Circuitos impresos elaborados con la tcnica de serigrafa

Nota: El tiempo de revelado de la seda y de secado de las tarjetas aqui expuesto, cambia dependiendo de la calidad de la tinta, del tipo de bombillo que utilice y distancia de la luz, al exponer las tarjetas. Recomendamos hacer pruebas hasta encontrar los tiempos, que se demore, tanto el revelado, como el secado de las pinturas, segn las cosas que consiga en su pas.

MaterialesSeda No 90 y No 120 con su respectivo marco o bastidor T300 90% emulsin nacional universal o atlas verde y revelador 10% Solvente (activador) o PREGASOL EP 3 Espuma floral (oasis) 1 vidrio de 4 o 5 milmetros con las mismas dimensiones que el unterior del marco. Pintura antisoldante (solder mask UV) Pintura UV blanca y verde o tinta para metal o de polietileno (timpes) screen line 1 esptula de plstico (Racleta o rasero) (desecho de los acrlicos) Hipoclorito o Varsol para rendir la tinta Cloruro frrico Thinner Resina Colofonia Soda custica Cloro domestico Recipiente de plstico adecuado para el bao de las tarjetas Bombillo de rayos UV o photoflood Trozos de tela y estopa NOTA: LAs tintas originales usadas en la fabricacin de circuitos impresos las consigue en los almacenes Microcircuitos o en TAIYO Amrica. La serigrafa es una tcnica muy antigua, que permite imprimir imgenes sobre cualquier material. Bsicamente es transferir una tinta a travs de una malla de seda templada en un marco de madera. La seda ha sido tratada previamente con una emulsin que bloquea el paso de la tinta en las reas donde no habr imagen, quedando libre la zona donde pasar la tinta. Este sistema de impresin se usa para imprimir muchas cantidades, sin perder definicin. La tcnica de produccin de circuitos impresos con serigrafa se usa industrialmente, ya que se pueden obtener impresos de muy buena calidad y a muy bajo costo. Una vez se tienen revelados los marcos de seda o mas conocidos como bastidores, se pueden realizar mltiples copias del mismo diseo. Esto permite la produccin en serie de circuitos impresos. Aunque no deja de ser un procedimiento manual esta tcnica es una de las ms usadas, ya que permite obtener trabajos con la calidad y presentacin necesarias, para la realizacin de prototipos electrnicos y/o aplicaciones en la industria.

El bastidor

El bastidor es un marco de madera construido con listones de 3 x 3 centmetros, perfectamente cuadrado, que soporta una seda fina, muy templada y sin arrugas, que al colocarlo cobre una superficie plana, apoya uniformemente. La seda debe quedar bien templada y sin arrugas. Esta seda se pega al marco usando una grapadora, reforzndola con cinta de enmascarar y pegante. Se debe hacer tres bastidores; uno para el circuito impreso con seda de 120 hilos, ya que entre mas detalle se requiera, la cantidad de hilos debe ser mayor. El segundo bastidor es para la mascara de componentes y el tercero para la mascara antisoldante (solder mask UV), este debe ser de 90 hilos. En este tutorial, por comodidad y practicidad, usamos un bastidor de 120 hilos para hacer las tres impresiones.

Aplicando la emulsin

Despus de tener los bastidores listos, en un cuarto donde no entre demasiada luz, con la ayuda de una esptula delgada, se mezclan 9 partes de emulsin por 1 de bicromato o revelador, hasta obtener una mezcla uniforme. Se debe mezclar lentamente, ya que si se hacen burbujas, se puede estropear el revelado. Una vez obtenida una mezcla uniforme, se esparce a lo largo y ancho de la seda, usando un emulsionador, como el que se aprecia en la fotografa, se aplican tres capas de emulsin; Una capa por el lado de posterior del bastidor y dos por el frente. La emulsin se debe aplicar de forma uniforme sobre la seda, teniendo en cuenta que no queden espacios sin emulsin o burbujas. En caso de no conseguir un emulsionador, puede usar una racleta o Rasero, que no es otra cosa que una esptula del ancho del marco, con borde de caucho. Puede hacer la esptula reciclando los bordes sobrantes de las lminas de acrlico grueso.

Luego secamos la seda con la emulsin utilizando un secador de pelo que ayuda a minimizar el tiempo de secado. Recuerde que la emulsin es fotosensible, por esto se debe hacer el proceso lo ms rpido posible. Para ver ms grande la foto y poder observar en detalle haga clic sobre ella.

Una vez seca la emulsin, se colocan el acetato, o en este caso los acetatos, con los diseos del impreso sobre la seda, por el lado posterior del bastidor y se fijan con cinta pegante transparente. Todos los acetatos van al revs, es decir; por el lado contrario al que se ver el impreso, cuando est hecho. Tenga mucho cuidado en este procedimiento, ya que de esto depende que los circuitos impresos queden bien o toque repetir el trabajo, perdiendo material y tiempo. Para hacer los acetatos con el diseo del circuito impreso, mscara de componentes y mscara antisoldante, se debe imprimir en un sitio donde tengan maquina de quemado de planchas fotomecnicas. No sirve hacerlo en impresora lser, ya que si no es una impresora de muy buena calidad, quedan con poros los dibujos. Si usted se encuentra en Bogot Colombia, le recomendamos mandar imprimir sus acetatos en Tecniartes, en la calle 21, No. 8-72, Oficina 201. E-mail: tecniartes217@hotmail.com.

Revelado de la emulsin

Ahora le damos la vuelta al bastidor, le colocamos una espuma delgada que puede ser jumbolon de 3 milmetros, luego le colocamos un vidrio que cubra la totalidad de la seda y para terminar le colocamos peso encima y as evitar que haya una separacin entre los acetatos, la seda, la espuma y el vidrio. Todo esto va sobre una mesa de revelado que podemos construir con un cajn de madera, al cual le colocamos en el fondo, a unos 50 centmetros del vidrio superior, un reflector, con un bombillo de luz ultravioleta o rayos UV. Este puede ser un bombillo de reflector de calle de 250W. Exponemos el conjunto de; marco, acetato y vidrio a La luz durante 13 minutos, ni ms ni menos. En el caso de no tener un reflector, se puede exponer la seda a la luz de una lmpara o foco de gran intensidad, usando un bombillo (Photoflood) a 15 centmetros de distancia, por un tiempo de 2 minutos y medio. Tenga cuidado con el calor.

Despus de exponer el marco a la luz, inmediatamente cubrimos la seda y la llevamos a una fuente de agua a presin, para enjugarla por ambos lados. Despus de unos cuantos segundos se observa como la seda revela el dibujo del circuito impreso, a medida que se cae la emulsin de las zonas donde no entr la luz por el cubrimiento que daba el acetato. El revelado es idntico, conforme al diseo.

Una vez revelada la seda la secamos con el secador de pelo durante 10 minutos y estar lista para imprimir cuantas tarjetas queramos. El secado de la emulsin se distingue porque el brillo disminuye al secar.

Cortando la Baquelita

Procedemos a cortar la baquelita al tamao del circuito impreso, teniendo en cuenta de dejar un pequeo borde de unos 5 milmetros que sirve como margen a la hora de imprimir. La baquelita se debe calentar antes de cortar para facilitar el corte y evitar que se parta. En la foto apreciamos una cizalla semi industrial con la que se corta el material. De no tener una de estas, puede usar un formn bien afilado y una regla de metal e ir marcando varias veces, hasta que la baquelita corte.

Imprimiendo las pistas sobre la baquelita

Colocamos el bastidor sobre una superficie plana, dura y uniforme, fijndolo con unas prensas de bisagra, que permitan levantarlo fcilmente sin que se corra de posicin. Colocamos la baquelita exactamente debajo del dibujo del circuito impreso con las pistas y la ajustamos con cinta adhesiva o colocndole unos topes construidos de la misma baquelita, para que al imprimir no se corra de sitio. Colocamos el marco encima de la baquelita, dejndolo al menos unos 5 milmetros levantado de la baquelita, puede usar un pequeo trozo de madera. Luego aplicamos la tinta UV o en su defecto pintura de polietileno, por la parte de encima de la seda, haciendo un camino en la parte anterior al dibujo, para luego trazar con la esptula (Rasero o Racleta), el diseo del circuito impreso sobre la superficie de las tarjetas. Este proceso no es sencillo la primera vez y deber practicarlo hasta que el impreso le que de perfecto.

Observe como debe quedar la impresin. Debe ser impecable, sin corrimientos o manchas que perjudiquen el impreso.

Despus de hacer todas las impresiones deseadas es necesario limpiar la seda de la tinta acumulada, ya que de lo contrario se tapara la seda, estropendola. Para esto utilizamos varsol con una estopa y limpiamos la seda. Si se desea eliminar el circuito impreso de la seda y habilitarla para otro diseo, utilice cloro o thinner para remover el circuito plasmado en la seda. Ahora procedemos a dejar secar las tarjetas antes de seguir con el revelado.

Secado al horno

Las tintas apropiadas para hacer la impresin sobre baquelita, son aquellas que no se deshacen o corren al momento de sumergir la tarjeta en el acido de revelado. En la industria de fabricacin de impresos se usan tintas que secan a la exposicin de los rayos ultravioletas, por su gran resistencia a los solventes. Para esto hay que hacer un horno de rayos UV, que puede fabricarse de manera casera usando un reflector de calle de unos 400W a 500W, y una caja metalica, aunque en este caso vemos que es de madera y no tiene problemas. Los bombillos que se usan en los reflectores de iluminacin exterior, emiten rayos ultravioleta en pocas cantidades. Estos son suficientes para secar la pintura UV. Se debe dejar la baquelita impresa al menos unos 10 minutos en el hormo. Antes de pasar al revelado del cobre.

Corrosin del cobre en las tarjetas impresas

Una vez seca la tinta se procede a baar las tarjetas en cloruro ferrico. Se puede fabricar un recipiente como el que se aprecia en la foto, que usa una pequea motobomba elctrica, que mantiene el cloruro frrico en movimiento. La accin corrosiva del cloruro frrico acta sobre las superficies que no estn cubiertas por tinta, obteniendo as el circuito impreso. Si no tiene la posibilidad de hacer un revelador como este, puede usar una cubeta de plstico y con sus manos agite el cloruro con solo una tarjeta a la vez, hasta que esta haya perdido el cobre sobrante y proceda con la tarjeta siguiente.

Cuando ya vemos que todo el cobre sobrante se ha removido de la tarjeta, la retiramos del cloruro frrico y procedemos a eliminar la tinta que protegi las pistas de la corrosin, lavando primero la tarjeta con agua, retirando el cloruro frrico, luego se sumerge en soda custica disuelta en agua durante un minuto y se cepilla hasta que se haya cado toda la pintura. posteriormente se lava nuevamente con agua, hasta retirar la soda custica. Seque muy bien las tarjetas. Si los pasos anteriormente descritos se hacen meticulosamente, se obtiene una tarjeta o circuito impreso de calidad y buena presentacin.

Perforaciones

A continuacin se perforan todos los agujeros de las tarjetas, usando un taladro de rbol o un mototool. Se deben tener brocas de diferentes calibres, ya que las patas de los componentes tienen diferentes dimetros.

Imprimiendo el antisolder sobre la baquelita

La mscara antisoldante (Solder mask UV), se aplica sobre las pistas, de la misma manera que el procedimiento usado al aplicar la pintura para la elaboracin de las pistas del circuito impreso. Esta pintura es costosa. Protege las pistas de cobre, contra el xido y posibles corto circuitos, adems de darle al impreso una muy buena presentacin. Una manera econmica de hacer pintura antisoldante es mezclando Barniz Dielctrico con unas gotas de tinte verde de origen vegetal. Despus de aplicar la pintura, usando el bastidor que previamente hicimos con el acetato correspondiente, se seca, utilizando un horno de rayos ultra violeta (UV).

La pintura antisolder es de secado a los rayos UV, por lo que se deben hornear las tarjetas unos 10 minutos. Para ver ms grande la foto y poder observar en detalle haga clic sobre ella.

Imprimiendo la mscara de componentes

Para imprimir la mscara de componentes, se coloca cada tarjeta por el lado contrario al de las pistas y con el bastidor que previamente revelamos con el acetato de esta mscara, trazamos con la pintura UV, con tinta de poliuretano o de polietileno de color blanco, todas las tarjetas, teniendo en cuenta que deben coincidir los orificios de las tarjetas con los dibujos de los componentes.

La pintura usada industrialmente para hacer la mscara de componentes tambin es de secado a los rayos UV, por lo que se deben hornear las tarjetas unos 10 minutos. Si su presupuesto es bajo, puede usar pintura de poliuretano,

que es muy resistente, aunque no tanto como la pintura UV. Sin embargo puede obtener un resultado aceptable con esta pintura.

Ahora que tenemos los circuitos impresos terminados, debemos aplicarles, por el lado de las pistas, una mezcla de resina colofonia y thinner, para evitar la oxidacin de las pistas de cobre, adems da un acabado a la plaqueta mas brillante. Tambin al momento de soldar, disminuye la tensin superficial del estao y la temperatura de fusin, evitando as el deterioro de los componentes y terminales. Esta mezcla recibe el nombre de contacflux. Despus de hacer todas las impresiones deseadas es necesario limpiar la seda de la tinta acumulada, de lo contrario se tapara la seda, estropendola. Para esto utilizamos varsol con una estopa y limpiamos la seda. Si se desea eliminar el circuito impreso de la seda y habilitarla para otro diseo, utilice cloro o thinner para remover el circuito plasmado en la seda.