Cómo crear placas de circuito impreso

Así que ya tienes el circuito diseñado y listo. Hiciste algunas simulaciones con la computadora y el circuito está funcionando excelente. ¡Solo falta una cosa! Necesitas crear una placa de circuito impreso (PCB, por sus siglas en inglés) para que lo puedas ver en acción. Ya sea que el circuito es un proyecto para la escuela o universidad o es la pieza final electrónica de un producto profesional para tu empresa, al implementar el circuito en una PCB le dará una apariencia mucho más profesional, ¡además de darte una idea sobre cómo se verá el producto terminado! Este artículo te mostrará los métodos diferentes con los que puedes crear una placa de circuito impreso (PCB) para un circuito eléctrico o electrónico con diferentes métodos adecuados para sistemas de circuitos desde pequeños a grandes.

Pasos

  1. Elige un método para crear el PCB. Por lo general, la elección se basará en la disponibilidad de los materiales que requiere el método, el nivel de dificultad técnica del mismo o la calidad del PCB que deseas obtener. Aquí te presentamos un pequeño resumen sobre los diferentes métodos y sus características principales que te ayudarán a decidir:
    1. Método de grabado con ácido: este método requiere de una medida de seguridad extrema y la disponibilidad de muchos materiales, como el grabador, y es un poco lento. La calidad de PCB que se obtiene varía de acuerdo a los materiales que utilizas, pero por lo general es un buen método para los circuitos que tienen un nivel de complejidad de simple a intermedio. Los circuitos que involucran un cableado cerrado y cables diminutos por lo general utilizan otro método.
    2. Método de grabado con UV: este método se utiliza para la trasposición del diseño del PCB a la placa PCB y requiere materiales tal vez no estén disponibles en todas partes. Sin embargo, los pasos son relativamente simples y se pueden producir diseños de circuitos más complicados y finos.
    3. Método de grabado o encaminamiento mecánico: este método retirará mecánicamente el cobre innecesario de la placa o encaminará los separadores vacíos entre los cables. Puede ser caro si planeas comprar una de esas máquinas y por lo general se requiere de la disponibilidad de un taller cercano para poder alquilarlas. Sin embargo, este método es bueno si necesitas crear muchas copias del circuito y también puede producir PCB finos.
    4. Método de grabado con láser: por lo general, este se utiliza en empresas de producción grandes, pero se puede encontrar en algunas universidades. El concepto es similar al del grabado mecánico, pero los rayos LÁSER se utilizan para grabar la placa. Por lo general, es difícil a acceder a ese tipo de máquinas, pero si la universidad local es una de las afortunadas en tenerlas, puedes utilizar sus instalaciones, si te lo permiten.
  2. Crea el diseño PCB del cicuito. Por lo general, para esto se convierte el diagrama esquemático del circuito en el diseño del PCB con la ayuda de un software para diseño de PCB. Existen muchos paquetes de software de fuente abierta para la creación y diseño de PCB, aquí te enumeramos algunos para ayudarte a comenzar:
    • PCB
    • Liquid PCB
    • ShortCut
  3. Asegúrate de haber conseguido todos los materiales que requiera el método que elijas.
  4. Dibuja el diseño del circuito en la placa recubierta de cobre. Esto es aplicable solo para los primeros dos métodos. Encontrarás más detalles en la sección del método que elijas.
  5. Graba la placa. Para averiguar cómo grabar la placa, ve a las secciones donde se detalla el proceso. Este proceso retira todo el cobre innecesario de la placa y deja solo el cableado del circuito final.
  6. Perfora puntos de instalación. Las perforadoras que se utilizan para esto son por lo general máquinas personalizadas diseñadas específicamente para este fin. Sin embargo, si realizas algunos ajustes a una perforadora común, esta funcionará para hacerlo en casa.
  7. Instala y suelda los componentes electrónicos a la placa.

Pasos específicos del método de grabado con ácido

  1. Elige el ácido para grabar. El cloruro férrico es una elección común para utilizar como grabador. Sin embargo, puedes utilizar cristales de persulfato de amonio u otras soluciones químicas. Sin importar qué elijas como grabador químico, siempre será un material peligroso, así que además de seguir las precauciones de seguridad generales mencionadas en este artículo, también debes leer y seguir cualquier otra instrucción adicional que venga con el grabador.
  2. Dibuja el diseño del PCB. Para grabar con ácido, tienes que dibujar el sistema de circuitos con un material resistente al grabador. Puedes encontrar fácilmente marcadores especiales para este tipo de propósito si planeas dibujarlo a mano (no es adecuado para circuitos de tamaño mediano a grande). Sin embargo, el material que se utiliza con más frecuencia es la tinta de las impresoras láser. Los pasos para utilizar las impresoras láser para dibujar el diseño del circuito son los siguientes:
    1. Imprime el diseño del PCB en un papel satinado. Debes asegurarte de que el circuito esté revertido antes hacerlo (la mayoría de los programas para diseño de PCB tienen esta opción de impresión). Esto solo funciona con una impresora láser.
    2. Coloca el lado satinado, con la impresión en él, mirando hacia el cobre.
    3. Plancha el papel con una plancha de ropa común. La cantidad de tiempo que te tome dependerá del tipo de papel y de la tinta que utilices.
    4. Sumerge la placa y el papel en agua caliente por algunos minutos (10 minutos como máximo).
    5. Retira el papel. Si algunas zonas se ven especialmente difíciles de pelar, puedes intentar remojarla un poco más. Si todo sale bien, tendrás una placa de cobre con las almohadillas de PCB y líneas de señal trazadas con tóner negro.
  3. Prepara el grabador ácido. Dependiendo del “grabador ácido” que elijas, es posible que existan instrucciones adicionales. Por ejemplo, algunos ácidos cristalizados deben ser disueltos en agua caliente, pero otros grabadores están listo para utilizarse.
  4. Sumerge la placa en el ácido.
  5. Asegúrate de remover cada 3 a 5 minutos.
  6. Saca la placa y lávala una vez que se haya retirado todo el cobre innecesario de la placa.
  7. Retira el material aislante de dibujo que utilizaste. Existen disolventes especiales disponibles para casi todo tipo de material aislante de dibujo que se utilizan para dibujar el diseño del PCB. Sin embargo, si no tienes acceso a ninguno de estos materiales, siempre puedes utilizar una lija (una fina).

Pasos específicos del método de transposición por radiación ultravioleta

  1. Para aplicar este método, necesitarás una tarjeta PCB con una película fotosensible (positiva o negativa), un aislante UV, una hoja trasparente y agua destilada. Puedes encontrar las tarjetas listas para usar (están cubiertas con una hoja negra de nailon) o un spray fotosensible para aplicar en el lado de cobre de una tarjeta de PCB en blanco común. Asegúrate de comprar también un revelador fotográfico compatible con el spray fotosensible o el revestimiento fotosensible del PCB.
  2. Con una impresora láser, dibuja el diseño del PCB en la hoja transparente, en modo positivo o negativo, de acuerdo con el revestimiento fotosensible de la tarjeta.
  3. Cubre el lado de cobre de la placa con la hoja transparente impresa.
  4. Coloca la placa en la cámara o máquina de aislamiento UV.
  5. Enciende la máquina UV. Esta irradiará la placa con los rayos UV por la cantidad de tiempo especificada. La mayoría de aisladores UV están equipados con un temporizador programable. Por lo general, 15 a 20 minutos serán más que suficientes.
  6. Al terminar, retira la placa del aislador UV. Limpia el lado de cobre de la tarjeta con el revelador fotográfico y luego enjuaga cuidadosamente la tarjeta PCB revelada con agua destilada antes de colocarla en el baño de ácido. Las partes destruidas por irradiación UV se grabarán con el ácido.
  7. Los demás pasos a seguir se describen en los pasos 3 a 7 del método de grabado con ácido.

Advertencias

  • Si utilizas el método de grabado con ácido, necesitas tomar las siguientes precauciones:
    • Siempre almacena el ácido en un lugar frío y seguro. Utiliza envases de vidrio.
    • Etiqueta el ácido y almacénalo en un lugar que esté fuera del alcance de los niños.
    • No deseches el ácido usado por el drenaje de la casa. En lugar de eso, almacénalo y cuando ya tengas una buena cantidad de ácido usado, llévalo al centro de reciclaje o a las instalaciones de eliminación de desechos peligrosos.
    • Utiliza guantes y máscaras de respiración al trabajar con grabadores ácidos.
    • Ten mucho cuidado al mezclar y remover el ácido. No utilices objetos metálicos y no coloques el envase en el borde del disco.
    • Al irradiar el PCB con UV, ten cuidado de no tener contacto visual directo con la parte de la cámara o aislador que genera la radiación, o utiliza gafas de protección contra radiación UV. Si tienes que revisar el PCB durante el proceso, es mejor detener la máquina antes de abrirla.
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