Fabricación del revelador, ácido y laca protectora para Circuitos Impresos

El propósito de este artículo es enseñarte a fabricar tu mismo de una forma sencilla, barata y eficaz, elrevelador, el ácido y la laca protectora para tus circuitos de tal modo que consigas unos resultadossemiprofesionales en el revelado, quemado y protección sin tener que invertir demasiado dinero enestos productos en un comercio especializado. De este modo pasamos a explicarte cual es la misión de cada uno de los productos, cuales son los queexisten en el mercado y cual es la alternativa que te ofrecemos, para que ahorres dinero en el diseño noprofesional de circuitos impresos.

El líquido revelador

La misión del líquido revelador no es otra que la de hacer que todo el barniz sobrante tras la insolaciónde la placa sea eliminado de esta, quedando expuesto el cobre no necesario que será destruido másadelante en la fase de quemado. De este modo el líquido revelador será utilizado después de insolar yantes de pasar a la fase de quemado.

Tipos de revelador

Reveladores comerciales

Existe una amplia gama de productos en el mercado que pueden solventarnos el tema en caso deapuro, normalmente son comercializados en sobres, en forma de polvo, o en botellas de líquidorevelador, esta segunda opción es un poco más cara y, evidentemente, los resultados que vamos aobtener dependen fundamentalmente de nuestra habilidad para realizar placas y de la calidad de losmateriales. La calidad de los productos del mercado mantiene una buena relación entre calidad yprecio, sin embargo, nunca serán tan baratos y eficaces como lo que te planteamos a continuación.

Revelador casero

Para la fabricación de revelador casero sólo necesitamos cuatro cosas:

1. Recipiente de 1 litro de volumen 2. Soda caústica 3. Cucharita de café 4. Agua

Bien, la soda caústica es lo único que vamos a comprar, normalmente esta soda caústica se vende endroguerías, autoservicios o ferreterias y su uso más común es el de destrancar cañerías. Con ellapodemos fabricar aproximadamente y aprovechando bien el Kilo unos 150 litros de revelador, más quesuficiente para el resto de nuestra vida como aficionados a la electrónica.

Proporciones:

Una cucharada y media, de las de café, de soda caústica por cada litro de agua, con esto conseguimosun litro de revelador a un precio insuperable por el mercado.

El Ácido

Una vez que el revelador ha eliminado la parte de resina fotosensible innecesaria, la misión del ácido eshacer que todo el cobre sobrante sea eliminado, quedando totalmente libre la superficie cubierta poreste sobrante. De esta forma el ácido se utilizará después de revelar la placa y antes del disolvente,que limpiará la placa y dejará las pistas del circuito a la vista listas para soldar los componentes.

Ácido comercial

Para efectuar la corrosión, se pueden utilizar distintas preparaciones comerciales que se venden encasas de electrónica tales como ácido nítrico diluido, percloruro férrico, persulfato de amonio, ácidocrómico y persulfato de amonio o ácido. La calidad de estas sustancias es muy buena y nos da unosresultados excelentes, sin embargo suelen ser bastante caros, nosotros proponemos una solucióntambién muy buena y económica.

Ácido casero

Para la fabricación de ácido casero necesitamos:

1. Agua 2. Salfumant o agua fuerte (HCl) 3. Agua oxigenada a 100 o 110 vol con una concentración aprox del 23% 4. Recipiente o cubeta.

Una vez que tenemos la placa lista para pasarla por el ácido tomaremos la cubeta y echaremos losdiferentes componentes de nuestro ácido a partes iguales, una parte de agua, una parte de salfumant yuna parte de agua oxigenada, en este caso no les damos las medidas exactas por que cada placa,dependiendo de sus dimensiones, necesitará más o menos ácido para ser quemada, es por ello quesolo les damos las proporciones 1:1:1 para que ustedes decidan cuanto ácido desean fabricar:

Ejemplo: Para fabricar 30 ml de ácido = 10 ml agua + 10 ml de Salfumant + 10 ml de Agua Oxigenada.

Este ácido es bastante eficaz y rápido y su costo es 4 veces más barato que el comercial, siendoiguales los resultados obtenidos.

Laca protectora

Una vez que hemos terminado nuestro circuito, es decir, hemos perforado, soldado y comprobado sufuncionamiento, ha llegado el momento de protegerlo de la corrosión.Es muy normal, si has hecho algún circuito con anterioridad, que pasado un tiempo, comience aaparecer sobre el cobre una capa de color verde que lo corroe y que puede llegar a hacer que nuestrodiseño deje de funcionar. Esta sustancia corrosiva es el óxido de cobre, que es verde y se produce porel contacto del cobre con el oxigeno del aire. Para evitar esa oxidación lo único que hay que hacer esimpedir que el cobre de nuestro circuito tenga contacto con ese oxígeno, y para ello existen diversassoluciones.

Laca comercial

En el mercado existe una laca protectora de color verde con la que se puede rociar toda la parte dondequedan las soldaduras de nuestro circuito quedando las pistas protegidas, otra opción es tapar todoslos puntos de soldadura con unas pegatinas que nos venden y rociar todo el circuito con dicha lacaantes de soldar todos los componentes, quedando las pistas cubiertas por dicha sustancia y lassoldaduras a la intemperie.

Laca casera

La laca que te proponemos que utilices, es la laca comercial para el pelo que se vende en lasdroguerías y mercerías, es muy barata, y el resultado es eficaz y vistoso, quedando nuestro circuitoperfectamente protegido y brillante. La laca que apliquemos a nuestro circuito no debe mojarse ya que

la humedad puede ocasionar daños al circuito y eliminar la fina película que protege nuestro cobre de lacorrosión.

Otra forma de fabricar la laca protectora, es con resina, que se compra en ferreterias y viene enterrones. Se colocan unos terroncitos en alcohol puro y al rato cuando esta se desintegra, ya tenemosnuestra laca lista para usar con un pincel. Las proporciones se le dan de acuerdo al espesor quequeremos de la laca.

PLACA FOTOSENSIBLE PARA REALIZAR SUS CIRCUITOS IMPRESOS

PRESENTACIÓN

1. Film protector 2. Capa fotorresistente 3. Cobre 4. Fibra de vidrio

LA PUESTA EN MARCHA

Es sencilla, rápida, eficaz. Sin embargo, hay que respetar las informaciones y recomendaciones que sedan a continuación.

Procedimiento de preparación de las placas:

INSOLACION

Se hace por medio de una fuente de rayos UV, normalmente tubos fluorescentes. Según lascaracterísticas de la fuente, el tiempo de exposición puede variar de 2½ a 4 minutos. Unasobreexposición no es destructiva. Nota: Con el tiempo los tubos UV se envejecen y van perdiendo eficacia, por lo que puede sernecesario aumentar el tiempo de exposición (lo más adecuado sería sustituir los tubos por unosnuevos).

Procedimiento:

Quitar el film protector de la placa a insolar. Poner el fotolito o cliché del circuito a realizar sobre la parte fotosensible. Depositar sobre la fuente de luz entre 2½ y 4 minutos.

REVELADO

El revelador RVPF se suministra en dosis para mezclar con 1 litro de agua, (se recomienda usar aguadestilada o desmineralizada).

Procedimiento:

Depositar en un recipiente la cantidad de revelador (diluido) necesaria para que cubra la placaque va a ser revelada.

Sumergir dicha placa con el lado sensible hacia arriba y agitar un poco. Con el revelador a una temperatura de 20ºC, el revelado dura entre 15 y 30 segundos. Aclarar con agua del grifo para detener la acción del revelador.

GRABADO

El grabado se hace por medio de percloruro de hierro, dependiendo del equipo que se use y elenvejecimiento del agente de grabado, este proceso puede tardar entre 2½ y 4 minutos.

Procedimiento:

La placa una vez revelada y limpia, se situará dentro de una máquina de grabar, la cualcontendrá percloruro líquido y a una temperatura de 40ºC.

Se accionará la puesta en marcha del movimiento del líquido grabador (ya sean burbujas opulverización).

Cuando se observe que ha desaparecido el cobre sobrante y sólo quedan las pistas del circuito,se sacará la placa y se procederá a limpiarla con agua del grifo.

LA CAPA FOTOSENSIBLE O CAPA "FOTORRESISTENTE"

Propiedades fundamentales:

Resistente a los ácidos Es vulnerable a los rayos UV.

La capa m (micras) de espesor, sirve para la protección fotosensible de 4 del cobre frente al agentede grabado que es un ácido (percloruro de hierro).Si no se respeta la temperatura ni la concentración del revelador, se agrede m iniciales sedestruirán, anormalmente la capa fotosensible, 1 ó 2 de las 4 sin que el fenómeno se pueda controlarvisualmente. En tal caso, las pistas ya no estarán suficientemente protegidas. Una parte del circuitoestará destruida y el técnico electrónico pensará que el proceso es la causa del mal resultado (lo cualno es cierto).En general no somos suficientemente conscientes de un factor primordial: "LA TEMPERATURA DELREVELADOR"

Importante:

Temperatura ideal del revelador: 20ºC. Concentración del revelador (respetar las indicaciones, una dosis es para un litro). Un revelador a 15ºC (o menos) tendrá dificultad de revelado, y muchas veces, necesidad de

frotar, lo cual agrede mecánicamente la capa fotosensible.

Una placa fotosensible de buena calidad debe tener:

Capa m). fotosensible de poco espesor (4 Capa fotosensible regular (revestimiento uniforme). Capa fotosensible con plastificantes de tipo "migratorio" para evitar escamaciones en el proceso

mecánico.

NOTA:

Algunos usuarios dicen "esta capa resiste bien porque es gruesa", pero una capa gruesa nopermite alta definición.

MEDIDAS ESTÁNDAR (mm), habitualmente en STOCK:

Medidas(mm)

Fibra 1CModelo

Fibra 2CModelo

60 x 80 PFP-A1 PFP-B175 x 100 PFP-A2 PFP-B280 x 120 PFP-01 PFP-201

100 x 100 PFP-A4 PFP-B4100 x 150 PFP-3 PFP-23100 x 160 PFP-4 PFP-24100 x 200 PFP-13 PFP-213125 x 165 PFP-11 PFP-211144 x 160 PFP-32 PFP-232130 x 180 PFP-20 PFP-220100 x 260 PFP-31 PFP-231150 x 200 PFP-5 PFP-25140 x 240 PFP-30 PFP-230144 x 260 PFP-33 PFP-233

160 x 240 PFP-A15 PFP-B15

200 x 300 PFP-7 PFP-27

300 x 400 PFP-A17 PFP-B17

TIPOS DE PLACA FOTOSENSIBLE SUMINISTRABLE

FIBRA 1 CARA FIBRA 2 CARAS MODELO "DIDÁCTICO":

Fibra de 1 cara pero con emulsión en ambos lados. Muy indicado para realizar prototipos,pequeñas series, etc.., ya que al poder hacer el dibujo de los componentes en el lado de la fibra,se puede obtener un acabado profesional.

Vemos aquí una placa de fibra de vidrio, con unas cuantasresistencias, algunos condensadores y dos transistores yacolocados. En todos ellos observamos cómo susterminales están introducidos por las perforaciones que se

han

practicado a la placa.

Si le damos la vuenta a la placa vemoslos terminales de los componentesasomando, ya cortados y a punto de sersoldados. En la foto se observanclaramente las pistas de cobre que unen losdiversos componentes, así como las zonasdonde el cobre se ha eliminado.

Esta instantánea se ha tomado en el momento de hacer una soldadura. Observamos la punta delsoldador y el hilo de estaño. Este proceso ya lo hemos explicado en Soldadura.

Sólo queda comentar que existen en el mercado varios tipos de placas, atendiendo a característicascomo el material empleado en el soporte, el número de caras de cobre y si están sensibilizadas (tienenun recubrimiento de barniz fotosensible):

Placa de baquelita de 1 cara Placa de baquelita de 1 cara sensibilizada Placa de fibra de vidrio de 1 cara Placa de fibra de vidrio de 2 caras

Placa de fibra de vidrio de 1 cara sensibilizada Placa de fibra de vidrio de 2 caras sensibilizadas

Están colocadas por tipos (y por orden de precio).

Aquí vemos un ejemplo de placa fotosensible. Las de este tipo tienen unacapa uniforme de barniz fotosensible sobre el cobre. Al igual que el papelfotográfico, las placas fotosensibles no deben velarse durante sualmacenamiento y sólo deben exponerse a la luz durante el proceso deinsolado. Para evitar que las dé la luz llevan un plástico opaco pegado,que deberemos retirar en un ambiente de luz muy tenue antes de meterlas

a la insoladora, proceso que veremos enseguida.

Las que son de doble cara simplemente tienen una capa de cobre a ambos lados del soporte y permitenhacer circuitos más complicados con el mismo tamaño de placa ya que permiten crear pistasconductoras por ambos lados.

En el mercado podemos obtener estas placas en diversos tamaños estándar, aunque nosotrosnormalmente usamos en el laboratorio las de tamaño de 20x30 cm., ya que nos salen bastanterentables. Después cortamos las placas al tamaño deseado, tratando de aprovechar el espacio lo másposible.

2 - El diseño de pistas de un circuito

El esquema electrónico

Ahora que hemos visto cómo es la placa, vamos a transferir nuestro circuito a ella para poder hacerfísicamente el circuito impreso y poder después montar los componentes sobre él.

Partiremos del esquema eléctrico de nuestro circuito, que podría ser ser algo parecido a esto:

El diseño de pistas

El diseño de pistas es un dibujo que representa las conexiones a realizar entre los distintoscomponentes del circuito. Puede obtenerse de diversas formas:

Diseño por ordenador: Partiendo del esquema electrónico y usando un software como OrCAD,TANGO, etc. Después se imprime el diseño de pistas en papel normal o en papel vegetal. Si esnecesario, se puede imprimir en papel normal y fotocopiar en papel de acetato (transparencia) oen papel vegetal.

Diseño a mano: Si el circuito es muy sencillo se pueden dibujar las pistas sobre un papel con unlápiz. Si es necesario, se puede fotocopiar en papel de acetato (transparencia) o en papelvegetal.

Una revista o libro de electrónica: A menudo las revistas de electrónica muestran entre suspáginas el diseño de pistas del circuito. A no ser que la revista nos dé la transparencia, por logeneral siempre se fotocopiará la página donde venga el diseño de pistas en papel de acetato(transparencia) o en papel vegetal.

El diseño de pistas tendrá una forma parecida a ésta (foto de la izquierda):

La foto de la derecha muestra la placa una vez terminada y colocados los componentes, vista por ellado de las soldaduras. Como vemos, el resultado es muy semejante al diseño.

3 - Traspaso del diseño de pistas a la placa de circuito impreso

Una vez que tengamos el diseño, existen varios métodos para transferirlo a la placa de circuito impreso,como pueden ser:

Transferencia mediante rotulación Transferencia mediante tiras adhesivas protectoras de distintos tamaños Transferencia mediante fresadora controlada por ordenador (eliminación mecánica de la capa del

cobre usando una máquina LPKF-91 o similar). Transferencia mediante fotolito e insoladora, con placas fotosensibles Transferencia mediante fotoplotter e insoladora, con placas fotosensibles

Aquí vamos a ver dos de los más usados, que son:

Transferencia mediante rotulación Transferencia mediante fotolito e insoladora, con placas fotosensibles

Transferencia por el método clásico de rotulación

Éste es uno de los métodos más "artesanos" para hacer una placa de circuito impreso. Es el másindicado cuando queremos hacer una sola placa y el diseño es sencillo.

El diseño de pistas siempre lo hacemos con la placa vista desde del lado de los componentes. Sinembargo lo que vamos a hacer es dibujar las pistas con un rotulador sobre la capa de cobre de laplaca, esto es, sobre el lado de las pistas y de las soldaduras. Esto significa que debemos copiar eldiseño, lo más fielmente posible sobre la placa, y DADO VUELTA, de forma que el dibujo rotulado seasimétrico al que tenemos en el papel.

Vamos por pasos:

1. Tenemos el diseño de pistas del circuito, que podemos sacar de una revista o bien hacer a mano, sise trata de algo sencillo. En la foto tenemos un diseño visto desde el lado de los componentes (la cara

de arriba).

2. Como el cobre está por el lado de las pistas (cara de abajo), lo primero que debemos hacer paratransferir el diseño a la placa es dar vuenta el papel y marcar las posiciones donde deben ir las

perforaciones de la placa (donde se insertarán las patitas de los componentes). Podemos marcarloscon un bolígrafo de tinta líquida o un rotulador normal:

3. Luego colocamos la placa con el cobre hacia nosotros y colocamos el papel tal como se ve aquí.Centraremos la placa de forma que el diseño esté alineado con la placa y luego sujetaremos la placa

al papel con cinta adhesiva para evitar que se mueva.

4. Ahora tenemos que transferir las posiciones de lasperforaciones a la placa. Esto se puede hacer como vemos enla foto (pinchando con un punzón o la punta de una tijera) paramarcar las perforaciones o bien se puede hacer con un papelcarbónico, de forma que queden marcados dichos puntos en laplaca. La ventaja del punzón o las tijeras es que dejamos hechoun pequeño hoyo en cada punto, lo que luego facilitará que lasfinas brocas (1mm. de diámetro) se centren ellas solas en cadalugar. Estas marcas debemos hacerlas con un poco de

suavidad, ya que no se trata de taladrar la placa con las tijeras ni con el punzón, así que habrá quetener cuidado con la fuerza que empleamos. Si usamos un punzón, lo golpearemos con unos alicates uotra herramienta similar, no con un martillo.

5. La placa debe estar bien limpia, cosa que conseguiremos frotándola con una goma de borrarbolígrafo o bien usando lana de acero ("virulana"), de tal forma que la superficie decobre quede limpia y brillante.Una vez marcadas las perforaciones, nos servirán de referencia para dibujar las pistas.Como ya hemos comentado, hay que transferir el diseño haciendo el espejo, talcomo vemos en estas fotos. Esto debemos hacerlo con un rotulador de tinta indeleble(resistente al agua). Nosotros utilizamos el típico rotulador EDDING o STAEDTLERpermanent. Debe tener punta fina o al menos lo suficientemente fina como parapermitirnos dibujar las pistas correctamente sin que se junten unas con otras. Paraconseguir un resultado superior (se pueden relizar sin problemas pistas finas, inclusivepasar una pista entre dos patitas de un circuito integrado) es aconsejable el uso detinta indeleble fabricada especialmente para realizar circuitos impresos.

6. Finalmente debemos cortar la placa a la medida necesaria. Para cortar podemos usar una sierra depelo (de marquetería, como se ve en la foto) o bien una sierra de arco, de las de cortar hierro. Estopodría haberse hecho antes del punto 4, aunque también puede hacerse al final, si nos resulta máscómodo.

Aquí vemos cómo queda la placa, una vez rotulada. Ahora ya podríamos pasar al ataque con ácido,perforación y montaje, pasos que describiremos más adelante.

Transferencia mediante fotolito, con placa fotosensible - Parte 1, la insolación

Éste es un método un poco más laborioso y necesitaremos algo más de material. Es el indicado paraplacas complicadas, con pistas finas, con pistas por las dos caras, o cuando necesitamos hacer variasplacas iguales. Tiene la ventaja de que si se hace bien el proceso, la placa queda "exactamente" igualque el original, con lo que obtendremos resultados de muy buena calidad.

Adicionalmente, podemos colocar en la transparencia cualquier texto, firma o logotipo a nuestro gusto,como en la placa que vemos más abajo.

Lo vemos por pasos:

1. Partiremos del diseño de pistas (fotolito) en una transparencia o en papel vegetal. En la foto vemosel diseño de un circuito digital que tiene numerosas pistas. Observamos también un logotipo, que luegoquedará grabado sobre el cobre.NOTA IMPORTANTE: Si vamos a usar una transparencia que tenga las pistas marcadas en negro yel resto transparente (foto de la izquierda), deberemos usar una placa fotosensibilizada POSITIVA. Encaso contrario (foto de la derecha) deberemos usar una placa fotosensibilizada NEGATIVA. La placanegativa no suele usarse casi, ya que se emplea mucha tinta para obtener el fotolito.

2. Preparamos la insoladora. Nosotros tenemos una insoladora formadapor 4 tubos fluorescentes de luz actínica (ultra-violeta) de 20w. Estámontada de tal forma que sólo permite insolar una cara de la placa, deforma que si queremos hacer una placa de doble cara deberemos insolarprimero una cara y luego dar la vuelta a la placa para insolar la otra.Conviene que la insoladora disponga de un temporizador de hasta 5minutos, para poder controlar bien los tiempos de exposición, aunque conun reloj también se puede hacer.

También podemos usar tubos de luz blanca, como los de iluminación,incluso podemos improvisar una insoladora artesanal con una mesa, unalámpara potente y un cristal.

3. Tomamos la placa fotosensible. Como ya hemos dicho, tienen una capa uniforme de barnizfotosensible sobre la capa de cobre y vienen protegidas por un plástico opaco adherido. Deberemosdespegar el plástico opaco protector en un ambiente de luz muy tenue.

4. Continuando con luz tenue Colocamos el fotolito sobre el cristal de la insoladora y luego la placaencima, de forma que el lado del cobre esté en contacto con la tinta del fotolito.Si se trata de una placa de doble cara, primero sujetaremos los dos fotolitos entre sí con cinta adhesivateniendo especial cuidado para que las posiciones de las perforaciones en ambas caras coincidan.Después introducimos la placa entre los dos fotolitos, como vemos en la foto.

5. Ahora sujetamos la placa al fotolito con cinta adhesiva. Suele ser bastante práctivo hacer unosrecortes al fotolito en unas zonas que no haya pistas, como se ve en las fotos, para poder pegar la cintaadhesiva. Colocamos el conjunto en la insoladora, en el centro, tal como se veía en la foto del paso 2y bajamos la tapa de la insoladora.

6. Seleccionamos el tiempo de exposición y encendemos la insoladora. El tiempo idóneo depende deltipo de fotolito que usemos y del tipo de luz de la insoladora y lo podremos determinar después de unaspocas pruebas.En nuestro caso, usando papel vegetal impreso con inyección de tinta como fotolito y 4 tubos de luzactínica, los tiempos suelen andar sobre los 3 minutos de exposición.Si usamos una transparencia en papel de acetato con tóner de fotocopiadora, hay que dar un tiempo deexposición menor, ya que este papel es totalmente transparente y deja pasar más luz en las zonas queno hay tinta.De la misma forma, si usamos un flexo o la luz del sol, debremos hacer algunas pruebas con trozospequeños de placa y nuestro fotolito para determinar el tiempo idóneo de exposición.

Como nota curiosa, decir que usando el sol de pleno enero (en San Juan - Argentina, residencia del sol)y un fotolito de papel vegetal y haciendo que los rayos del sol incidieran de forma perpendicular en laplaca, fue necesario un tiempo de exposición de sólo 60 segundos. El proceso fue simple: sujetar bienel conjunto placa-fotolito-cristal, meterlo en una caja cerrada, sacarlo de la caja rápidamente y sujetarlofrente al sol, esperar el tiempo de insolación (60 seg.) y meterlo rápidamente de nuevo en la caja.

Con estos pasos ya tenemos la placa insolada. Ahora, mientras preparamos los siguientes pasosconviene dejar la placa en una caja cerrada, de forma que podamos encender alguna luz más sin velarla placa.

Colocación idónea del fotolito

En el dibujo siguiente vemos la colocación del fotolito sobre la placa de cobre fotosensible. Ya se haretirado el plástico opaco protector.Vemos en este caso que la tinta de la impresora o fotocopiadora está en la parte superior del fotolito,cosa que en la mayoría de los casos representará un problema, debido a las sombras producidas.