Todo aficionado a la electrónica tarde o temprano se topa con la necesidad de fabricar sus propios circuitos impresos o PCB (por "Printed Circuit Board").
En general, esta tarea es vista como algo muy complicado, cuando
en realidad se trata de una labor que fácilmente podemos llevar a buen
término.
NOTA: Este artículo forma parte de la Revista uControlNumero 1.
A lo largo de este artículo aprenderemos a desarrollar placas de
circuito impreso para nuestros proyectos, utilizando para ello elementos
de fácil adquisición, y que tendrán un acabado muy profesional. Sobre
ellas montaremos los componentes de nuestros proyectos de electrónica, y
si somos prolijos, resultaran casi indistinguibles de uno comercial.
Emplearemos el método conocido como "Método de la plancha",
pues se utilizar una plancha convencional, de las empleadas para
planchar la ropa, para transferir el toner de una impresión láser o
fotocopia a una placa de circuito impreso virgen.
Elementos Necesarios
Para encarar la realizaron de un PCB, deberemos tener a mano una serie de elementos que resultan indispensables para dicha tarea.
En primer lugar, necesitamos una impresora láser o una
fotocopiadora. Como veremos mas adelante, el toner de la impresión es el
que formara las pistas de nuestro PCB, así que el dibujo de las pistas
que podemos realizar con algún programa especializado, como Eagle
o cualquiera de los que usan los integrantes hobbystas, o hasta con el
mismísimo Microsoft Paint incluido en todas las versiones de Windows.
Luego debe ser impreso con una impresora de tecnología láser. Si no
disponemos de una, podemos usar cualquier impresora, y luego llevar el
impreso a una fotocopiadora y hacer una copia. Las fotocopias también
son hechas mediante toner, por lo que mediante este procedimiento nos
haremos de un original para nuestro PCB.
También deberemos comprar en una tienda especializada en
componentes electrónicos (donde compramos los demás componentes para
nuestros circuitos) una placa de PCB virgen, del tamaño adecuado para nuestro proyecto. Estas placas generalmente se consiguen fabricadas en pertinax o sobre fibra de vidrio.
Cualquiera de las dos sirve. Prestar atención a que tenga solo una de
sus caras cobreadas, salvo que queramos hacer un circuito impreso de
doble faz.
También compraremos un cuarto litro de percloruro férrico (o cloruro férrico,
el nombre puede variar de un lugar a otro, pero se trata de la misma
substancia), que es el elemento que atacara la superficie de cobre, para
eliminar todas las partes que no necesitamos.
Para acondicionar la placa virgen vamos a necesitar algún polvo
limpiador y un poco de lana de acero, de los mismos que se utilizan para
lavar los cacharros de cocina, que utilizaremos para dejar bien limpia y
desengrasada la superficie de la placa.
Deberemos tener a mano alguna hoja de papel ilustración, como explicaremos mas adelante.
Por ultimo, necesitamos algunas herramientas o accesorios, como
ser una agujereadora, con una broca de 1.00 mm y otra de 0.75 mm, un
recipiente plástico en el que entre nuestra placa, uno metálico en el
que entre el recipiente plástico, una sierra de cortar metales y una
plancha, de las usadas normalmente para planchar nuestra ropa.
Impresión del circuito
Una vez que tenemos listo el dibujo de nuestro circuito impreso, ya sea
que lo hayamos realizado nosotros en el ordenador o que lo hayamos
bajado de Internet, debemos transferirlo al papel.
En este punto, debemos tener en cuenta un par de consejos para que el
resultado final sea óptimo. En primer lugar, la escala del dibujo debe
ser la adecuada para que cuando vayamos a montar los componentes en
nuestro PCB, las medidas coincidan. Por ejemplo, la separación estándar
entre dos pines consecutivos de un circuito integrado es de 0.1 pulgada
(2,54 mm). Si nos atenemos a esto, no tendremos problemas.
En segundo termino, como veremos mas adelante, al transferir el
dibujo del papel al cobre la imagen quedara invertida, como si la
viéramos en un espejo, así que debemos tener esto en cuenta al dibujarlo
en el ordenador para no terminar con una imagen invertida en el PCB. No
es conveniente imprimir nuestro circuito con la opción de economía de
toner activada, ya que necesitamos una buena cantidad de toner en la
copia, dado que es el que se va a transferir al cobre.
Si nuestra impresora no es láser, como dijimos antes, llevaremos
nuestra impresión a una fotocopiadora y haremos una copia de ella,
cuidando que la escala sea exactamente 1:1 (no todas las fotocopias son
idénticas al original) y que la copia no presente rayas o cortes, ya que
de ser así, estas imperfecciones se transferirán al PCB. Si no estamos
conformes con la calidad de la fotocopia, hagamos sacar otra hasta que
veamos que no tiene defectos.
Respecto del papel a utilizar, los mejores resultados los he
obtenido utilizando papel ilustración, que es un papel de una calidad
mayor al de resma común, con un grano mas fino y ligeramente satinado.
Respecto a este punto, lo mejor es hacer algunas pruebas hasta encontrar
el adecuado antes de comprar grandes cantidades de papel.
Transferencia al cobre
En esta etapa del proyecto, deberemos transferir el toner del papel
al cobre, para lo cual utilizaremos el calor que nos brindara la
plancha.
Una vez cortada la placa virgen a las medidas de nuestro PCB con
la sierra de cortar metales, comenzaremos la limpieza concienzuda la
placa de circuito impreso virgen, para que quede libre de suciedad,
grasa, etc. Utilizaremos para ello el polvo limpiador y la lana de
acero, que debe ser lo mas fina posible para que no queden rayas. Algún
agente químico puede resultar útil, como por ejemplo un limpia metales y
un trapo en lugar de la lana de acero. Podemos probar distintos
métodos, de acuerdo a los elementos que tengamos a mano. Mientras
llevamos a cabo esta tarea, podemos aprovechar a enchufar la plancha
para que vaya tomando temperatura.
Una vez que el cobre esta limpio, alinearemos sobre el PCB el papel
con la impresión que hemos hecho, con las pistas hacia el cobre (debemos
ver la parte sin imprimir), de manera que cuando apliquemos calor, el
toner se funda y se transfiera al cobre.
Con la plancha bien caliente, y con cuidado de no mover el papel
(puede ser una buena idea agarrarlo por detrás del PCB con alguna cinta
adhesiva) “planchamos” la hoja durante uno o dos minutos, aunque este
tiempo puede variar de acuerdo al tipo de toner y la temperatura exacta
de la plancha, con lo que casi todo el toner habrá pasado de la hoja de
papel a la cara de cobre del PCB.
Para remover el papel del PCB deberemos sumergir todo en agua del
grifo durante unos 5 o 10 minutos (depende del tipo de papel), y luego
con los dedos iremos desmenuzando el papel hasta eliminarlo por completo
del PCB. En este momento deberíamos tener la placa con el dibujo listo.
Solo resta asegurarnos que todas las pistas y nodos se hayan calcado
correctamente, y que no hayan quedado pedacitos de papel que puedan
evitar la acción del percloruro, dando lugar a cortocircuitos en nuestro
PCB terminado.
 El papel comienza a desmenuzarse. |  Ayudamos con los dedos o un trapo. |
 La placa libre de papel... |  ...y ya cortada, lista para el siguiente paso. |
Eliminado el cobre sobrante
El proceso que llevaremos a cabo a continuación tiene como fin
eliminar todas las zonas de cobre que sobran de nuestra placa virgen, es
decir, las que no están cubiertas por el toner.
Para ello, pondremos algo de agua en el recipiente metálico que
mencionamos al principio de la nota, y dentro de el ponemos el
recipiente plástico con el percloruro. Ponemos todo el conjunto en una
hornalla de la cocina, a fuego mínimo, como para que el agua caliente a
unos 40 o 50 grados el percloruro que se encuentra en el recipiente
plástico. Esto hará las veces de un catalizador positivo, provocando que
el percloruro ataque con mayor velocidad las zonas de cobre desnudo.
Ponemos la placa dentro del percloruro, y esperamos unos 5 o 10
minutos hasta que el cobre que esta sin cubrir desaparezca. A veces, da
buen resultado mover suavemente la placa durante este tiempo, para
evitar que el percloruro que ya se combino con el cobre se deposite
sobre la placa y actúe como un “aislante” que evita el contacto del PCB
con el percloruro sin combinar.
 Ponemos la placa dentro del percloruro. |  Usamos algo no metálico para moverla |
 Hay que esperar a que actúe... |  Ya no queda cobre por eliminar. |
Esta operación no reviste peligro, pero por las dudas conviene llevarla a
cabo en un lugar ventilado para no aspirar los vapores del percloruro
férrico, y por supuesto evitar salpicaduras, ya que si bien el
percloruro es inocuo para la piel, nos puede manchar permanentemente la
ropa. Un vez que terminamos este proceso, lavamos todo con abundante
agua.
Lavamos el PCB con abundante agua.
El percloruro que utilizamos podemos guardarlo para otra placa, ya que
en general, y dependiendo de la superficie del PCB realizado, se puede
emplear varias veces. Cuando notemos que el tiempo necesario para acabar
el trabajo es demasiado largo (25 o 30 minutos) será el momento de
comprar otro bidón de percloruro.
Con la placa ya libre de percloruro, utilizamos nuevamente la
lana de acero con el polvo limpiador para remover todos los restos de
toner que hay sobre el PCB, y ya deberíamos tener nuestro PCB casi
listo, restando solamente efectuar los agujeros para los componentes.
El PCB limpio, listo para agujerear.
Para agujerear la placa, usaremos el taladro y las brocas, cuidando de
que los agujeros queden centrados sobre los pads del PCB, y que el
diámetro de los mismos sea el adecuado para los terminales de los
componentes que usaremos. Agujeros demasiado grandes o pequeños
impedirán que el resultado final sea prolijo.
 PCB agujereado, lado cobre... |  ...y lado componentes. |
Consejos Finales
Para terminar, vamos a mencionar algunos consejos para que nuestro
trabajo resulte más prolijo y satisfactorio.
Para dibujar el PCB en el ordenador, se puede utilizar programas
comerciales de uso general, como Corel Draw, Autocad, o incluso el
sencillo Paint, siempre cuidando de que las dimensiones de los objetos
que dibujemos sean las correctas.
No es mala idea imprimir en un papel común una copia y sobre ella
“medir” los componentes para ver si las distancias entre pines son las
adecuadas. Existen programas específicos para la realización de PCB,
como PCBWizard, Pad2Pad, FreePCB o Spicycle, algunos de ellos
disponibles en forma gratuita.
De todos modos, si nuestro proyecto no es muy complejo, se puede
realizar el diseño del PCB tranquilamente sin necesidad de software
especializado. Por ultimo, cundo hagamos nuestros dibujos, podemos
“pintar” los espacios que quedan entre componentes o entre pistas, para
que sea menor la superficie que debe atacar el percloruro. Esto hará que
el tiempo necesario para llevar a cabo la tarea sea menor, y que el
percloruro nos sirva para un mayor número de placas.
El liquido sobrante deberemos guardarlo bien tapado, en un lugar
fresco y si es posible que no este expuesto a la luz del sol directa,
para evitar que se degrade prematuramente.
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Notas
- En lugar de percloruro férrico se pueden utilizar otras sustancias, que atacan mas rápidamente el cobre. Como no las he usado, no quise incluirlas en la guía.
- La transferencia de la imagen al cobre puede realizarse mediante una insoladora. El esto del proceso es identico al descripto.
- Por favor, sea responsable al eliminar los restos de quimicos empleados.
