al igual que el anterior, sumergimos la placa con el cobre hacia arriba.

En cualquiera de las dos opciones, para ayudar al ácido, ir moviendo suavemente la cubeta, para que actúe bien el ácido por todas las áreas, y vamos comprobando el efecto en la placa regularmente. En cuanto las zonas fuera de la tinta o tóner, estén libres de cobre, sacar la placa con pinzas del líquido, y aclarar con abundante agua.

Una vez limpio, retiraremos la tinta o tóner con Acetona y un paño o papel.

ACABADO.

Ya solo queda, realizar los orificios correspondientes a los elementos a montar en la placa, normalmente con brocas de 0,5mm, 1mm, 2mm y 3mm, pero estos diámetros dependerán del diseño realizado.

Ahora, si lo deseamos, podemos hacer una nueva impresión invertida, del lado de los componentes (Topográfico), para con el mismo método de planchado, transferirlo y darle un toque más “Profesional”. Este sería el resultado final:

Naturalmente, por último soldamos los componentes en su lugar. Si queremos, podemos facilitar esta tarea, estañando antes las pistas, aplicando pasta para soldadura o flux, ir calentando las pistas y aplicar estaño, dejando una capa fina. Este paso, además de facilitar la soldadura de componentes, protegerá al cobre de oxidación y/o corrosiones.

Para soldar los componentes, es preferible hacerlo empezando por los más pequeños y menos voluminosos, y terminar por los más grandes. En el este ejemplo, primero soldamos los puentes:

Seguidamente montamos las resistencias:

Luego soldamos los diodos, bobina y el cristal:

Ahora es el turno de los transistores, condensadores, zócalos, led, etc.:

Y finalmente los conectores:

Por último, colocar el circuito Integrado en el zócalo, y a funcionar.

Esta es la forma más económica, para poder hacer PCB en nuestro propio hogar, con resultados muy decentes.

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