lunes, 17 de marzo de 2014

Realización de PCB por insolado

  1. Herramientas necesarias
  2. Fotolito
  3. Insolado
  4. Revelado
  5. Atacado
  6. Limpieza y comprobación

Si ya estás harto de usar placas perforadas para construir tus circuitos y quieres dar el salto a la realización de placas por insolado, bienvenido a este artículo, pues es probable que al menos te sirva como iniciación.

De todas formas, tengo que advertirte que por mucho que leas al respecto, será complicado que consigas buenos resultados las primeras veces, por lo que no deberás desanimarte y seguir intentándolo, verás cómo depuras la técnica y cada vez van saliendo mejor.

Por otra parte, el método que os presento a continuación es totalmente casero, como podréis observar en las fotos, y su acabado no pretende competir con ningún método profesional, pero al menos sirve para nuestros propósitos.



HERRAMIENTAS NECESARIAS

Las herramientas que necesitaremos son:

  • - placa fotosensible positiva: las hay de una cara y de doble cara, de distintos grosores y también las hay negativas (las pistas de cobre que quedan finalmente serán las que hayan recibido luz, en lugar de las ocultas). Yo particularmente suelo usar Bungard de 0,8mm. puesto que puedo recortarla fácilmente con las tijeras. Si usas una más gruesa necesitarás una sierra.
  • - transparencias para la impresora: deberás especificar en la papelería si son para láser o para inyección de tinta, según la impresora que vayas a usar. Suele costar unos 0,30€ cada hoja tamaño A4, aunque según el tamaño de tu fotolito te dará para hacer varios. Conozco gente que usa “papel cebolla”, ese que es translúcido, y les va bien aunque yo no lo he usado nunca.
  • - dos cristales: ahora ya he comprado dos trozos de cristal de tamaño A4, pero durante mucho tiempo he estado desmontando los marcos de las fotos de mi casa para utilizar dos cristales a modo de “bocadillo”.
  • - pinzas de las que se usan para tender la ropa
  • - fuente de luz: si lo que te frenaba para hacer placas era no tener insoladora, te acabo de dar una gran alegría pues no la necesitas. Es suficiente con el sol para obtener buenos resultados. O incluso una bombilla potente. La única diferencia será que el tiempo de insolado cambiará según sea tu fuente de luz, pero una vez que le cojas el rollo, los resultados serán igual de buenos.
  • - dos cubetas de plástico o cristal, mejor anchas que altas
  • - revelador: puedes usar el que venden en las tiendas de electrónica, que se disuelve en un litro de agua, o comprar sosa cáustica en la droguería y hacer pruebas hasta encontrar la dosis idónea. Ni que decir tiene que este último método es mucho más barato.
  • - atacador: hay atacador rápido y atacador lento, y 1000 opiniones distintas sobre uno y otro. Si es tu primera vez te recomiendo que pruebes con el lento (Cloruro férrico) porque lo compras ya hecho en la tienda de electrónica y al menos, cuando las primeras placas salgan mal, no te quedará la duda de si fue culpa del atacador. Yo prefiero usar atacador rápido, aunque doy más detalles en la sección “Atacado” de este artículo.
  • Pinzas de plástico
  • Detector de continuidad (multímetro)


FOTOLITO

El fotolito se obtiene imprimiendo con tu programa de diseño las pistas y los pads del circuito en tinta negra sobre papel de transparencia. El fotolito debe cumplir un requisito obvio, pero no vigilarlo me costó muchas placas: el color negro debe ser completamente opaco.

No todas las impresoras son capaces de ofrecer una impresión perfectamente opaca sobre transparencia. Para hacer la prueba nada mejor que poner una fuente de luz tras el fotolito y observar si tiene zonas claras o microporos a través de los que pasa la luz.

Mi impresora, por ejemplo, no es capaz de hacer fotolitos perfectos en una sóla pasada. Conozco gente que vuelve a meter la transparencia ya impresa en su máquina y vuelve a imprimir encima con buenos resultados, pero yo no puedo hacerlo en la mía porque la tinta no cae exactamente encima de la anterior. Lo que yo hago, hasta ahora con buenos resultados, es hacer dos fotolitos y superponerlos sujetándolos con cinta adhesiva, como se puede ver en la foto.



En el siguiente par de fotos se puede apreciar perfectamente la diferencia de opacidad entre usar un sólo fotolito o dos superpuestos:



También se observa que mi pobre impresora no da para más, dejando los bordes de las pistas poco definidos. De hecho, podéis ver al final del artículo en las fotos de la placa terminada cómo se han quedado exactamente así. Ya va siendo hora de cambiarla por otra :(

Tanto para superponer con precisión ambos fotolitos, como para cuando se van a hacer placas a doble cara, suelo hacer unas marcas en las esquinas fuera de la PCB, que ayudan bastante a que el encaje sea perfecto.

Cuando imprimas el fotolito, presta atención a dos aspectos:

1. Las transparencias suelen tener una cara por la que se imprime y otra por la que no. Suele venir marcado en la misma hoja, pero puedes distinguirlas porque la parte donde se imprime es un poco más rugosa. 2. La cara en la que esté la tinta es la que debe apoyar contra el cobre. Por tanto, piensa si tienes que aplicar “mirror” o no a tu impresión para que el resultado final sea el adecuado.

INSOLADO

Ahora recorta tu placa del tamaño que necesites y asegúrate de que los bordes no estén levantados, puesto que impedirán que el cristal apoye completamente plano. Yo suelo recortar la PCB con un margen generoso y corregir las imperfecciones del borde con unos alicates o con una lima, aunque esa parte se pierda.

También es importante que la placa, vista de perfil, esté perfectamente plana. Hay placas que están un poco arqueadas y que impiden un buen apoyo del cristal. Estos dos fallos provocan que las pistas salgan luego “desenfocadas”.

Una vez que estás conforme con la placa, ya le puedes quitar el precinto, ponerle el fotolito encima y encerrar el conjunto entre dos cristales que sujetaremos con pinzas.

Por suerte , la “fotosensibilidad” de estas placas es lenta y no hay que tomar especiales precauciones ni ir demasiado deprisa cuando se les quita el precinto. Se pueden manipular sin problemas a la luz del día durante unos segundos y no les pasa nada.

A continuación la exponemos a la fuente de luz, que como he anunciado antes, no necesariamente ha de ser una insoladora. El Sol es una fuente magnífica de luz para insolar placas y además, aún es gratis.

Una de las claves para que la placa salga bien es encontrar el tiempo idóneo de insolado, por lo que explico un truco en el recuadro Como averiguar el tiempo de insolado.
En cualquier caso, si el fotolito que estamos usando es perfectamente opaco, no será problema que nos pasemos de tiempo, pues las partes expuestas serán sobreexpuestas y las que están tapadas no habrán recibido luz.

En cualquier caso, si el fotolito que estamos usando es perfectamente opaco, no será problema que nos pasemos de tiempo, pues las partes expuestas serán sobreexpuestas y las que están tapadas no habrán recibido luz.

Si utilizas insoladora, puedes optar por no usar dos cristales, poniendo el fotolito directamente en la superficie de la insoladora, la placa encima, y detrás algún peso que sujete bien el conjunto. En mi caso, por ejemplo, es la propia tapa de la insoladora la que ejerce presión.



REVELADO

Una vez que la placa está insolada se mete en el revelador. Este proceso suele ser rápido, aunque dependerá directamente del estado en el que se encuentre el liquido revelador.

Recomiendo que vayas moviendo la placa con las pinzas de plástico puesto que suelen desprenderse trozos de resina que si “aterrizan” donde no deben pueden impedir un buen contacto entre la placa y el micro.

La clave de un buen revelado está en sacar la placa en el momento exacto, ni antes, ni después. Y para averiguarlo nada mejor que haber hecho muchas. No obstante, te diré que suelo sacarlas cuando veo perfectamente definidas todas las pistas del circuito en un tono casi dorado, y cuando los sitios en los que no debe haber pistas casi han perdido la resina oscura. Y digo casi porque siempre queda un poco. En la siguiente foto tenemos la placa aún en la cubeta, pero ya está lista para sacarla. No se ve muy bien porque es difícil enfocar bajo el agua.



Por eso el siguiente paso es limpiar la placa bajo el chorro de agua del grifo. Se puede frotar un poco con la yema del dedo, pero sin abusar ni apretar fuerte, un roce suave bastará para retirar las zonas oscuras que hayan quedado en la placa.

Observa la diferencia entre la placa revelada sin limpiar a la izquierda, y limpia bajo el grifo a la derecha:


El líquido revelador se puede conservar de una vez para otra hasta que va perdiendo su eficacia y se va oscurenciendo. No abuses de su uso una vez que se ha oscurecido puesto que tendrás que tirar muchas placas, y generalmente son más caras que el propio revelador.

ATACADO

Tras el revelado y la limpieza de la placa la depositamos en la cubeta del atacado y, como en el caso anterior, vamos moviendo con las pinzas de plástico porque las burbujas que se forman en la superficie impiden el contacto del líquido con la misma.

Con independencia del atacador que uses conviene que realices esta tarea en un lugar muy ventilado, y por supuesto que siempre evites respirar cerca de los vapores que se generan, además de evitar el contacto del atacador con piel y ropa.

Si usas cloruro férrico conviene elevar la temperatura del atacador para acelerar el proceso, para lo que podrás usar el baño maría.

Yo suelo usar atacador rápido, dado que su resultado es mucho más rápido que con ClFe y también es más barato. Concretamente utilizo una mezcla de Ácido clorhídrico (agua fuerte / salfumant) con H2O2 110 vol (agua oxigenada de 110 volúmenes) y agua del grifo. El primero cuesta 60 céntimos el litro en droguerías, y el segundo 5 euros el litro en farmacias. Teniendo en cuenta que para hacer una placa se utiliza muy poco líquido, las botellas duran mucho por lo que el coste es despreciable.

La mezcla suelo hacerla a partes iguales, midiendo a ojo de buen cubero la duración del chorro sobre la cubeta. Vamos, que utilizo la técnica de la precisión cero, pero funciona igual de bien. Normalmente añado un poco menos agua que los otros componentes, y hago una prueba con una placa vieja. Entonces voy añadiendo agua para ir consiguiendo una reacción más lenta, hasta que me guste la velocidad de reacción y ya procedo con la placa definitiva. Ni que decir tiene que aprovecho el tiempo de insolado para ir haciendo estos preparativos.



Como decía, conviene ir moviendo continuamente la placa, también porque algunas partes suelen atacarse más rápidamente que otras, corriendo el riesgo de quedarte sin pistas en algún sitio, mientras en otro todavía no se han dibujado por completo.



Una vez que el resultado está completo, nuevamente se lava la placa en el chorro de agua hasta dejarla lista.

LIMPIEZA Y COMPROBACIÓN

Por último nos queda quitar la resina que hay sobre el cobre. Para ello utilizaremos alcohol y un trapo, o servilletas de papel. Hay que ser generoso en este proceso puesto que la buena soldadura dependerá de una limpieza perfecta.

A simple vista puede parecer que lo que estás viendo es cobre, pero te darás cuenta cómo estaba cubierto de resina en cuanto frotes con alcohol. Mira en esta foto la diferencia de color entre la parte limpia y la parte sin limpiar (disculpa la calidad de la foto):



A veces incluso he limpiado las placas con un estropajo de aluminio después de usar el alcohol, y luego he notado cómo la gota de estaño se adhería a la perfección sólo con arrimarla.

Siempre que hago una placa, y antes de soldar ningún componente, me gusta comprobar la continuidad de todas las pistas con el polímetro. También habrá que comprobar que no tengan continuidad con pistas cercanas.

Si hubiera que reparar alguna pista cortada, coger estaño, soldador e hilo de cobre. Si hay que reparar alguna pista que esté pegada a otra, cutter. Es fácil.

Ya hemos acabado, un par de fotos más del trabajo terminado: