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Circuitos Impresos: El método de la plancha

por Mario 4 junio, 2011, 5:52 pm 19.7k Views 30 Votes 43 Comments

Aunque el nombre pueda parecer vulgar o poco profesional, construir placas de circuito impreso (PCB) de manera artesanal es toda una ciencia que requiere experimentación y simbiosis entre el desarrollador y sus elementos de trabajo. Además de esto debe tener, por supuesto, “las herramientas” y condiciones de trabajo necesarias para lograr resultados exitosos. En virtud de que se trata del desarrollo de una experiencia práctica en su totalidad, podríamos escribir miles de caracteres intentando explicarte el modo de realizar el trabajo; sin embargo, con una secuencia de algunos videos haciendo el “paso a paso” o “How To Make”, podrás comprender de manera práctica y visual el método utilizado. A puro video comenzamos el trabajo más esperado: llevar el diseño hecho con el DesignSpark PCB a una placa de verdad. Esto es televisión real, esto es trabajar en equipo.

Los pasos a seguir en la elaboración de una placa de circuito impreso son muy sencillos, si se conocen de antemano y se llevan adelante mediante una secuencia organizada. Además, otro detalle muy importante es tener todos los elementos necesarios para realizar el trabajo, sin errores ni demoras que podrían arruinar nuestro desarrollo. El propósito de este artículo es mostrarte UNA de las maneras clásicas de trabajar por los aficionados que día a día nos apasionamos al armar pequeños, útiles y divertidos circuitos electrónicos. Por supuesto, como todo tiene un comienzo, luego de haber desarrollado en el ordenador y con el software DesignSpark PCB el diagrama esquemático de nuestro trabajo (una sencilla alarma), transformamos ese circuito en un dibujo adecuado para convertirlo en un PCB. Ese será el trabajo que realizaremos hoy. Para esto, hemos preparado con Leandro (Leo) una serie de videos que te indicarán paso a paso, detalle a detalle, como se puede construir un PCB con el popular “método de la plancha”. Por supuesto, este no es el mejor método ni el único; debes tener en cuenta siempre lo que te adelantamos en el enunciado: “es toda una ciencia que requiere experimentación y simbiosis entre el desarrollador y sus elementos de trabajo”

Como se pudo ver en el video, el papel utilizado en la impresión es uno de los elementos críticos para obtener buenos resultados. Hojas convencionales no serán útiles a pesar de “funcionar”. Los mejores resultados se obtienen con papel ilustración o con las hojas comunes de cualquier revista. Debes tener cuidado de seleccionar hojas que no sean ásperas sino suaves, sedosas y por supuesto, finas o delgadas, de poco espesor. Esto será muy útil para agilizar el trabajo al momento de retirar el papel una vez que hayas “planchado” la placa. Por supuesto, la impresión debes realizarla con una impresora láser. El paso siguiente será cortar la placa que utilizaremos con las medidas adecuadas, para que nuestro “dibujo” del PCB pueda ser albergado sin inconvenientes en ella.

La etapa posterior es la limpieza del cobre del PCB antes de aplicar el toner de la impresión. Para esto existen diversos criterios y maneras de realizar el trabajo. Algunas personas sólo lavan la placa con alcohol isopropílico o con cualquier solvente que pueda quitar los restos de grasa que se adhieren al cobre con la manipulación. Otras personas prefieren suaves “lijas al agua” para pulir y limpiar la superficie y también están aquellos que le dan a la placa un rápido y fugaz paso por el ácido (percloruro de hierro o cloruro férrico) para que le otorgue al cobre, una “suave rugosidad” (todo lo contrario a pulir) de modo tal que el toner se adhiera mejor al cobre. Como te mencionamos antes, métodos hay miles y el mejor es aquél que a ti te brinde los mejores resultados. En nuestro caso, una limpieza con lana de acero es la manera que mejores resultados nos brinda. Observa:

Antes de limpiarla, o después, es indistinto, es una buena práctica limar las asperezas que pueden quedar en los bordes de la placa y que son producidos por las herramientas de corte. Estas partes “salientes” pueden impedir una correcta transferencia del toner al cobre, especialmente en los bordes de la placa.

Luego viene el paso de recortar el papel para colocarlo sobre la placa en la posición más adecuada y tan bien centrada como te sea posible. De todos modos, algunos detalles de alineación pueden corregirse al final del proceso con pequeños recortes en los bordes de la placa. Algunos experimentadores colocan el papel sobre el cobre, apoyan la plancha y no realizan ningún movimiento. Otros, en cambio, pegamos el papel a la placa para poder desplazar la plancha por distintos sectores de la placa hasta obtener un resultado “visual” que nos indica un planchado correcto. Es decir, que el trabajo está realizado de manera correcta. Viéndolo en imágenes; nosotros primero recortamos el papel:

Luego de esto, colocamos el papel de manera tal que simule un envoltorio sobre la placa que estamos a punto de planchar. Para este sencillo trabajo, es bueno tener en cuenta de doblar los bordes del papel hacia la parte del fenólico que no posee cobre y pegarlo con pequeños trozos de cinta manteniendo una tensión determinada (sobre el papel) para que el mismo, quede tan adherido a la superficie de cobre como sea posible.

En esta instancia ya estamos listos para planchar. Para esto, debes tener presente de hacer estas etapas del trabajo en lugares donde no llegues a quemar nada que luego puedas lamentar. Además, dentro de la simbiosis que mencionamos al comienzo, está la elección acertada de la plancha a utilizar. Con equipos de potencias ubicadas entre 1000W y 1500W los resultados son óptimos, en función de las experiencias compartidas por la mayoría de las personas que utilizan esta técnica. Por otro lado, el conjunto “papel + placa + superficie de apoyo” varían en cada aplicación. Es decir, los tiempos de planchado nunca serán iguales para dos placas. La experiencia, la práctica y el cariño por lo que haces te enseñarán a lograr los tiempos de trabajo más adecuados para cada PCB.

Una vez que el toner se ha transferido al cobre, viene la etapa en la que el agua se encargará de facilitar la acción de retirar el papel. Para aquellos que no lo saben, el papel no se retira como una etiqueta autoadhesiva. Debemos esperar algunos minutos y considerar los pequeños detalles que vemos en el video: el modo en que el papel comienza a arrugarse y la aparición más evidente de las líneas de impreso. Para que tengas una idea, el tiempo considerado para comenzar a retirar el papel no debe ser menor a tres minutos.

Vale aclarar además, que el tiempo que debemos dejar que el agua haga su trabajo dependerá del espesor del papel utilizado. Considerando un papel liviano y de poco espesor aprenderás, con el tiempo y la práctica, cuándo es el momento indicado para comenzar a retirar el papel poco a poco. En el próximo video, puedes ver a Leo trabajar con un cepillo dental infantil como herramienta para retirar el papel. Algunos utilizan sus propios dedos y otros emplean un pequeño trozo de tela. Todo dependerá, siempre, de lo bien pegado que esté el toner a la placa. De ello depende la rapidez del trabajo de quitar el papel. Por supuesto, esto tiene relación directa con la calidad del toner utilizado, de la temperatura que le dimos a la plancha, del tiempo y forma de planchado que utilizamos y de esos detalles mínimos que hacen a una buena práctica del trabajo.

Una vez retirado el papel y cuando tenemos las vías descubiertas y dibujadas sobre el cobre llegará el momento de comenzar a trabajar con el ácido. El más popular es el conocido como cloruro férrico o percloruro de hierro. Debes tener mucho cuidado al utilizar este tipo de líquidos ya son muy tóxicos y deben manipularse con precaución para evitar accidentes como el que casi nos sucede mientras realizábamos este trabajo, observa esto:

Luego de (la batalla) abrir la botella de ácido, debes utilizar un recipiente plástico, esmaltado o de vidrio para verter en el ácido y dejar que allí se realice el ataque químico sobre el cobre. NUNCA utilices un recipiente metálico. El ácido ataca todo tipo de metales (al menos los que conozco) y sólo puedes almacenarlo, como mencionamos antes en cualquier envase NO metálico. Por otro lado, cuando el ácido se utiliza para fabricar muchas placas comienza a “saturarse” del cobre quitado de los PCB y cumple una vida útil. Ahora sí, placa al ácido:

Algunas personas utilizan el ácido en forma directa, tal como se comercializa, y otros lo diluyen en partes iguales de agua o en dos partes de agua y una de ácido. Aquí también es un espacio donde ensayar te llevará a los resultados que estimes óptimos. Cuanto más diluyas el ácido, más tiempo demorará en completarse el proceso pero lograrás un “ataque” más controlado. ¿Tú ya realizas placas con este método? Cuéntanos. ¿Utilizas el ácido sin diluir? Conocer las experiencias de otras personas, enriquecen nuestro abanico de posibilidades de trabajo.

El tiempo que necesita el ácido varía entre 10 a 20 minutos en situaciones normales y cualquier zona rebelde puede ser manipulada durante el proceso para completar con éxito la eliminación total de las zonas de cobre que no fueron tratadas con el toner de la impresión planchada. Una vez que ya alcances a notar que no quedan restos de cobre y el PCB está listo, deja caer la mayor parte del ácido, que siempre queda sobre la placa y, si es necesario, límpiala (con cuidado de no mancharte) con papel suave. Cuando creas conveniente, llevas la placa al grifo (canilla) de agua y la lavas con especial dedicación dejando correr mucha agua para que los restos de ácido, que quedan en la placa, se diluyan a valores ínfimos y además, para que el cobre de la placa no se siga afectando con el accionar de ácido remanente en ella. Por último, un poquito de bicarbonato de sodio, concluye el trabajo bloqueando en forma definitiva la acción corrosiva del ácido sobre el cobre.

Una vez que la placa está seca, con un pequeño taladro haremos los agujeros por donde introduciremos los terminales de los componentes. Para esto, puedes marcar en forma previa con un mandril de mano los lugares a agujerear o, si tienes buen pulso y destreza, agujereas la placa directamente sobre los orificios que quedaron libres en los pads de soldadura.

¿Resultado final? La placa terminada y lista para montar los componentes de nuestro desarrollo.

Los detalles de terminación de la placa, la instalación de los componentes, el soldado, y una posterior cobertura de laca protectora sobre el cobre para evitar su deterioro, con el lógico pasaje del tiempo, brindarán un toque mágico e indiscutible a cada trabajo. Los detalles de terminación hablan de nosotros mismos y de nuestra manera de realizar un trabajo. De este modo entonces, la sencilla alarma que comenzamos hace un par de artículos, a partir de un par de dibujos en un papel, ya es una realidad física. Conocimos y dimos los primeros pasos con un software muy potente como es el DesignSpark PCB y luego construimos nuestra propia placa donde la teoría se transformó en realidad. Ahora depende de ti, de tus ganas de seguir creciendo y de tus esfuerzos por lograr placas más complejas y con mayores prestaciones.

Si tú ya construías placas con este método habrás visto cosas que hacemos de igual manera que las haces tú, o muy distintas a los que estás acostumbrado a hacer. Cuéntanos tus experiencias, tus formas, tus secretos y trucos. Mucha gente que está aprendiendo a trabajar en este universo que es la electrónica, te agradecerá cada explicación que puedas aportar, por mínima que pueda resultar para ti. Para quien desconoce el tema por completo, puede ser una ayuda enorme. Tan grande como la que me ha brindado Leo en la realización de este trabajo. ¡Gracias amigo!

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