REALIZACIÓN DE PCB'S (Placas Base) Existen muchos tipos de Placas, en algunos montajes no será necesario realizar la PCB (placa base) porque se utilizarán del tipo Prefboard o VeroBoard, placa pre-perforada con cobre formando una matriz de puntos de cobre que podremos unir al antojo o con tiras de cobre que podremos cortar según nos convenga) :
Esisten también placas que denominamos vírgenes, con un lateral cubierto completamente de cobre, al cual deberemos pasar, de algún modo, el diseño y eliminar con un proceso químico el cobre sobrante para obtener una serie de pistas que conduzcan la señal y la corriente por nuestro circuito.
La construcción de una PCB tiene distintas fases, pero a groso modo podremos decir que lo primero es el diseño, la transferencia o traspasar al cobre este dibujo, atacar químicamente el cobre sobrante y preparar la placa para la soldadura.
LA TRANSFERENCIA:
Para traspasar el diseño de la Pcb a la superficie de cobre, podremos emplear métodos parecidos a los fotográficos (insolación) y para ello deberemos utilizar placas fotosensíbles, fotolitos, insoladora y revelador. Este método es el mas preciso y con él se pueden reproducir los diseños más complejos.
Pero la realización de las PCB's de muchos montajes no requieren tanta precisión, ya que las pistas y los pad's no son tan pequeños y están más separados, con lo cual podremos permitirnos ciertas imperfecciones. En estos casos podemos utilizar para transferir el diseño un simple rotulador indeleble color negro (idéntico al que usamos para escribir el título en los CD's).
Este método tiene la ventaja de la sencillez, pero puede llegar a ser inutil si los esquemas se complican o si no tenemos el nivel de destreza "artística" que se necesita para pintar el diseño.
No obstante, os explicaré un método intermedio, que si bien no llega a alcanzar la precisión del método fotográfico, sí nos permitirá reproducir esquemas complejos en los que las pistas no estén demasiado juntas unas de otras.
Yo lo llamo el método" láser a la plancha" . La descripción del proceso se podría resumir en pintar el diseño en un papel couché (brillante, tipo revista del corazón), y por medio del calor de una plancha de ropa lo traspasamos al cobre.
Lo primero es "agenciarse el diseño", para ello, podemos bajar el diseño de la PCB desde internet o realizarlo nosotros mismos con programas específicos del tipo ExpressPCB, que es gratuíto.
El diseño deber ser el dibujo de las pistas como si lo mirásemos desde el lado de los componentes (una imágen especular de como quedarán las pistas de cobre). Normalmente los encontramos así, pero en caso contrario solo tendríamos que voltearlo con algún programa editor de imágenes.
Este diseño lo tenemos que imprimir al tamaño adecuado, para ello, incluso el editor de imágenes de windows nos proporciona las herramientas adecuadas.
Abrimos la imagen de la pcb con el programa
y elegimos la opción Imprimir, en esta ventana de impresión nos permitirá introducir el tamaño exacto del dibujo así como la posición que ocupará en nuestro papel.
Para poder transferir el diseño al cobre, deberemos usar una impresora laser y papel couché. El papel se encuentra en las papelerías pero yo uso una hoja de una revista en lugar de comprarlo. No importa que esté escrita, solo se transferirá lo que hayamos imprimido con la impresora laser. Si no tienes impresora laser, no te importe demasiado. Utiliza tu impresora de chorro de tinta sobre un papel en blanco normal. Reproduce el diseño varias veces o aprovecha para imprimir otros diseños. Con ese folio te llegas a una copistería y que te lo fotocopien en papel couché (normalmente las copisterías de barrio no tienen papel couché, así que sería interesante que llevases papel couché en blanco para que lo usen en tus fotocopias). Esta fotocopia te servirá perfectamente para nuestros propósitos. El hecho de poner en un solo folio varias veces el diseño es por si existen errores no tener que volver a la copistería a fotocopiar, sino tener diseños de "reserva".
Ahora empiezan las manualidades. Recortamos un trozo de placa virgen al tamaño adecuado (con una sierra de marquetería u otra herramienta al efecto) y la limpiamos con amoniaco o un limpiametales que no deje residuos. Recortamos el diseño también al tamaño adecuado y preparamos la plancha al máximo de temperatura y sin vapor.
Ponemos en contacto la cara impresa del papel con el cobre bien limpio y seco, sujetamos en un extremo para que no se mueva y en el otro extremo aplicamos presión con la plancha caliente unos 10 segundos.
Después de esto, podemos soltar la esquina sin miedo a que se nos mueva. Presionamos toda la superficie dando calor y evitando que hayan quedado burbujas (si quedaron, bolsas o se movió tendremos que limpiar de nuevo la placa virgen y empezar el proceso con otro trozo de papel impreso)
Con dos minutos de calor tendrémos suficiente. Se nota que está bien porque el dibujo se transparenta sobre el papel y adquiere brillo de la presión. Prestaremos especial cuidado a los bordes del diseño, a los cuales suele llegarles menos calor y presión. Al final tendremos el papel pegado al cobre (se pega solo la tinta).
Dejad unos momentos que se enfríe pues estará a muy alta temperatura y podremos tener quemaduras serias.
Mientras se enfría la placa pondremos un bol de agua en el microondas hasta que hierva y echaremos dentro la placa, con cuidado porque el agua borboteará y podrá salpicarnos y quemarnos.
Unos 20 minutos serán suficiente para ablandar el papel y que el agua nos permita recuperar la placa sin quemarnos. Como el papel es brillante, será casi impermeable, por lo que puede que no se desprenda fácilmente, o que lo haga solo una capa de papel. Lo importante es no tirar del papel para evitar que levantemos el dibujo. Si veis que está duro lo dejaremos mas tiempo en el agua.
Un poco más de tiempo y
Como veis, hay partes en que el papel no ha salido límpiamente y en otras, las virutas de papel están en los bordes del diseño. Como el pepel está blando, frotando con los dedos conseguimos elimirar esas virutas y el papel restante. Si necesitais recalentar el agua volved a hacerlo sin miedo, pero no metais la placa en el microondas o lo rompereis.
El resultado debe ser parecido a este:
No importa que quede papel sobre la tinta siempre que no quede papel sobre el cobre. Lo importante es no rascar, ya que levantaríamos la tinta (aunque es más resistente de lo que parece) .
Las primeras veces, puede que la impaciencia, la falta de calor o limpieza de la placa, pueden hacer que el dibujo se levante en algunas partes. No es del todo grave, pues donde se haya ido la tinta, una vez la placa esté seca, podremos repasar con el rotulador indeleble rehaciendo el dibujo original.
Si os fiajis bien, los bordes no son del todo regulares, eso es porque la tinta se expande o el papel se mueve en el proceso de planchado. La limitación de este método está en esos defectos precisamente, si las pistas del diseño están muy juntas o los pad's son pequeños, necesitaremos un método con mayor precisión, pues con esas imperfecciones podrían cortocircuitarse y hacer nuestro montaje insevible. Para la gran mayoría de montajes de principiantes e incluso intermedios, este método será suficiente para traspasar el diseño a nuestras PCB's. Si observamos que algun pad o alguna pista se ha cortocircuitado, un punzón o alguna herramienta de punta fina nos puede ayudar a rascar un poco la zona para eliminar la tinta de donde no debería estar.
EL ATAQUE:
No quiero llamar es este proceso "revelado" por no confundir los términos con el método fotográfico, en el cual hay que revelar químicamente la placa antes del ataque para que aparezca el dibujo.
La idea es eliminar el cobre de cualquier parte de la placa que no esté cubierta por la tinta. Para ello utilizaremos productos que hay en muchas casas, o que si no los hay son fáciles de conseguir en cualquier tienda.
Los producos son Agua fuerta (salfumán, lavandina, ácido clorhídrico al 18%..., tiene muchos nombres), agua oxigenada (peróxido de hidrógeno, H2O2...) y agua del grifo.
Lo ideal sería conseguir agua oxigenada de peluquería o de 110 volúmenes, la acción será mas rápida. Yo uso el agua oxigenada normal de farmacia y el proceso se hace lento, aunque no eterno. No hay que hacer demasiada mezcla, solo la suficiente para que la plaquita quede cubierta en el recipiente.
Las proporciones son 40% de agua fuerte, 40 % de agua oxigenada y 20 % de agua (aunque pueden variar según te interese) Esta mezcla es muy corrosiva, protégete con guantes de goma y no la tires por la fregadera pues arruina los metales, la loza, cerámica, gres, mármol, etc. Haz el proceso en lugar ventilado, pues desprende cloro que es irritante y tóxico. El hidrógeno liberado es explosivo en altas concentraciones, aunque no creo que haya riesgos, no fumes y aléjate de las fuentes de calor o incandescentes.
Balanceamos la cubeta para que el líquido forme ondas y "barra" la placa de forma homogenea. En la foto se ve como el ácido empieza a atacar el cobre oxidándolo y toma color verdoso.
Tras un tiempo mayor o menor que dependerá del agua oxigenada utilizada y del tamaño de la placa, veremos como el cobre enpieza a retirarse de los bordes
Y ya solo van quedando islas de cobre en las zonas centrales (sombras oscuras)
Terminado el proceso, el cobre habrá desaparecido, rebajaremos con agua la mezcla y la verteremos en una botella hermética para llevarla al punto limpio de nuestra ciudad o para tirarla en una alcantarilla (no son productos más contaminates que los detergentes, pero sí muy corrosivos, por eso no podemos tirarlo en un desagüe doméstico)
Al final, una vez enjuagada la placa, tendremos este resultado:
PREPARACIÓN DE LA PLACA PARA LA SOLDADURA:
Ya ha terminado lo que en principio parecía tan dificil, sin embargo, os dareis cuenta con la práctica, que el proceso que puede llegar a ser tedioso, si el montaje es grande, es el que llega a continuación.
Ahora quitamos la tinta que ya no nos hace falta. Antes utilizaba alcohol o algún disolvente. Con el tiempo me di cuenta que te hartabas de frotar y la placa siempre quedaba manchada de tinta disuelta, los dedos azules, etc. ahora uso estropajo jabonoso (estropajo de aluminio o scotbritte, cualquiera vale, pero el de aluminio o lana de acero es mucho más efectivo y no hay que frotar apenas un segundo)
Limpia la placa, la enjuagamos y la secamos.
Queda lo verdaderamente aburrido, que es taladrar la placa para que pasen las patillas de los componentes hasta los pad's
Las brocas o mechas que se utilizan varían de 0'8 a 1 mm dependiendo del componente a soldar, los cables y potenciómetros suelen necesitar mayor calibre que resistencias y condensadores. Otra cosa a tener en cuenta es el tamaño y potencia del torno (taladradora, trompo). Utilizar uno demasiado grande puede ser peligroso, así que cuidado con este proceso si no observamos las mínimas medidas de protección.
Una vez realizados los taladros solo nos faltará usar una lija fina para quitar las rebabas de los agujeros en el cobre, limpiar de polvo e incluso usar una goma de borrar para dejar brillante el metal y ya podremos comenzar a soldar los componentes
El resto ya forma parte de cada montaje concreto, pero como veis, hemos conseguido tener nuesta PCB inpecable partiendo de unos pocos elementos y un mínimo de destreza.
Saludos.
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