Tutorial: Fabricación de PCB

Hace un par de años me nació la intención de compartir con mis amigos foreros de Chilemúsicos algunas técnicas y secretos de la fabricación de placas de circuito impreso o PCB, por sus siglas en inglés. Para darle algo de movimiento a mi blog y crear un respaldo en linea de esa información, decidí postear acá el mismo tutorial, esperando que a más de alguno le sirva.



Lo primero es contar con todos los materiales, algunos precios (en pesos chilenos) van entre paréntesis:

En la foto no están todos los materiales, porque al andar fui recordando lo que se usaba.

-Una hoja de papel couché con el circuito que transferiremos a la placa (300 pesos el pliego, unos 40 pesos la hoja tamaño carta).
-Necesitamos obviamente una placa de silicio, pertinax, fibra de vidrio, baquelita o el material que encontremos, recubierta de cobre por un lado (800 pesos una placa de unos 15cm x 20cm).
-Percloruro férrico (una botellita como la de este tutorial anda por los 850 pesos, en tiendas de electrónica).
-Un recipiente PLÁSTICO, donde realizaremos el trabajo (yo uso envases de helado napolitano o cassata. Como son productos de desecho, no tienen precio).
-Lijas finas o virutilla fina (en S*dimac está a 50 pesos la lija grano 500, ni idea de cuánto cuesta una virutilla).
-Algún tipo de cinta adhesiva (300 pesos, digamos).
-Una plancha (gratis, si la pedimos prestada).
-Un hervidor eléctrico, tetera o cualquier recipiente donde podamos calentar agua (claro que el hervidor es mejor).
-Un marcador permanente (400 pesos)

Opcionales:
-Sal
-Otro recipiente plástico
-Diluyente, alcohol, acetona o algo por el estilo
-Algún tipo de pinza de plástico o guantes de goma



Sobre la impresión en papel couché

El papel que se usa generalmente para esta técnica de impresión de placas es el llamado PAPEL COUCHÉ. Es el mismo en el que se imprimen revistas como "Vea", "Cosas", catálogos de supermercados, etc.

Generalmente lo pueden encontrar en librerías donde el cliente objetivo sean estudiantes de arquitectura o diseño. En Viña del Mar, esa tienda es la IMPORTADORA HISPANA, que queda frente a la entrada principal de la Quinta Vergara. Ahí el pliego sale como 300 pesos, y las hojas tamaño carta como 40 pesos.

Sobre las características del papel hay harto que decir. He usado couché brillante y opaco. Considero que el primero entrega mejores resultados, pero el otro tampoco está mal. Este tutorial lo hice con papel opaco.

Cuando compren tal vez les pregunten por el gramaje del papel. Éste término se refiere a lo que pesa, si mal no recuerdo, un metro cuadrado. En la praxis, el gramaje determina el grosor del papel.

A este respecto, es una cosa de gustos solamente. Hay quienes prefieren gramajes bajos (80 gramos, creo) porque así el papel se adhiere con más facilidad a la placa. El papel que usé creo que es de un gramaje medio-alto (150, creo), donde la cualidad está en la facilidad con que se desprende el papel cuando le echamos agua caliente a la placa. Es cosa de experimentar no más.

Si es imposible encontrar este papel, porque vives en Titirilquén y allá no llega ni el papel volantín, sí se puede usar el papel de revista. Dicen que los resultados no son tan malos, pero, por lo menos en mi caso, a veces se pega un poco de la tinta de la revista en la placa, por lo que el resultado podría no ser el esperado. Pero creo que es porque plancho demasiado el papel.

Y es que lo que finalmente se adherirá a la placa será el la "tinta" con que imprimamos. Esta "tinta" se llama TONER, y es la que se usa en impresoras láser y fotocopiadoras.

Si no disponen de una impresora láser, tendrán imprimir en una a tinta y llevar la muestra (junto con una hoja blanca de couché) a una fotocopiadora atendida por alguien de buena voluntad. Repito: el papel que serivirá será el couché.

En cualquiera de los casos, tienen que imprimir sin escalado. ¿A qué me refiero con esto? Los layouts (dibujos del circuito) que descargamos de páginas como tonepad o generalguitargadgets vienen en formato pdf. Al querer imprimir la página con el layout, es probable que Adobe Reader o el controlador de la impresora achique la imagen para que quepa en el papel.

Hay que evitar que la impresora haga eso. La cosa es buscar en la configuración de impresión la opción que debemos deshabilitar. En resumen, el objetivo es no achicar el tamaño de impresión.

Respecto de la orientación de la impresión, la cosa es bastante simple. Supongamos que vamos a hacer una placa con la palabra "pomo". Si queremos que al final del proceso la placa tenga esa palabra, hay que imprimir una versión invertida de la imagen en el papel. De este modo, cuando tengamos el papel couché en nuestras manos, veremos que dice "omoq".


Continuando...

Lo primero que tenemos que hacer es pegar el toner a la placa de cobre. Como aparece en la siguiente foto, me gusta ahorrar tanto tiempo como recursos, de modo que le saco el jugo al papel.

 En este caso, pretendo hacer unos Tubescreamers y unos Phase 45, de modo que corto un par de trozos placas de la medida que voy a necesitar (para esto uso una simple sierra de marco) y procedo a usar la lija fina o virutilla para sacar todo resto de grasa y dejar la superficie lo más lisa posible para el siguiente paso.

 A continuación se procede a fijar el papel a la placa para el posterior planchado. Para ello, simplemente hay que pegar el papel con un poco de cinta adhesiva. Yo uso masking tape, que es lo que tengo a mano y funciona bastante bien.

 Una vez que nos aseguramos que está todo en su lugar (que el dibujo del papel no quedó fuera de la superficie de la placa, por ejemplo) y que el papel está mas o menos apretado, es hora de pasar la plancha.

En este punto es recomendable poner a hervir un poco de agua. Con un litro estamos.

Acá también hay disidencia. Algunos dicen que con tres pasadas de plancha estás listo, pero la experiencia me ha mostrado que el toner se pega mejor cuando uno plancha hasta que el papel empieza a ponerse cafecito.

Si se fijan en la siguiente foto, uno puede notar cómo las pistas se van pegando a la placa. Esto es importante. Hay que prestar especial atención a las partes donde no se noten las pistas, ya que en el próximo paso podríamos lamentar no haber sido suficientemente prolijos.

 Ahora tomamos la placa con algún paño o toalla, ya que obviamente va a estar demasiado caliente como para tomarla con las manos, y la llevamos al baño o al lavaplatos, donde la bañaremos con el agua que habíamos puesto a hervir. Esto hará que el papel se suavice, lo que nos facilita la pega a la hora de extraerlo.

 Lo que generalmente hago es aplicar agua caliente y luego un poco de agua fría. Lo suficiente como para poder tomar la placa con las manos, pero no tanto como para que se enfríe demasiado. Es como un capricho que tengo, más bien.

Al sacar el papel puede que suceda lo que temíamos; que se desprenda el toner. Mientras sean sólo un par de pistas, no es para alarmarse... más adelante se podrá corregir

Ahora, para que el percloruro férrico funcione mejor, lo ideal es aplicarlo en caliente.

Como obviamente sería una estupidez calentarlo en una olla, ya que el percloruro se come el metal, tenemos que calentarlo a "baño maría" en la misma botella.

Recomiendo encarecidamente que para esto usen un recipiente plástico que esté en desuso en la casa. El percloruro contiene metales pesados que pueden ser nocivos para la salud. No queremos que nuestras familias sufran las consecuencias de nuestro hambre de efectos, ¿cierto?

Lo que yo hago es simplemente hervir agua (la misma que usamos para sacar el papel) y dejar el percloruro en un envase de cassata con agua caliente por un rato

Mientras tanto, podemos corregir los desprendimientos de toner de los que hablé. Para esto simplemente se usa un plumón permanente... hay que dejar bien rayada la cosa. Hay quienes usan esmalte para uñas, que sin duda entrega mejores resultados, pero requiere de harta motricidad fina el poder aplicarlo correctamente.

Y ojo: esperen que la placa se seque antes de usar marcador.

Con los phasers no hubo problema

Llegó el momento... Depositamos la placa en el recipiente plástico y vertemos el percloruro.

Si el percloruro es bueno y está caliente, es probable que salgan burbujas producto de la acción del ácido... no creo que sea recomendable respirar este gas, así que conviene cumplir este paso en el patio/balcón, o un lugar bien ventilado. Además, el percloruro deja manchas indelebles, y, como vamos a agitar harto el recipiente, es posible manchar el piso o la alfombra.

Una vez que la placa queda sumergida en el ácido, hay que remover constantemente el recipiente. Balanceándolo cada dos o tres minutos habrá una mayor certeza de que el percloruro trabajará como corresponde

La idea es ir revisando constantemente. En general el proceso tarda de 10 a 25 minutos, dependiendo de la calidad y la temperatura del percloruro.

Sabrán que están a punto de terminar cuando vean que el cobre se pone rojizo/rosado y el recubrimiento de los bordes comienza a salirse. Siempre se sale de afuera hacia adentro

Como dije, el percloruro es VENENOSO!!!!

Bueno, no es que el tocarlo signifique una horrible muerte, pero siempre conviene evitar el contacto directo con éste, tanto por los metales pesados como por las indelebles manchas y el horrible olor que deja. Si tienen pinzas de plástico, excelente. Yo simplemente tengo unos tenedores plásticos de algún cumpleaños, y sirven perfectamente para sacar la placa del recipiente cuando está lista.

Como ahora:

Queda poco. Ahora resta echar la placa al lavamanos y limpiarla de todo residuo. Obviamente, con agua caliente es mucho más fácil lavar las placas.

Ahora bien. Dicen que el percloruro no se puede usar para más de una aplicación...

MENTIRA!!!

Podemos seguir ahorrando de la siguiente forma: ¿Recuerdan el recipiente rojizo que usé para el baño maría? Lo usaremos de nuevo, pero esta vez colocaremos el recipiente amarillo sobre el rojo, de modo que el percloruro del amarillo se va a calentar con el agua que tengamos abajo.

Suena medio confuso, pero una imagen habla más que mil palabras

Y ahora viene el ingrediente secreto: SAL!!

La sal reactiva las propiedades corrosivas del percloruro. Esto, sumado al alza de temperatura, le da una segunda patita al ácido que usamos para la primera placa...

Para qué más ahorro!!

Vieron que resulta?

Dicen que una vez que el pedal pasó por el ácido, hay que sacar el toner con diluyente, acetona, alcohol, etc. Por lo menos cuando lo hago así, dejo un desastre en el baño: Todo manchado y con olor a diluyente.

¿La solución? Virutilla fina o, como no tenía virutilla, lija.

Es mucho más limpio y simple... no molestan a nadie y todos contentos. Aunque a veces quedan restos de toner en la placa. En este caso, el diluyente se hace preciso.

Cuando hayan lijado todo lo que haya qué, poseerán unas hermosas placas de circuito impreso, con las que podrán jactarse en frente de sus amigos y colegas.

 

Ahora sólo les resta comprar una broca de 1mm o menos para hacer los hoyitos (usando taladro o dremel), comprar los componentes, soldar y rockear.

Les aseguro que esto es de lo más simple... no hay que tener grandes conocimientos técnicos ni nada por el estilo. Sepan que soy un simple estudiante de periodismo con un hobby bastante gratificante, no muy diferente de lo que cualquiera que se anime podría ser.

En chilemúsicos hay un post donde se discute este mismo tutorial. Pueden postear sus consultas allá, mediante un mail o en los comentarios de esta entrada.

Suerte!