¿Qué es un circuito impreso?

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¿Qué es un circuito impreso?

Un circuito impreso o PCB (del inglés Printed Circuit Board), es un medio para sostener mecánicamente y conectar eléctricamente componentes electrónicos, a través de rutas o pistas de material conductor, grabados desde hojas de cobre laminadas sobre un sustrato no conductor.

Al diseñar un proyecto o prototipo electrónico, primero se debe probar, armándose en una placa de pruebas o protoboard. Cuando funcione correctamente, se  dibujará el diagrama esquemático, ya sea a mano, o en computador, usando programas especializados como el proteus, eagle o Pspice.  Posteriormente se diseña y fabrica el circuito impreso (PCB), y para finalizar, se montan los componentes en la tarjeta, para finalmente colocarlo en un chasis o gabinete, que le darán una presentación final a nuestro proyecto.

Comencemos por hablar un poco del material de los circuitos impresos. Uno de los materiales más usado para la fabricación de circuitos impresos o también llamada placa fenólica, es la baquelita (en ingles Bakelite), un feno-plástico resistente al calor y a los solventes, desarrollado por el belga-americano, Leo Hendrik Baekeland, entre 1902 y 1907.

También se usa la fibra de vidrio con resina de poliéster, en la fabricación de circuitos impresos. Esta es más costosa, pero de mejor calidad y presentación.
Cualquiera de estos dos materiales, llevan un baño de cobre en una o en ambas caras. La función del cobre es conducir la electricidad. Al momento de hacer un circuito impreso, la tarjeta; ya sea en baquelita o en fibra de vidrio, el cobre de esta, tendrá la forma de “caminos”, los cuales interconectarán los componentes que irán en la tarjeta.

Técnicas para la fabricación de los circuitos impresos

Existen diferentes técnicas para la fabricación de los circuitos impresos (PCB). Dependiendo de nuestro presupuesto y objetivo, escogemos la técnica que más nos convenga. Las técnicas más conocidas son:

Elaboración de circuitos impresos con tinta indeleble

La forma más económica de hacer circuitos impresos es usando la técnica con tinta indeleble. Solo se necesitamos un marcador o plumón de tinta indeleble, como el famoso (Sharpie).
Lo primero es dibujar las pistas del circuito sobre la tarjeta, en la cara bañada en cobre. Luego, se sumerge la tarjeta en una solución corrosiva, (cloruro férrico), disuelto en agua caliente. Esta solución corroe la superficie de cobre, dejando sólo el cobre que está cubierto por la tinta del plumón. Para finalizar se perforan con un taladro los orificios donde entrarán las patas de los componentes y listo.
Esta técnica por ser netamente manual y con una calidad de impresión regular, se recomienda para hacer circuitos de mediana complejidad, para principiantes o aficionados a la electrónica, que desean realizar pequeños proyectos a muy bajo costo.

tinta indeleble

Elaboración de circuitos impresos con la técnica de planchado
(papel termo transferible, impresión láser)

El papel termo transferible es un material utilizado en la elaboración de circuitos impresos de cualquier tipo. Gracias a este papel podemos traspasar a la placa de cobre virgen, el diseño del circuito impreso que hayamos hecho (haya sido hecho a mano o computador), de manera fácil, rápida y económica, para luego introducirla en un recipiente con cloruro ferrico, obteniendo así el circuito impreso deseado. Recomendamos el papel marca (PCBMAKER), aunque también se pueden usar algunos papeles gruesos, usados en dibujo, como el papelGlossy, papel para fotografía o papel Propalcote de unos 120 gramos.

PASO 1

Teniendo hecho el diseño del circuito en el computador, lo imprimimos en alta resolución sobre el papel termo transferible, usando una impresora láser. Se imprime sobre cualquier cara del papel, ya que las dos caras son iguales. Si la imprimimos en un tipo de impresora diferente a láser, el papel termo transferible no servirá (las impresoras láser se reconocen porque utilizan Toner en vez de cartuchos o cintas). Si poseemos el diseño del circuito impreso en una hoja de papel común y corriente o fue hecho a mano, debemos sacar una fotocopia de este, sobre el papel termo transferible. Las fotocopiadoras utilizan el mismo sistema de impresión que las impresoras láser.

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PASO 2

Una vez tengamos el diseño del circuito impreso sobre el papel termo transferible, lo recortamos usando unas tijeras o un bisturí, dejando una margen que nos permita manipularlo. El papel termotransferible restante lo podremos guardar para la elaboración de futuros circuitos impresos.

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PASO 3

Ahora se debe cortar la placa fenólica a la medida del circuito impreso y posteriormente lavarla por el lado del cobre con jabón desengrasarte de lavaplatos y una esponja de ollas no abrasiva. Seque muy bien la baquelita con un trapo muy limpio o preferiblemente una servilleta desechable. La placa de cobre deberá estar seca, brillante como el oro y limpia de polvo y grasa, además usted No deberá tocar la superficie de cobre con los dedos o cualquier otra cosa2

PASO 4

A continuación colocamos la placa sobre una superficie dura, con el lado del cobre mirando hacia arriba. Luego colocamos el papel termo transferible con el diseño del circuito impreso sobre la placa de cobre, de tal manera que el dibujo haga contacto con el cobre. Ahora colocamos una hoja de papel común y corriente, sobre el papel termo transferible.

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PASO 5

Finalmente haciendo uso de una plancha casera a temperatura máxima, (pues nuestra experiencia nos ha mostrado, que a pesar de que en las instrucciones que vienen con el papel termotransferible dicen que debe se temperatura media, si la temperatura no es bastante alta, el toner no se adhiere bien al cobre de la placa), Planchamos durante 10 minutos sobre la parte impresa del papel termo transferible, haciendo énfasis en los bordes y el centro de la placa.
Nota: dependiendo de la marca del papel termo transferible, Cambia la temperatura de la plancha. Algunas personas usan papeles de dibujo, que exigen más calor. Para estos es necesario usar la plancha al máximo de su calor.

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PASO 6

Transcurridos los 10 o 15 minutos de planchado y observando que el papel se adhirió bien al cobre, se deja enfriar un instante y se introduce la placa con el papel termo transferible adherido, en una cubeta con agua fría dejándola sumergida un mínimo de 5 minutos. Al cabo de este tiempo revise que el papel esté bien húmedo. Esto se nota porque el papel se va haciendo algo transparente y se alcanza a ver la tinta del dibujo a tras luz.

NOTA:

En algunos casos al desprender el papel, se levantan partes del dibujo, echándose a perder el trabajo. Esto sucede por varios factores; Cuando no lavamos bien la placa virgen por el lado del cobre, dejando grasa que evita la buena adherencia del toner. La mala calidad del papel utilizado para este proceso. Cuando vaya a comprar el papel, revise que sea grueso, de material fino y liso. La temperatura de la plancha también influye en el agarre del dibujo en el cobre. Si esto sucede puede repetir el proceso de planchado, pero si sólo son pequeños detalles, los que se han dañado, puede usar un plumón indeleble para retocarlos a mano y así evitarse repetir todo el proceso.

PCB_11

PASO 7

Una vez la imagen está adherida al cobre y hemos retocado cualquier defecto que haya quedado, se deberá introducir la placa de cobre en un recipiente no metálico que contenga cloruro ferrico disuelto en agua caliente (lo suficiente para cubrir toda la placa de cobre). La función del cloruro ferrico es la de disolver el cobre que no está cubierto con tinta, dejando al final las pistas de cobre que forman el circuito. Entre menos tiempo tenga que durar la placa de cobre en el cloruro ferrico, la calidad del circuito impreso final será mejor, por esto debemos agitar el recipiente, con la placa de cobre sumergida en el cloruro ferrico, para que de esta manera el químico pueda disolver mas rápido el cobre de la placa.

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PASO 8

Después de que el cloruro férrico haya consumido todo el cobre sobrante, procedemos a sacar la placa del recipiente y a retirar la tinta con thinner y un trapo, quedando las pistas de cobre. Como paso final se lava la placa nuevamente con esponjilla y jabón desengrasante de lavaplatos, para dar mayor presentación al circuito impreso final. Puede usar  una esponjilla abrasiva de acero para pulir el impreso y darle brillo. Revise a contra luz el circuito impreso, y cerciórese que no hayan quedado pistas colisionadas. De ser así utilice una cuchilla o bisturí para retirar el cobre sobrante.

Perfore todos los orificios por los cuales entraran las patas de los componentes que irán en la tarjeta. Utilice un mototool o un taladro pequeño con brocas de 1/16, 1/32 (en milímetros son de 0.9 y 1 mm) o las que sean requeridas, dependiendo del componente a colocar.PCB_15

Hemos terminado nuestro circuito impreso. Ahora está listo para ser ensamblado, colocando todos los componentes. Ya que este método no permite la impresión de la mascara antisoldante, se recomienda darle una mano de esmalte transparente a las pistas de cobre, para evitar que se oxiden.
Después de hacer varios impresos con la técnica de planchado, se va mejorando la calidad del impreso. Es importante resaltar que la técnica de planchado no es una técnica industrial, es tan artesanal como la anterior, pero de mejor calidad, así que no se puede pedir demasiado. A pesar de ser menos económica que la elaboración de impresos con tinta indeleble, por el costo del papel termo transferible, está al alcance de los estudiantes o aficionados a la electrónica.

Elaboración de circuitos impresos con la técnica de serigrafía

La serigrafía es una técnica muy antigua, que permite imprimir imágenes sobre cualquier material. Básicamente es transferir una tinta a través de una malla de seda templada en un marco de madera. La seda ha sido tratada previamente con una emulsión que bloquea el paso de la tinta en las áreas donde no habrá imagen, quedando libre la zona donde pasará la tinta. Este sistema de impresión se usa para imprimir muchas cantidades, sin perder definición.
La técnica de producción de circuitos impresos con serigrafía se usa industrialmente, ya que se pueden obtener impresos de muy buena calidad y a muy bajo costo. Una vez se tienen revelados los marcos de seda o mas conocidos como bastidores, se pueden realizar múltiples copias del mismo diseño. Esto permite la producción en serie de circuitos impresos. Aunque no deja de ser  un procedimiento manual esta técnica es una de las más  usadas, ya que permite obtener trabajos con la calidad y presentación necesarias, para la realización de prototipos electrónicos y/o aplicaciones en la industria.

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Colocamos el bastidor sobre una superficie plana, dura y uniforme, fijándolo con unas prensas de bisagra, que permitan levantarlo fácilmente sin que se corra de posición. Colocamos la placa fenólica exactamente debajo del dibujo del circuito impreso con las pistas y la ajustamos con cinta adhesiva o colocándole unos topes construidos de trozos de baquelita sobrantes, para que al imprimir no se corra de sitio. Colocamos el marco encima de la placa, dejándolo al menos unos 5 milímetros levantado de esta, puede usar un pequeño trozo de madera. Luego aplicamos la tinta UV o en su defecto pintura de polietileno, por la parte de encima de la seda, haciendo un camino en la parte anterior al dibujo, para luego trazar con la espátula (Rasero o Racleta), el diseño del circuito impreso sobre la superficie de las tarjetas. Este proceso no es sencillo la primera vez y deberá practicarlo hasta que el impreso le que de perfecto.

Racleta

Racleta

Acabado Final

Acabado Final

Bastillo

Bastillo

Emulacion

Emulacion

 

 

 

 

 

 

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1 Comment

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