Circuitos Impresos Caseros

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MANTENIMIENTO DE HARDWARE

Centro Gestión Comercial y Mercadeo Programa de Teleinformática 2008

Diana Ovalle -40056.

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17 -septiembre2008

Control del Documento Nombre Autores

Diana Ovalle.

Revisión

Ing. José Méndez

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Dependencia Firma Fecha Centro de Gestión de Mercados, 17Alumno Logística y septiemb Tecnologías de la re-08 Información Centro de Gestión de Mercados, Instructo Logística y r Tecnologías de la Información

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Circuitos impresos caseros. Preparación de la superficie del cobre. • Deberás desengrasar la superficie del cobre. • Emplea jabón desengrasante, alcohol industrial, tetracloruro de carbono o los que encuentres. • utiliza una esponja de ollas no abrasivas; como la Scotch Brite de 3M. • Lava generosamente con agua, cuidando que en tus dedos al lavar no quede nada de este jabón. • Seca con algo muy limpio, ojala papel desechable. • Nunca utilices servilletas con perfume, pues pueden volver a engrasar el cobre. • Una vez seca la lamina ojala la seques con secador de pelo, toma una plancha casera que tenga recubrimiento de teflón si es posible coloca el acetato por la cara impresa enfrentada a la cara del cobre, asegúrate que no se mueva la imagen en el primer contacto, no presiones demasiado por que se te podría levantar el cobre. • Luego toma una mota de papel desechable y presiona fuertemente el acetato contra el cobre por medio de movimientos circulares, mira muy bien que el toner se adhiera lo mas fuerte posible al cobre, esto se nota verificando la no-existencia de burbujas de aire o corrugas en el acetato adherido al cobre, si notas que el cobre se enfría antes de una buena adherencia, puedes aplicar mas calor con la plancha a la baquelita, pero cuidando que el calor no sea demasiado por que podrían correrse las líneas o aplastasen distorsionando la imagen.

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Nota: Un truco que yo empleo es colocar el acetato adherido al cobre boca abajo y aplicar el calor por detrás o por el lado de la baquelita, pero pongo adelante un trapo con el fin de emparejar la presión de la plancha si esta no esta recubierta de teflón. • Continua luego los movimientos con la mota de papel y por unos tres minutos luego humedece un poco la mota en agua fría pero hazlo rápido y trata de enfriar las superficies adheridas hazlo por 30 segundos y luego deposita el sanduche en agua fría, déjalo unos 10 segundos y retira con mucho cuidado el acetato. • Si la adherencia y desengrase fueron buenos, el impreso saldrá muy bueno de lo contrario las pequeñas imperfecciones se corrigen con un marcador de tinta indeleble para evitar el ataque químico en zonas no deseadas. Una ves tengas la imagen transferida al cobre deberás preparar la solución de ataque químico, toma algo así como medio pocillo de cloruro férrico y disuélvelo en agua caliente como a 70 grados trata de no inhalar los gases de la reacción al disolver. • Una vez disuelta la solución, toma una cubeta donde te quepa la lamina de cobre y procede a agitarla suavemente como muestra la animación.

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Esto se hace con el fin de oxigenar la solución, que mejora la rapidez y calidad del ataque químico, si tu impreso es muy grande o la disposición exige retirar mucho cobre, podría suceder que durante la agitación la solución se te sature o se te agote químicamente. Este síntoma se puede verificar con el grado de coloración verde de la solución de la cubeta y es cuando el color pasa de rojizo a verdaceo si esto pasa cambia la solución por solución nueva. Toma la cubeta con tus dos manos y procede a inclinarla de lado a lado. • Cuando termines de retirar todo el cobre lava muy bien la baquelita y sécala con un algodón empapado en thinner, retira el toner del cobre y luego procede a perforar los agujeros. • Usa un mini taladro con broca de 1/32 de pulgada, el taladro no debe vibrar mucho y debe estar muy bien centrada la broca, ojala usar un taladro de velocidad variable, no intentes usar taladros grandes, puedes dañar la broca no sobra decirte que en todas estas operaciones protege tus ojos con gafas, sobretodo si usas para perforar un moto-tool (Dreemel).

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• Al acabar todos los huecos, limpia las rebadas de los taladros con la misma esponja, luego lava y seca. Después procede a proteger la superficie contra el oxido causado por tus dedos o el medio ambiente, para esto toma laca transparente en aerosol de buena calidad y rocía el lado del cobre, pero hazlo de lejos con el fin de que la capa de laca sea muy delgada tan delgada como se pueda. Si no te queda delgada podrías tener problemas al soldar si se te va la mano con la laca retírala con el thinner muy bien y repite la operación.

• Un método mas automático para revelar la imagen, en lugar de la cubeta que te ocupa mientras podrías estar haciendo otra cosa es fabricar un tanque de revelado como te indicare a continuación con laminas de acrílico construye un tanque como se

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muestra en la animación y por medio de una manguera pequeña aplícale el aire de un motor de pesera, este método acorta los tiempos y aumenta la calidad del ataque químico.

NOTA: Si no tienes taladro y lo quieres hacer, te recomiendo esta idea yo la use cuando fui estudiante; consíguete un compás con las siguientes características debe tener un sistema de soporte de la punta metálica tipo mediacaña, corta la media caña con una sierra y móntala sobre un buje de acople que una de forma alineada el eje de un motor pequeño y la media caña como se muestra en el gráfico, puedes usar el motor de un secador de pelo o un juguete. • Cuando utilices impresos con base de fibra de vidrio al cortar y perforar no inhales el polvito que resulta tápate la nariz o toma una mascarilla. Para cortar perforar los impresos ya que algunos componentes como conectores y swiches requieren perforaciones adicionales y de formas que no siempre son agujeros yo utilizo un moto-tool pero he aprendido que las brocas y fresas que vende Dreemel son algo costosas yo simplemente voy a una tienda de artículos dentales y compro fresas y discos de carburo son de la misma calidad y hasta diamantados y cuestan mucho menos.

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• Observa que práctico es este mandril sujeta la broca por un sistema de presión. Debes procurar que el tornillo sea corto para evitar cabeceo y vibración del taladro. Ten precaución al manipular el cloruro férrico aunque no es letal mancha la ropa, el piso y hasta tu piel. 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.

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Percloruro férrico. 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 tinta 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

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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.

Dibujamos el PCB en el ordenador. 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

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(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. • 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. 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.

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• 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. 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.

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 obje-

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tos 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. Materiales: 1 placa de pertinax del tamaño que necesiten 1 botellita de Percloruro férrico 1 Fibrón indeleble (recomiendo marca Edding) negro, mediano (ni muy fino ni muy grueso) 1 recipiente donde poner el ácido y la plaqueta Estos son los materiales:

Plaqueta de Pertinax

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Botella de percloruro

El marcador negro Bueno, para empezar, necesitamos un plano del circuito, el cual se puede conseguir en internet. Este plano debe ser el que queremos plasmar en el pertinax.

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Ejemplo:

Luego, procedemos a dividir la placa en lineas horizontales y verticales a 25 mm una de otra apróximadamente. Se que esta tarea parece muy cansadora, pero nos va a servir mucho. • Ahora, dibujamos sobre la plaqueta el circuito, guiándonos por la líneas que hicimos antes, esto nos permite hacerlas rectas, y hacerlas bien separadas. Conviene la plaqueta no agarrarla con los dedos donde está el cobre, porque despues cuesta que agarre la tinta del fibrón, y entonces puede perdersa parte del circuito. • Una vez termindo, si se quiere se le puede dar otra capa de tinta, se procede a sumergir la plaqueta en el ácido, el cual debe estar en el recipiente pedido en los materiales. • Dejar sumergido de 40min a 2 horas, según el tamaño de la plaqueta. Conviene irse fijando cada tanto, para que non se pase, si bien, no come el ácido donde esta pintado, un tiempo muy prolongado puede hacer que el ácido coma donde no debe. (NOTA: el ácido no hace mal a los dedos, si se lo toca, lavarse con agua al instante, pero no pasa nada; pero si toca la

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ropa, se hara un agujero donde haya caído el ácido, porque come la tela tambien) Retirar, al retirase, debe verse algo así:

Donde antes había cobre, ahora se ve amarillo, es el plástico. Mojar la plaqueta con agua para que salga bien todo el ácido. • Pasarle una esponja de acero, para limpiar la tinta, no pasarle lija, lo cual daña el cobre y puede quitar parte del circuito. • Para hacer los agujeros, usar una mecha de 1mm de diámetro.

Procedimiento: 1ero: Procedemos a sacar una fotocopia del diseño en nuestro papel satinado, couché o en una hoja de una revista donde alcance el diseño, la fotocopia tiene que ser lo más oscura posible. ¿Por qué usamos este tipo de papel? el objetivo es hacer que el diseño pase de la hoja a la placa, por lo tanto, en este tipo de hoja no se impregna por completo el tóner o polvillo de la fotocopia lo que hace más sencillo pasarlo a la placa. (Figura 1)

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Figura 1. La placa de la derecha está impresa en papel bond mientras que la de la izquierda es la fotocopia en papel couché, se puede notar que el papel couché es brillante. 2do: Ahora procedemos a limpiar bien la placa de baquelita. Cuando compres tu placa fíjate que no esté muy oxidada porque tendrás más trabajo, en caso hayas tenido un pedazo de placa guardado pues de hecho que debe estar medio oscuro por el óxido. Debemos de limpiar bien la placa para que el proceso de traspaso del diseño a la placa sea el más adecuado. Usa la esponja de acero y frota la placa bien hasta que quede reluciente. Finalmente límpialo con acetona y un pedazo de algodón, de preferencia usa los guantes para que no engrases con tu mano el lado del cobre de la placa y elimines los rastros de suciedad y grasa. (Figura 2)

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Figura 2. Limpieza de la placa con acetona. 3ero: Acto seguido pegamos el papel con el diseño en la placa, el lado del cobre con el lado de la fotocopia, y lo adherimos bien al circuito usando la cinta masking tape. Ojo, no debe quedar inflado o parecer como una bolsa, debe quedar bien estirado el papel sobre la placa, bien tensado. Lo que hicimos con mis alumnos fue poner la placa encima del papel con el lado del cobre para abajo, y entre los sobrantes del papel y la placa colocar la cinta masking tape en los 4 lados. (Figura 3)

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Figura 3. Placa adherida a la hoja con cinta masking tape. 4to: Nos toca el truco de la plancha, esto funciona como los transfer que se usan para estampar imágenes en los polos, el procedimiento es similar, debemos calentar la plancha lo suficiente (los que tienen número, yo lo gradué entre 3 y 4), una vez caliente la plancha lo pones encima de la placa, del lado del papel, y empiezas a planchar, suavemente, sin presionar tanto que provoque que se despegue la cinta y descuadre la misma, pídele ayuda a una persona mayor. ¿Cuánto tiempo? lo necesario, irás notando que se va adhiriendo el papel a la placa, para estar seguro puedes fijarte despegando un poco el papel por un costadito, con cuidado de no quemarte, si ves que ya se imprimió esa parte en la placa pues ya está listo.

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Figura 4. Pasándole la plancha al impreso. 5to: Procedes ahora a enfriar la placa, levanta la placa con cuidado y al lavadero, remójala bien con abundante agua que quede bien empapada. Verás como las pistas se notan por encima del papel. Seca la placa con una toalla de papel o tela. No es que deba quedar bien seca la placa, sino lo suficiente para que no esté goteando. (Las pistas son los trazos que unen un conector de un componente con otro que corresponde a otro componente en el circuito) (Figura 5 y 6).

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Figura 5. Mojando la placa.

Figura 6. Así debe quedar la placa. 6to: Ahora procede a despegar la placa con cuidado, saca las cintas

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y levanta el papel suavemente, solo deben quedar las pistas, frota con tu dedo con cuidado y asegúrate que todas las pistas hayan quedado bien, eso te das cuenta comparando con el diseño original, si ves que alguna pista no se ha pegado o está muy delgada, debes usar el plumón de tinta indeleble y pintar la pista que tiene problemas, debes darle varias pasadas porque si es muy tenue la tinta se la comerá el ácido y tendrás una placa fallada. Tómate tu tiempo. (Figura 7 y 8).

Figura 7. Despegando el papel de la placa.

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Figura 8. Reforzando con plumón de tinta indeleble las pistas. 7mo: Ahora el paso fundamental, usar el ácido. Colócate los guantes y vacía el ácido al recipiente de plástico, hazlo con cuidado, procura no mancharte, si bien no es en sí un ácido, puede mancharte los dedos (por eso los guantes) y la ropa, provocando una mancha que no sale. Procura poner la cantidad suficiente para cubrir por completo la placa. Ahora ponemos la placa con el lado del cobre hacia abajo, introduce la placa hasta que esté completamente cubierta. Ve al lavadero y quita el ácido de tus guantes con abundante agua para que no manches tu ropa y te secas con papel toalla. Hay que dejar la placa sumergida por aprox. 10 a 15 min, eso depende del tamaño de la placa. Te darás cuenta que está lista cuando veas que se traslucen las pistas por encima de la placa. (Figura 9).

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Figura 9. Colocando la placa en el ácido. 8vo: Ponte otra vez los guantes y retira la placa del ácido y llévala al lavadero, remójala bien, que no quede rastro del ácido. Revisa que las pistas estén bien marcadas, caso contrario sumérgela de nuevo al ácido y repite el proceso. Luego de retirar la placa del lavadero sécala con papel toalla. (Figura 10 y 11).

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Figura 10. Retirando las placas del ácido

Figura 11. Limpiando con abundante agua las placas. 9no: Limpia la placa con acetona para remover los rastros de papel,

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tóner y plumón indeleble de la placa de tal forma que solo queden las pistas de cobre, usa la cantidad necesaria de acetona hasta dejar reluciente tu placa (Figura 12).

Figura 12. Limpiando la placa con acetona para remover la tinta y el tóner. 10mo: Por último, con un taladro pequeño y usando las brocas perfora en los puntos donde deben ir los componentes, hazlo con ayuda de tu papá, procurando de no presionar tanto que puedas romper la broca, por seguridad usa lentes de protección para prevenir que una broca te salte a los ojos. Por lo general, recomiendo a mis alumnos presionar suavemente en el punto a perforar, encender el taladro hasta perforar y levantar el taladro para finalmente apagarlo. Otra cosa que puedes hacer para que la broca no resbale, es golpear con un clavo y un martillo en los puntos o nodos donde van colocados los componentes, de esa forma te aseguras que tu broca no va a resbalar y sigues con el proceso antes mencionado.

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Figura 13. Taladrando la placa. Bueno con eso tienes lista tu placa impresa, pues como dice el dicho la práctica hace al maestro, deberás hacer varias placas hasta dominar la técnica. Espero te sirva para que empieces a fabricar tus propios proyectos en placas impresas, recomiendo que primero pruebes tu circuito en un protoboard y cuando veas que funciona recién lo pases al impreso.

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