MÉTODOS DE FABRICACIÓN DE TABLILLAS DE CIRCUITOS IMPRESOS

 

a) manual directo con marcador

Un circuito impreso no es mas que una placa plástica (que puede ser de fenólico o pertinax) sobre la cual se dibujan "pistas" e "islas" de cobre las cuales formaran el trazado de dicho circuito, partiendo de un dibujo en papel o de la imaginación.

Para empezar tenemos que decidir que material vamos a precisar. Si se trata de un circuito donde hayan señales de radio o de muy alta frecuencia tendremos que comprar placa virgen de pertinax, que es un material poco alterable por la humedad. De lo contrario, para la mayoría de las aplicaciones, con placa de fenólico alcanza.

Cada trazo o línea se denomina pista, la cual puede ser vista como un cable que une dos o mas puntos del circuito. Cada círculo o cuadrado con un orificio central donde el terminal de un componente será insertado y soldado se denomina isla.

Cuando uno compra la placa de circuito impreso virgen ésta se encuentra recubierta completamente con una lámina de cobre, por lo que, para formar las pistas e islas del circuito habrá que eliminar las partes de cobre sobrantes.

Además de pistas e islas sobre un circuito impreso se pueden escribir leyendas o hacer dibujos. Esto es útil, por ejemplo, para señalar que terminal es positivo, hacia donde se inserta un determinado componente o incluso como marca de referencia del fabricante.

Para que las partes de cobre sobrantes sean eliminadas de la superficie de la placa se utiliza un ácido, el Percloruro de Hierro o Percloruro Férrico. Este ácido produce una rápida oxidación sobre metal haciéndolo desaparecer pero no produce efecto alguno sobre plástico. Utilizando un marcador de tinta permanente o plantillas Logotyp podemos dibujar sobre la cara de cobre virgen el circuito tal como queremos que quede y luego de pasarlo por el ácido obtendremos una placa de circuito impreso con el dibujo que queramos.

MÉTODO MANUAL

Entre los métodos existentes para la realización de circuitos impresos tenemos el método manual. Este método va dirigido a las personas que necesitan realizar circuitos impresos sencillos en donde la estética, precisión, etc. son aspectos de segundo plano.

El método manual para la realización de circuitos impresos consiste en los siguientes pasos:

1. Pruebe su diseño que funciona correctamente antes de realizar el circuito impreso. Los diseños podrán ser probados con un ProtoBoard o cualquier programa simulador como el Electronics WorkBech EDA. Es importante tener la certeza de que el circuito funciona correctamente antes de proceder a la realización del circuito impreso ya que le evitara muchas molestias y sobre todo una gran perdida de materiales y tiempo.
2. Tener todos los componentes que instalara en el circuito impreso. El aspecto físico de los componentes es importante ya que como es de conocimiento de la mayoría por ejemplo una resistencia de 1 K puede tener tamaños comprendidos desde tecnología superficial hasta elementos de tamaño físico de gran envergadura. El circuito impreso se realizara en base a los componentes que usted tenga en la mano y no en base a posibles componentes que usted suponga que podrían encontrarse en el mercado.
3. Transferir en una hoja de papel milimetrado como estarán conectados los componentes (tracks y Pads ) y su ubicación física. La hoja milimetrada le ayudara mucho a establecer los limites.

4. Proceda a cortar la baquelita del tamaño del circuito impreso dibujado en la hoja de papel milimetrado.
5. Superponga el papel milimetrado sobre la baquelita y sosténgalo para que no se mueva con cualquier cinta plástica o teipe. Proceda a realizar todas las perforaciones necesarias. Estas perforaciones son específicamente en los PADS. El diámetro de las perforaciones dependerá del diámetro de los alambres de los elementos electrónicos .

6. Proceda a dibujar los Pads y los Tracks con el marcador indeleble exactamente como fue dibujado en el papel milimetrado.

7. Sumerja la baquelita dentro del cloruro férrico el tiempo suficiente hasta que las zonas de cobre no cubiertas por el marcador desaparezcan por completo.

8.  Después de suficiente tiempo usted obtendrá una baquelita como se muestra en la siguiente imagen. Proceda a lavarla con abundante agua.

 

9. Noveno paso: Podrá limpiar las pistas con un algodón impregnado con acetona.

 

Observaciones:

·                      El método manual no tendrá la capacidad de poder realizar circuitos para tecnología superficial. Este método será ideal para pequeños proyectos que no le importan el espacio físico y la estética del acabado.

Productos y materiales requeridos para el método manual:

Ø      Una hoja de papel milimetrado.

Ø      Una Baquelita.

Ø      Un Marcador indeleble.

Ø      Un lápiz y un Borrador.

Ø      Una regla sencilla.

Ø      Una Bandeja plástica.

Ø      Un taladro y sus respectivas mechas de perforación.

Ø      Una porción de algodón.

 

b) Serigrafía

Este procedimiento es el más utilizado en la producción industrial de circuitos impresos. El entintado del cobre se realiza esparciendo una tinta pastosa especial a través de una mascara, que solo permite el paso de la tinta en aquellas zonas que se quieren protege.

Este método serigráfico no es conveniente cuando usted quiere utilizarlo para producir un solo circuito impreso ya que los costos son elevados por los materiales que usted debe utilizar. El método serigráfico es conveniente cuando usted tiene la necesidad de producir una gran cantidad de circuitos impresos.  Con este método usted podrán obtener circuitos impresos de muy alta calidad. La calidad de resolución dependerá de la malla a utilizar; es decir, mientras mas fina sea la malla, se obtendrán circuitos impresos de mayor calidad.

La mascara se realiza sobre una malla de trama muy fina de poliéster o acero inoxidable (antiguamente seda).

Cuando se fija el dibujo en la malla, podemos definir dos tipos de áreas: La primera área es toda aquella que no forma parte del dibujo y la segunda área es toda aquella zona que conforma el dibujo.

La malla se dispone tensada sobre un bastidor de madera, o metálico, y se le aplica una resina fotosensible (resistente fotográfico) negativa, de modo que obstruya los agujeros. Después de seca la resina, se pone el diseño del circuito en positivo, bien en película, bien en papel poliéster, y se insola, exponiéndolo a una fuente de luz.

Seguidamente se procede al revelado, sumergiéndola en el revelador. La resina de la parte de la malla que ha recibido la luz se ha vuelto insoluble en el revelador y, por tanto, se mantiene. La resina de la parte que no ha recibido luz (pistas) se disuelve en el revelador, eliminándose de la malla, con lo que esta se hace permeable en esas zonas.

Para que el sistema serigráfico sea practico y eficiente, se suele fijar el marco de madera a una mesa con unas bisagras de un solo lado ( Como si fuera una puerta ), para que pueda ser levantado a voluntad y siempre mantenga la misma posición cuando este cerrado. Para el caso de los circuitos impresos existen algunos trucos importantes que deberán implementarse:

El resultado final es una malla permeable en unas zonas y que tienen la forma del diseño, e impermeable en otras, idénticas a las zonas de cobre que se quieren eliminar.

Para el entintado del cobre, se sitúa la malla sobre este y se extiende con una espátula la tinta, que sólo atraviesa la malla en las zonas donde se eliminó la resina, llegando al cobre y pintándolo. En las zonas de la malla en que permanece la resina tiene los agujeros obstruidos y no permite el paso de la tinta, por lo que el cobre no queda marcado. Al retirar el bastidor, aparece pintado sobre el cobre el dibujo del circuito y esta listo para el ataque.

c) Fotograbado

Este método consiste en hacer una fotografía sobre el cobre de la placa, del dibujo del diseño. Para ello el dibujo ha de hacerse sobre un papel o soporte transparente, por ejemplo poliester, o bien contar con una película en positivo o negativo del diseño.

Primeramente se recubre la superficie de cobre con una resina fotosensible (también llamada resistente fotográfico), aplicada por inmersión, pulverización o centrifugación de la resina sobre la placa, de modo que quede una capa muy fina y uniforme. Estas resinas son soluciones orgánicas que por acción de la luz experimentan u n cambio químico en cuanto a su solubilidad en un disolvente llamado revelador. Las hay de dos tipos:

Ø      Negativas: Son las que inicialmente se disuelven en el revelador, pero después de ser expuestas a la luz se vuelven insolubles.

Ø      Positivas: Inicialmente no se disuelven en el revelador, pero si se exponen a la luz se vuelven solubles.

Si el dibujo ha sido trazado directamente sobre papel poliester o positivo fotográfico, se utiliza resina fotosensible positiva. Por el contrario, si el dibujo es un negativo fotográfico, se utiliza resina fotosensible negativa para recubrir la placa. A este proceso se le conoce como fotosensibilización de la placa.

Primeramente se debe lavar la tablilla con fibra suave y detergente para eliminar la grasa o suciedad que pueda estar adherida a la tablilla. Una vez limpia y seca, aplicaremos una capa delgada de Photoresist sobre las superficies de cobre de la tablilla. Para ello coloque algunas gotas de Photoresist y distribuya el barniz por la superficie usando una mota de algodón (por ejemplo, para una tablilla de 10 x 10 cm se requieren unas 6 gotas de Photoresist en cada cara). Hágalo de manera uniforme con movimientos de lado a lado. Tenga cuidado de no pasar el algodón más de lo necesario para distribuir el barniz, ya que seca muy rápido y podría estarlo limpiando en lugar de distribuirlo, y la película no quedaría uniforme. Una vez que esté seca la película de Photoresist, aplique aire caliente a cada cara de la tablilla durante unos 30 segundos, a una distancia de unos 15 centímetros. Siempre que manipule la tablilla, tómela de las orillas con las yemas de los dedos para no afectar la película de Photoresist.

Una vez seca la resina, se superpone el dibujo de diseño sobre la superficie fotosensibilizada y se expone a una fuente de luz durante un tiempo, que depende del tipo de resina y de la fuente de luz, lo que se conoce como insolación. Una vez insolada, se procede a su revelado. Para ello se sumerge la placa en el revelador, con lo que se disuelve la resina de las zonas de cobre que se quieren eliminar. Se lava la placa y queda lista para ser grabada.

d) trough hole with solder mask over bare coper

Through Hole son los tipos de conexiones disponibles para comunicar un Pad de la cara superior con un Pad de la cara inferior. El método de maquinado y frezado realiza automáticamente la conexión denominada CoperSet; cualquiera de las otras tres conexiones disponibles deberán ser manuales utilizando herramientas especiales.

Una vez que usted realice las perforaciones necesarias, tendrá que definir cada una de ellas según sea el caso que explicaremos a continuación. Estas conexiones las puede realizar de tres formas diferentes:

El primer tipo de conexión denominado Eyelets que consiste en un conexión física entre en Pad de la cara superior con un Pad de la cara inferior con la característica de ser un elemento cilíndrico hueco. Este conector cuando sea insertado en la baquelita solamente requiere que sea soldado por el extremo que no es plano. Los eyelets son instalados con herramientas especiales que pueden ser observadas en la siguientes imágenes. Existen tres diferentes medidas para los Eyelets:

 

 

El segundo tipo de conexión es denominado Slip Sockets que consiste en realizar una conexión eléctrica entre un pad de la cara superior con un Pad de la cara inferior incluyendo que se podrá insertar en la parte superior del contacto elementos electrónicos o conexiones físicas con la características de poder ser extraídas en cualquier momento. Solamente existe una medida estándar para este tipo de Pin. En la siguiente imagen se muestra una herramienta especial que sostiene a ocho Slip Sockets. Esta pequeña herramienta garantiza que los elementos se soldaran quedando todos ellos alineados.

 

El tercer tipo de Conexión es denominado Coperset que consiste en comunicar un pad de la cara superior con un pad de la cara inferior. La perforación es "RELLENADA" completamente de un material de cobre muy pastoso y blando. Cuando todos los orificios estén rellenados, se procede a colocar la baquelita en un horno cualquiera a 75 grados durante 10 minutos para que la pasta de cobre se solidifique. El contacto eléctrico con este material es 100 % seguro.

El cuarto tipo de conexión es denominado VIA PINS que consiste en insertar un PIN de estado sólido para comunicar eléctricamente un pad de la cara superior con un Pad de la cara inferior. En la siguiente imagen se muestra una línea completa de 6 Via Pins adheridos uno detrás del otro. La herramienta utilizada para insertar este tipo de conector esta mostrada al inicio de esta sección.

e) Press-n-peel PnP

 

Película de la transferencia del tablero de circuito impreso. Trabajos con las copiadoras de papel normal y las impresoras laser. Elimina cuartos oscuros, productos químicos, negativas y cámaras fotográficas de la copia.

Ø      Imprima o copie la disposición

Ø      Hierro Encendido

Ø      Cáscara Apagado (PNP-Azul)
Empape Apagado (PNP-Mojado)

Ø      Grabado de pistas

 

 

f) Multicapa (Multilayer)

Las placas multicapa son uno de los desarrollos mas recientes en este campo de la técnica. Se componen de un numero de placas delgadas, flexibles o no, con circuito impreso ya realizado, que se empaquetan siguiendo un orden preestablecido e intercalando un aislante entre ellas. Su interconexión se realiza mediante agujeros metalizados. A cada una de las placas se la recubre de una resina "espoxi" y se prensan en caliente, con lo que queda el circuito realizado y muy sólido.

g) Surface Mount pcb's

Un nuevo proceso de la alineación del rastro puede ayudar a hacer fino-echa interconexiones entre una variedad de substratos incluyendo la flexión, tableros de circuito, los rastros conductores depositados, el cristal, el dado y la cerámica.

Fino-eche las conexiones eléctricas de los circuitos integrados del conductor del indicador de cristal líquido (LCD) (ICs) a los rastros del óxido de la indio-lata (ITO) en la superficie de las pantallas del LCD son necesario para transmitir lógica del indicador digital y proporcionar conexiones de energía. Las pantallas de la computadora del cuaderno utilizan millares de estas conexiones para hacer la función de la exhibición. La densidad de estas conexiones puede estar tan muy bien como 200 conductores por pulgada y más fino, y el equipo especializado y los controles de proceso se requieren para hacer las conexiones confiables.

Los fabricantes de la pantalla del LCD tales como sostenido, Sony e Hitachi utilizan la película que conduce anisotropic (ACF), un pegamento eléctricamente conductor, como el agente de la vinculación en la fabricación de sus productos. Cuando se selecciona y se enlaza la formulación adhesiva apropiada, la conexión eléctrica se hace solamente entre los rastros de oposición, y el ningún poner en cortocircuito ocurrirá entre los rastros adyacentes.

 

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