CIRCUITO IMPRESO
1. Introducción
Describiremos el proceso de fabricación del circuito impreso. Haremos el diseño de la placa mediante un programa de CAD, usaremos el realPCB. Una vez realizado el diseño lo imprimiremos en una transparencia para poder realizar el positivado de la placa.
2. Material necesario
Los materiales que yo utilizo son fáciles de encontrar y no excesivamente caros. Hay material específico para algunas acciones pero viendo el resultado obtenido con ambos la diferencia de precio no queda justificada.
- Taladro miniatura: para hacer los agujeros donde irán montados los componentes. Es importante que sea de una marca fiable para poder encontrar repuestos en caso de avería. Las marcas recomendables son Proxxon, Black & Decker o la que yo uso, una Dremel Multipro. A la hora de la compra fíjate bien en la pieza que sujeta las brocas, debe garantizar un agarre perfecto a éstas para que no se descentren y "bailen" mientras hacemos el taladro. El precio oscila por los 70€.
- Brocas: para metal y de grosores comprendidos entre los 0.7 mm para los pads y 3 m
m para el mecanizado. Imprescindibles las de 0.8, 1 y 1.2 mm. El precio varía con el diámetro, cuanto más finas más caras. Las de 0.7mm son las más caras y salen por 1.40 €. Ten varias de repuesto porque se parten fácilmente y con el desgaste dejan rebabas.
- Soldador: debe ser tipo lápiz y de unos 30 Watios de potencia. Una buena marca es JBC y el precio es de unos 15€. No olvides el estaño, que viene en bobinas graduadas por peso entre 100 g y 1 Kg. El kilo sale a menos de 18€ para el hilo de 1mm de diámetro. Con el rollo de 500 g. tienes para una buena temporada.
- Insoladora (para el insolado de las placas positivas)
- Agua fuerte: lo venden en droguerías y supermercados como ácido clorhídrico o salfumant. La botella de litro sale por 60 céntimos.
- Agua oxigenada: la recomendada para estos menesteres es la de 110 volúmenes que es más concentrada que la 10 volúmenes que es la que hay en cualquier botiquín. Con ambas se produce la reacción sin embargo con la de 110 volúmenes la reacción es instantánea prácticamente y con la normal hay que esperar un par de minutos. Las venden en droguerías y farmacias. Pierde actividad con el tiempo y sobre todo con la exposición a la luz, por lo que es mejor comprar botellas de 1/4 ó 1/2 litro y mantenerlas a oscuras y bien cerradas. La de 110 volúmenes viene en botellas de litro pero en algunas farmacias te pueden hacer un preparado de menos cantidad. El litro de ésta última sale por 5 €.
- Sosa cáustica: nos servirá para el revelado. Viene en botes de 1 Kg. en perlas y en bolsas de la misma cantidad en escamas. El bote sale por 2.40 € y la bolsa por 1.50 € y da igual usar uno que otro. A la hora de manipularlo debes tener en cuenta, a parte de que es muy abrasivo, que absorbe la humedad del ambiente y pierde actividad, por eso debes guardarlo en un bote bien cerrado si te decides por la bolsa de escamas. Para 1 litro de revelador usaremos 12 gramos de sosa, así que con 1 Kg. tenemos para toda la vida.
3. Insolación y revelado
Con el fotolito ya listo deberemos preparar el revelador. Para ello pondremos un litro de agua a una temperatura entre 18ºC y 35ºC en un bote e introducimos 12 gramos de sosa. Agitamos hasta que quede desuelta por completo. Esta mezcla puede guardarse para más veces hasta que veas que deja de tener efectividad pero cuando lo vayas a utilizar recuerda que debe estar a esa temperatura aproximadamente porque si no no actuará. Yo lo que hago es verter lo que vaya a usar en la cubeta y calentarlo con un secador de pelo mientras la placa se insola. No olvides poner un letrero indicativo en esa botella con advertencias bien visibles de que es venenoso y corrosivo. Una vez listo el revelador lo vertemos en la cubeta, un poco más como para cubrir la placa y lo llevamos a una habitación en penumbra junto con la insoladora. No es necesaria luz roja, con una bombilla convencional de baja potencia que no apunte al área de trabajo es suficiente. Huye de las bombillas de bajo consumo y sobre todo de los tubos fluorescentes porque la luz que emiten tiene cierta cantidad de UVA que es lo que vela el barniz. Si no te queda más remedio pon una tulipa de color amarillo para que actúe como filtro de los ultravioleta.
Quita la capa protectora que recubre la placa sensible, pon el fotolito con las pistas en contacto directo a ésta y pon el conjunto sobre el cristal de la insoladora. Para que no queden bolsas de aire aprisiónalo, con libros por ejemplo. Pon a funcionar la insoladora y a esperar más o menos dependiendo de ésta. Cuando ya se haya insolado verás que el barniz fotosensible tiene el mismo color que al principio. Momento de ponerse los guantes y evitando la luz, meter la placa en el revelador con las pistas hacia arriba, verás como se van yendo las zonas que no son pistas. Mucho ojo en este punto, porque si el revelador está demasiado caliente o demasiado concentrado el viraje se hará muy deprisa y puede destrozarnos la placa dejándola sin el barniz. Un fotolito con las pistas muy opacas al trasluz nos evitará problemas. Hay quien pone dos fotolitos superpuestos para que la opacidad sea aún mayor. En cuanto se hallan limpiado de barniz la zonas que no son pistas retiraremos la placa inmediatamente y la lavaremos con abundante agua porque si no el revelador empezará a actuar sobre las pistas. Ya puedes encender la luz. Pues si te ha salido bien, enhorabuena porque acabas de pasar el proceso más complicado. Cuando tengas algo de práctica no tendrás ningún problema.
4. Atacado
Ahora llegamos al punto más vistoso del proceso. Antes de nada dejar claro que es también el más peligroso porque usamos ácido clorhídrico y porque en la reacción se desprenden gases que contienen hidrógeno (explosivo) y cloro (tóxico), por ello buscaremos un lugar muy bien ventilado y en el que no nos moleste nadie. Ten en cuenta que incluso esos gases son capaces de atacar los metales de rejas, tuberías, etc. si hacemos la reacción cerca de los mismos muchas veces.
Una vez quitado el reloj y anillos nos ponemos los guantes y ponemos suficiente atacador en la cubeta para cubrir la placa. El atacador está compuesto por un 60% de salfumant, 30% de agua oxigenada de 110 volúmenes y un 10% de agua del grifo. Hecho esto introducimos la placa con las pistas hacia arriba con mucho cuidado de no salpicar y observamos que aquello empieza a burbujear como una aspirina, el líquido coge un color verde y que la cubeta se calienta un poco. Procura no inhalar los gases. En menos de 10 segundos el cobre que no estaba protegido por el barniz se ha ido y ya podemos sacar la placa y lavarla abundantemente con agua. Ya está lista para ser taladrada y apenas has tardado 15 minutos ¿eh? Si ves que el atacador no actúa basta con que añadas un poco de agua oxigenada. Este atacador pierde la actividad bastante pronto, lo que tarda en disociarse el oxígeno del agua oxigenada pero si quieres hacer varias placas seguidas no tendrás ningún problema.
Si todavía no vas a soldar los componentes puedes dejar la placa hasta entonces con el barniz fotosensible sobre las pistas y así estarán protegidas de la oxidación, pero antes de soldar debes limpiar las pistas porque si no el estaño no se fija al pad al estar "manchado" por el barniz. Para la eliminación de éste yo utilizo el método menos agresivo para el cobre que consiste en velar el barniz poniéndolo en la insoladora o la luz del sol durante un rato y a continuación meterlo de nuevo en el revelador. Así el barniz se elimina de forma "natural" y no se raya el cobre como cuando se elimina con papel de lija, estropajo, etc. También puedes optar por limpiarla usando un paño mojado con acetona.
5. Taladrado y soldado
Para hacer los agujeros de los pads donde irán insertados los componentes utilizaremos el taladro miniatura con varios grosores de broca, todas ellas para metal. Empezaremos usando una broca de 0.7 mm. para hacer todos los agujeros. Si el fotolito tenía el centro del pad en blanco nos evitará tener que marcar éste con un punzón para que la broca no "baile" y además nos quedará perfectamente centrado. A continuación repasaremos con una broca de mayor diámetro los pads que lo necesiten, usando siempre la de menor grosor posible para "comer" la menor cantidad de cobre al pad. Antes de pasar a soldar comprobaremos que todos los componentes entran perfectamente, porque hacer luego un agujero entre componentes ya soldados es muy engorroso.
Antes de soldar hay que tener en cuenta que la placa debe estar perfectamente limpia y libre de óxido (esto ocurre si hace varios días que hicimos el atacado). Para hacer la limpieza lo mejor es usar un estropajo con agua y jabón, preferiblemente "Ajax", y frotar hasta que las pistas brillen.
Para soldar empezaremos por los componentes de menor altura y dejaremos para el final los circuitos integrados, transistores y demás semiconductores. El soldador debe contar con conexión a toma de tierra para que las cargas electrostáticas no estropeen los componentes. Para soldar introducimos todas las patillas del componente en el pad, ponemos en contacto el soldador con el cobre y la patilla y aplicamos el estaño, que se funde inmediatamente y recubre todo el pad homogéneamente. El estaño debe quedar de un color brillante y no debe tener forma de bola o globo, porque si no se producirá la llamada soldadura fría que no produce contacto eléctrico entre la patilla y el pad. La forma adecuada que debe coger el estaño es similar a la de las carpas de los circos. Es importante no dejar en contacto demasiado tiempo el soldador con el componente porque lo podemos quemar (relativamente fácil con algunos transistores pequeños).
